施工_地下工程.

地下建筑工程进厂交通洞尾水调压室主厂房主变室引水洞进风井母线洞排风井出线井交通洞尾水洞地下厂房洞室群布置示意图第五章地下建筑工程地下建筑物施工的主要内容包括：测量放线，开挖出渣，衬砌（支护）和其它辅助工作。本章主要结合平洞的施工，介绍地下建筑工程施工中的洞室开挖、衬砌施工和喷锚支护等主要问题。a.施工条件差、工序多、工艺复杂；b.工作面小、干扰大；(放炮、出渣、支护等)c.质量要求高、防渗要求高、安全问题突出；d.进度慢、时间紧、任务重；地下工程特点第一节地下建筑工程的施工程序第二节钻孔爆破法开挖第三节掘进机开挖第四节衬砌施工第五节喷锚支护第六节地下工程施工辅助作业第一节地下建筑工程的施工程序在总体规划的基础上，安排各部位、各工种的先后施工顺序，以保证均衡、连续、有节奏地完成各项作业。一、平洞的施工程序二、地下厂房的施工程序三、竖井和斜井的施工程序一、平洞的施工程序平洞施工工作面，不仅影响施工进度，而且与施工布置有很大的关系。平洞开挖至少有进出口两个工作面。如果洞线较长，则应考虑开挖施工支洞或竖井等来增加工作面。施工支洞的布置要考虑沿线的地形地质条件，运输道路和施工场地的布置，工程造价。优先考虑利用永久性的支洞，如通风洞、交通洞、母线洞、调压井等。1、工作面的数目按下式来估算：LNVlvTmax式中，[T]—平洞施工的限工期，月；L—平洞的全长，m；N—工作面的数目；V—平洞施工的综合进度指标，m/月；lmax—施工支洞（或竖井）的最大长度（或高度），m；v—施工支洞（或竖井）的综合进度指标，m/月。2、平洞的开挖程序平洞开挖有全断面开挖、断面分部开挖方法。（1）全断面开挖适用条件：围岩坚固，有大型的开挖设备。优点：工作面大，施工干扰小。ⅠⅡⅢⅣ—开挖及衬砌程序（m）断面分部开挖是将整个断面分成若干层（通常为二层或三层），分层开挖推进，分部开挖适用于围岩较差、洞径过大的平洞开挖。（2）断面分部开挖断面分部开挖从开挖形态上通常分为台阶法开挖和导洞法开挖。导洞开挖法先掘进断面的一部分（即导洞），而后扩大至全断面。此法适用于断面大、地质条件差，又无大型机械设备的情况。导洞断面大小和位置依岩石情况、出碴路线布置和装运碴能力确定。当隧洞较短时，可先将导洞全线挖通，然后再进行扩大开挖，这称为导洞钻进。导洞钻进有利于通风、测量和观察全洞线岩石情况，同时可减少导洞开挖与扩大开挖作业之间的干扰。（1）上导洞开挖（2）下导洞开挖（3）中导洞开挖（4）双导洞开挖3、平洞衬砌或支护施工断面衬砌的顺序：自下而上、自上而下。前者先衬砌底拱（底板），后衬砌边拱（边墙）、顶拱，或边顶拱一次衬砌；后者先衬砌顶拱，在顶拱防护下衬砌边拱（边墙）、底拱（底板）。自下而上衬砌多用于地质条件较好的场合，自上而下衬砌适合于围岩自承能力较差的情况。如果开挖时遇到局部危岩，可用锚杆、挂网、喷混凝土或其它措施如木支架进行临时支撑。二、地下厂房的施工程序地下厂房的特点是：跨度大、边墙高，相邻洞室距离近，交叉洞口多。大型洞室的施工，常采用先拱部后底部，先外缘后核心，由上而下、上下结合，留岩墙岩柱，跳格开挖，跳格衬砌支护等施工方法。地下厂房施工时通常可分为顶拱、主体和交叉洞等三大部分。在松散破碎的不良地层中施工时，宜采用插钎、插板、喷锚支护或预灌浆等方法，先加固以后，再分部开挖，分部衬砌，并注意尽量减少对岩体的扰动。主厂房开挖程序示意图三、竖井和斜井的施工程序竖井和斜井是水电站地下厂房中常见的建筑物，竖井和斜井高度较高，断面相对较小，井线与水平夹角大于75°的为竖井；井线与水平夹角为40-75°的为斜井；洞线与水平夹角为6-40°的为斜洞。竖井施工特点：竖向作业，即竖向开挖、竖向出碴和竖向衬砌。竖井的另一特点是与水平隧洞相通，因此，可先挖通与竖井相连通的水平通道，为竖井施工创造条件。一般竖井施工有全断面法和导井法。大钻机开挖竖井（a）钻导井；（b）导井扩大；（c）扩挖竖井吊罐法开挖竖井（a）自下而上开挖导井;（b）自上而下扩挖导井第二节钻孔爆破法开挖施工顺序：钻孔→装药爆破→出渣及相应的辅助工作地下工程钻孔爆破的特点：1、钻爆作业条件差；2、爆破自由面少；3、爆破质量要求高。钻爆设计的主要任务是：①确定开挖断面的炮孔布置，包括各类炮孔的位置、深度及方向；②确定各类炮孔的装药量、装药结构及堵孔方式；③确定各类炮孔的起爆方法和起爆顺序。1、炮孔类型及布置开挖断面上的炮孔，按作用的不同，分为：①淘槽孔；②崩落孔；③周边孔。掏槽孔的作用是增加临空面。它比其它孔深15-20cm，装药量比崩落孔多20%，或布置不装药的空心孔。崩落孔的作用是崩落岩石。其方向与开挖断面垂直；孔底在同一平面。周边孔的作用是控制轮廓。炮孔数目一次爆破的炸药用量能合理地装入该次爆破的全部炮孔中，用下式估算，NQWKSWWKS10042dk其中：式中：N—一次掘进循环中开挖面上的炮孔总数；Q—一次爆破的炸药用量，kg；g—单个炮孔每米的炸药用量，kg/m；d—药卷直径，cm；Δ—炸药容重，kg/cm3；k—装药压紧系数；α—炮孔的装药系数；W—炮孔深度，m；K—单位耗药量，kg/cm3；S—开挖断面面积，m2。炮孔深度：炮孔深度的确定，主要与开挖断面的尺寸、掏槽型式、岩层性质、钻机型式、自有面数目和循环作业时间的分配等因素有关。合理的炮孔深度，能提高爆破效果，降低开挖费用和加快掘进速度。WTNtttmvppNSmv()235式中：T—一个循环作业内各工序所需时间的总数，h；T=Φt1+Nt2+t3+t4+t5φ—钻孔与装岩出渣平行作业系数，不平行取1；t1—开挖面上的钻孔时间，h；N—开挖面上的炮孔总数；tNWvm1tWSp4W—炮孔深度，m；v—一台钻机的钻孔速度，m/h；m—同时工作的钻机台数；t2—每个炮孔的装药时间，h；t3—爆破后通风散烟时间，h；t4—出渣时间，h；S—开挖断面面积，m2；η—炮孔利用系数；p—装岩出渣生产率，m3/h；t5—准备工作和交班时间，h。2、钻孔爆破开挖轮廓的控制钻孔爆破开挖轮廓的控制主要取决于周边孔的布及其爆破参数的选择。沿设计开挖线布置小孔径、密间距的周边孔，采用低密度、低爆速、低猛度和高爆力的光爆炸药，不耦合装药或间隔装药，进行弱震爆破，炸除沿洞周留下的厚度为最小抵抗线的光爆层，形成光面。二滩电站钻孔爆破循环作业工序有钻孔准备、钻孔、装药、爆破、通风排烟、安全检查、出渣、延长运输线路和风水电管线等。掘进一次的工序组合，称为循环作业。在一昼夜中的循环次数应为整数，因此，常采用的循环时间为4、6、8、12h等。工程实例第三节掘进机开挖全断面隧道掘进机(TunnelBoringMachine,简写为TBM)是一种专用的开挖设备。它利用机械破碎岩石的原理，完成开挖、出碴及混凝土（钢）管片安装的联合作业，连续不断地进行掘进。掘进机开挖方向的控制，多采用激光制导掘进机施工示意图掘进机工作循环掘进机的应用掘进机的应用及其优缺点目前已生产的掘进机大多适用于圆形断面，地质条件良好、岩石硬度适中、岩性变化不大的隧洞优点：1、能使掘进、出碴、衬砌支护等作业平行连续地进行，工作条件比较安全，节省劳力，整个施工程能较好地实现机械化和自动控制；2、在地质条件单一、岩石硬度适宜的情况下，可以提高掘进速度；3、掘进机挖掘的洞壁比较平整，断面均匀，超欠挖量少，围岩扰动少，对衬砌支护有利。缺点：（a）设备复杂、昂贵，安装费时；（b）掘进机不能灵活适应洞径、洞轴线的走向、地质条件与岩性等方面的变化；（c）刀具更换、风管送进、电缆延伸、机器调整等辅助工作等占用时间较长；（d）掘进机掘进时释放大量热量，工作面上环境温度较高，因此要求有较大的通风设备。第四节衬砌施工地下洞室开挖后，为了防止围岩风化和坍落，保证围岩稳定，往往要对洞壁进行衬砌。衬砌类型有现浇混凝土或钢筋混凝土衬砌、混凝土预制块或条石安砌、预填骨料压浆衬砌等。1、平洞衬砌的分缝分块及浇筑顺序平洞很长，通常要分段浇筑。当结构上有永久伸缩缝时，可以利用永久缝分段；当永久伸缩缝过长或无永久伸缩缝时，则应设施工缝分段。分段浇筑的顺序。衬砌施工在横断面上也常分块进行。跳仓浇筑分段流水浇筑分段留空档浇筑横断面分块浇筑2、隧洞衬砌模板3、衬砌混凝土的浇筑和封拱1）隧洞衬砌内的钢筋，是在洞外制作，运入洞内安装绑扎。扎筋工作，常在立好模板并预留端部挡板的时候进行。钢筋是靠预先插入岩壁的锚筋固定。2）隧洞混凝土浇筑能力的关键是混凝土的运输组合。3）在浇筑顶拱时，浇筑段的最后一个预留窗口的混凝土封堵，称为封拱。封拱工作,常采取以下两种措施：封拱盒封拱、混凝土泵封拱。采用封拱盒封拱1）隧洞灌浆有回填灌浆和固结灌浆。前者的作用是填塞围岩与衬砌间空隙，所以只限于拱顶一定范围内；后者的作用是加固围岩，提高围岩的整体性和强度，所以其范围包括断面四周的围岩；2）水工隧洞灌浆应按先回填后固结的顺序进行，回填灌浆应在衬砌混凝土达到70%设计强度后尽早进行。回填灌浆结束7天后再进行固结灌浆。4、隧洞灌浆灌浆孔的布置第五节喷锚支护喷锚支护是喷混凝土支护、锚杆支护、喷混凝土锚杆支护、喷混凝土锚杆钢筋网支护和喷混凝土锚杆钢拱架支护等不同支护型式的统称。洞室开挖后，洞室周围的岩体（围岩）将向着临空面变形，变形是随时间而增大，增大到一定程度，围岩将产生坍塌。因此，在围岩产生一定变形前，应及时采用既有一定刚度又有一定柔性的薄层支护结构，使支护与围岩紧密地粘结成一个整体，既限制围岩变形又可与围岩“同步变形”,从而加固和保护围岩，使围岩成为支护的主体，充分发挥围岩自身承载能力，增加了围岩的稳定性。一、喷锚支护原理根据围岩不同的破坏形态采用不同的支护型式。围岩的破坏形态主要可归纳为局部破坏和整体破坏。1.局部破坏：通常采用锚杆支护，有时根据需要加作喷混凝土支护。2.整体破坏：常采用喷混凝土锚杆支护、喷混凝土锚杆钢筋网支护和喷混凝土锚杆钢拱架支护等不同支护型式。二、喷锚支护型式锚杆是锚固在岩体中的杆件，用以加固围岩，提高围岩的自稳能力。工程中常用锚杆有金属锚杆和砂浆锚杆，其锚固方式基本分为集中锚固和全长锚固，锚杆的布置有局部锚杆和系统锚杆。三、锚杆支护锚杆施工喷混凝土是将水泥、砂、石等集料，按一定配比拌和后，装入喷射机中，用压缩空气将混合料压送到喷头处，与水混合后高速喷到作业面上，快速凝固而成一种薄层支护结构。喷混凝土的施工方法有干喷和湿喷。四、喷混凝土施工这种支护结构是一种柔性结构，它既可以适应围岩的变形；可以充填岩石的缝隙，使之成为整体，提高围岩的自身承载能力；还能封闭围岩，防止风化，缓和应力集中。喷混凝土施工工艺湿喷工艺流程喷混凝土施工工艺目前常用喷射混凝土有：素喷混凝土、钢纤维喷射混凝土、钢筋网喷射混凝土。钢纤维喷射混凝土是在喷射混凝土中加入钢纤维，弥补了素喷混凝土的脆性破坏缺陷，改善了喷射混凝土的物理力学性能。钢筋网喷射混凝土是在喷射混凝土之前，在岩面上挂设钢筋网，然后再喷射素混凝土。主要用于软弱破碎围岩，更多的是与锚杆构成联合支护，在我国隧洞工程中应用较多。五、施喷注意事项（1）喷射时应分段（不超过6m）、分部（先下后上）、分块（2m×2m）进行，先墙后拱；（2）喷头与受喷面的倾斜角度不大于10°，距离受喷面0.8-1.2m。喷头移动可采用S形往返移动前进，也可采用螺旋形移动前进；（3）喷射时一次喷射厚度不得太薄或太厚；（4）若设计喷射混凝土较厚，应分2-3层喷射；（5）喷射混凝土的养护应在其终凝1-2h后进行，养护时间不得小于7d；（6）冬季施工时，喷射混凝土作业区的气温不得低于5℃；混凝土强度未达到设计强度的50%时应注意采取保温防冻措施；（7）回弹物料的利用。采用干法喷射混凝土时，应及时将洁净的尚未凝结的回弹物回收后，掺入混合料重新搅拌，但掺量不宜超过15%，且不宜用于顶拱。第六节地下工程施工辅助作业通风、散烟、除尘、排水、照明和风水电供应等，是地下工程施工中的辅助作业。做好这些辅助作业可以改善施工人员作业环境，为加快