地下工程施工

1、地下工程的概念)是指修建在地面以下岩层戏土层中的各种工程空间与设施，是地层中所建工程的总称，通常包括矿山井巷工程、城市地铁隧道工程、水工隧道工程、交通山岭隧道工程、水电地下硐室工程、地下空间工程、军事国防工程、建筑基坑工程等。2、地下工程分类地下工程按（1）用途分，用为公路和铁路隧道、城市地铁、水底隧道、采矿采煤用地下巷道、小工隧道等；（2）按地层分为岩层地下工程和土层地下工程；（3）按埋深分为：0~10m浅埋，-10~-30m中埋，-30m以上深埋;(4)按断面大小分为小断面、中断面、大断面3地下工程的特性一方面，围岩压力决定地下工程的结构与地面建筑的结构不同，地下工程设施与地层接触处必须有支护结构，其作用是承受地层和爆炸等静力荷载，确保地下工程的安全和使用要求。另一方面，岩层和土层具有较好的抗焊、抗震和良好的热稳定性和密闭性。因而，地下工程可作为有效的防空设施，形成恒温、恒深、抗震、设防的环境，并能节约地面建筑占地面积，地下工程与地面工程相比有以下几个特点:(1)地下工程建设的无限性和制约性;(2)地下工程建设的层次性与不可逆性；（3）地下工程的致密性与稳定性。4地下工程的作业三个方面基本作业分为（1）开挖：明挖法、暗挖法、盖挖法（2）支护：预支护、初期支护和永久支护（3）施工管理监测包括技术管理、安全管理、进度控制、投资控制、环境控制与监测。辅助作业包括通风防尘、排出有害气体、供电照明及信号安装焊合排水以及测量帮助方向标高。5地下工程常用的开挖方法山岭地下工程：矿山法（钻爆法）、掘进机（TBM）法；水泥隧道：沉管法、盾构法6地下工程常用的支护形式支护分预支护，初期支护和永久支护；预支护：超前锚杆支护、超前管棚支护、超前注浆；初期支护：喷射砼、锚杆，钢筋网，钢拱架等形式进行组合；永久支护：锚喷支护、锚索支护及模筑砼衬砌、装钢筋砼衬砌等7新奥法原则少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭。第二章地下工程地质环境1概念：原岩：未经认为开挖扰动的岩（土）体围岩：地下工程开挖后形成的空间周围的岩体初始应力：由于岩体的自重和地质构造的作用，在地下工程开挖前岩体中就已经存在的地应力此生应力：指满足外部的约束条件或结构自身变形连续条件所需的法向应力或剪应力岩体坚固性系数：又称普氏系数，反映在采矿过程中岩体各个方面的相对坚固性。可由公式f=Rc/w计算其中Rc为岩石单轴抗压强度。岩体质量指标：指在某一岩层中，用钻机连续钻取得岩芯中长度大于10m的岩芯累计长度与本四次进尺长度的比值，用RQD表示岩体坚固性系数岩体质量指标见图片2《铁路隧道设计规范》中围岩是如何分级的按单轴饱和抗压强度Rc分为5级：极硬岩（＞60MPa）硬岩（30~60MPa）较软岩（15~30MPa）软岩（5~15MPa）极软岩（5MPa）：按岩石完整程度分为完整、较破碎，破碎，极破碎，围岩基本分级以岩石坚硬程度和岩体完整性为基础，结合定量指标围岩弹性纵度把围岩分为3级，再经过地下水及初始地应力修正最终将岩石分为6级。3《工程岩体分级标准》的围岩分级？本分级标准认为岩体基本质量由岩石坚硬程度和岩石完整程度两个指标确定，由岩石坚硬程度按岩石单轴饱和抗压强度分为六级，按岩石完整性系数分为完整（Kv0.75）较完整（0.55~0.75）较破碎（0.35~0.55）破碎（0.15~0.35）极破碎（0.15）岩体基本质量指标BQ用Rc和Kv计算而得BQ=90+3Rc+250Kv，当Rc.90Kv+30,应当Rc=90Kv+30和Kv代入，当Kv0.04Rc+0.4，应当Rv=0.04Rc+0.4和Rv代入计算，分为五级，I级（550），II（451~550），III（351~450）IV（251~350）V（250）,还要经过修正【BQ】=BQ-100(k1+k2+k3),其中k1地下水影响修正系数，K2软弱结构而产状影响修正系数，K3初始应力状态影响修正系数，由修正[BQ}来划分岩体等级。4南非RMR系统南非RMR系统针对6个评估因素及指标，对围岩稳定性的各主要因素进行评分，并以合计总值作为岩体的RMR值，其中岩体强度所占分值（0-15）岩石质量指标RQD（3-20），节理间距（5-20），节理状况（0-30），地下水状况(0-15),节理产状及组合关系（-12—0），按RMR值将围岩分为5类RMR值Ⅰ（81-100）Ⅱ（61-80）Ⅲ（41-60）Ⅳ（21-40）Ⅴ（20）第三章水平岩石隧道钻眼爆破法施工1地下工程的开挖方案?分为全断面法和分步开挖法；其中开挖法分为CAD法。隔墙cD法：施工顺序：施工时首先开挖导坑，并进行钢拱架支撑和锚喷支护，同时设置中隔临时支撑，待导坑面前掘进一定距离后，再在后面进行基本断面②和③部的开挖，并进行初次支护。②，③部采用正台阶式开挖，掘至导坑位置后，停止掘进，拆除中隔墙支撑，施工抑拱，最后浇筑钢圈的3次衬砌。4.掏槽方式及其优缺点：掏槽方式分为①斜眼掏槽，优点：适用于各类岩层的爆破，可充分利用自由面并能获得较好的掏槽效果;槽腔体积较大,适用于较大断面的巷道;能将爆破槽内的岩石全部或部分抛出，形成有效自由面,为崩落眼爆破创造有利的破岩条件。但因炮眼倾斜,掏槽眼深度受巷道宽度的限制,对于中、小断面巷道,不适于深孔爆破;当巷道断面和炮眼深度变化时，必须相应修改掏槽爆破的几何参数,不可能设计出适合于任何断面和深度的标准掏槽方式;全断面巷道爆破下的岩石抛掷距离较大,爆堆分散,除给清道和装岩造成困难外，还容易崩坏支架和设备。②直眼掏槽：优点是槽眼垂直于工作面布置方式简单，槽眼的深度不受巷道断面限制，便于进行深孔爆破，由于槽眼互相平行，易于实现多台凿岩机平行工作和采用凿岩台车，岩石块度均匀抛掷距离较近，爆堆集中，便于清道装岩不容易崩坏支架和设备，缺点：对槽眼的间距，钻眼数量和装药量要求严格，不易掌握，所需槽眼数目和装药消耗量偏多，掏槽体积小，掏槽效果不如斜眼掏槽。③混合掏槽：优点是，以直眼为主并吸取斜眼掏槽的优点，有利于加强直眼掏槽的抛掷能力和提高炮眼利用率。5.爆破参数有哪些？炸药消耗量、炮眼数目、炮眼深度、炮眼直径、装药直径等。6.炸药消耗量的概念？单位炸药消耗量：爆破每平米岩石所需的炸药量；总炸药消耗量：每循环所使用的炸药消耗量总和。7.炮眼深度是如何确定的？炮眼深度是指炮眼眼底至临空面的垂直距离。它主要根据岩石性质、巷道断面大小、循环作业方式、炸药威力、工人技术水平等因素来确定。合理的炮眼深度应与钻眼机械相适应，即合理的炮眼深度要保证钻眼时有较高的钻眼速度。采用手持式或气腿式凿岩机时,炮孔深度-般为1.5~2.5m;使用中小型台车或其他重型钻机时，孔深一般为2.0~3.0m;使用大型门架式凿岩台车时,孔深可达4~5m。也可根据循环作业方式确定L=𝑇𝑜𝐾𝑝𝑁𝐾𝑑𝑣𝑑+𝜂𝑆𝜂𝑚𝑃𝑚.也可根据劳动定额确定炮孔深度：ℓ=𝐿𝑁𝑛𝜂𝜂18.光面爆破的概念：光面爆破是通过正确确定周边眼的爆破参数和施工方法,先爆除主体开挖部位的岩体,再起爆布置在设计轮廓线上的周边眼,将光爆层炸除，形成一个平整的开挖面,达到爆后壁面平整规则、轮廓线符合设计要求的一种爆破技术。9.光面爆破的技术措施？①使用低爆速、低猛度、低密度、传爆性能好、爆炸威力大的炸药。②采用不耦合装药结构。③精心实施钻爆作业。④采取一些特殊的措施和新技术，如切槽法、缝管法、聚能药包法等。10.光面爆破的优点及质量控制？优点：能有效控制周边眼炸药的爆破作用，从而减少对围岩的扰动，保持围岩的稳定，充分发挥围岩的自承作用，确保施工安全，同时又能减少超、欠挖，提高工程质量和效率，节约成本。质量控制：爆破开挖轮廓线上，岩石上留下具有均匀眼痕的周边眼应不少于周边眼总数的50%，超挖尺寸不得大于150mm，欠挖不得超过质量标准规定，岩石上不应有明显的炮震裂缝。11.装药结构的分类？根据炸药在炮眼内的装填情况，主要有耦合装药、不耦合装药、连续装药、空间间隔装药；根据起爆管位置分正向起爆装药及反向起爆装药等。12.喷射混凝土的作用?封闭围岩、充填粘结、形成支护结构。13.喷射混凝土参数有哪些？1工作压力：喷射混泥土正常施工时，，喷射机转子体内的气压。一般混合料水平输送距离为30~50m的条件下，喷射机的供气压力保持在0.12~0.18mpa为宜。进料管内径为50mm时，喷射机的工作气压可参照下列经验公式确定：空载压力（MPa）=0.001×输料管长度（m），工作压力（MPa）=0.1+0.0013×输料管长度（m）2水压：为保证喷头处加水能使随气流迅速通过的混凝土混合料充分湿润，通常要求水压比气压高0.1MPa左右。3水灰比：理论上最佳水灰比为0.4~0.5。14.锚杆支护的作用机理？悬吊作用、组合梁作用、挤压加固拱作用、三向应力平衡作用以及围岩松动圈支护理论。15.锚杆参数的确定？锚杆支护的技术参数有锚杆长度、锚杆间距、锚杆直径、锚固力等。①其中锚杆长度按悬吊理论计算L=𝑙1+𝐻+𝑙2,其中𝑙1为锚杆入岩厚度，一般为300~400mm；H为锚杆的有效长度；𝑙2为锚杆外露长度，一般为100mm。当采用锚网喷组合拱支护理论时L=𝐷+𝑏𝑡𝑎𝑛𝛼𝑡𝑎𝑛𝛼+𝑙,其中D为锚杆间距；b为组合拱厚度；α锚杆对破裂岩体的控制角；𝑙为锚杆外露长度。②锚杆间距：D≤0.5L,D＜3S。其中L为锚杆长度，D为锚杆间距，S为围岩裂隙间距。③锚杆直径d=2k√𝐺𝜋𝜎，其中d为锚杆直径；𝜎为锚杆材料的抗拉强度；G为锚杆锚固力；k为安全系数。16.模筑混凝土主要工序及其质量要求？主要工序：拱架与模板架立、混凝土制备与运输、混凝土浇筑、衬砌混凝土养护与拆模等。质量要求：衬砌施工时，其中线标高断面尺寸和净空大小均需符合隧道设计要求。混凝土在运输过程中，防止发生漏浆、离析、塌落度损失和初凝等现象。保证捣鼓密实，不产生蜂窝底面、鼠洞及解筋等现象，并具有良好的整体性，不允许随便留置施工缝或产生施工裂缝。养护时间应根衬砌混凝土浇筑后10~12h应开始洒水养护，以保持混凝土良好的硬化条件，养护时间根据衬砌施工地段的气温、空气相对湿度和使用的水泥品种确定。17.循环作业及正规循环作业概念？循环作业：在隧道施工中，钻眼、装药、爆破、通风、装石、运输、支护等各个工序都按照一定顺序周而复始进行的，这些工序每完成一次即一个循环，就可使工作面推进一个距离。正规循环作业：在巷道掘进工作面施工中于规定时间以一定人力、物力和技术装备、按照作业规程、爆破图表和循环图表和循环图表的规定，完成全部工序和工作量，取得预期的掘进速度并保证生产周期有序进行。18矿立井按作用分为立井、副井、风井、矿石井。19立井结构可分为井颈、井身和井底。20立井施工中“一架二台三盘”是井架、天轮平台、卸矸台、封口盘、固定盘、吊盘。21立井表土层施工方法有哪些？普通施工法：井圈背板普通施工法、吊挂井壁施工法、板桩施工法、降低水位法。特殊工法：冻结法、钻井法、沉井法、注浆法、帷幕法。22TBM的概念及类型？是一种用于圆形断面隧(巷)道、采用滚压式切削盘在全断面范围内破碎岩石,集破岩、装岩、转载、支护于一体的大型综合掘进机械。故又称为刀盘式掘进机，现已成为国内外较长隧道开挖普遍采用的方法。它可分为全断面掘进机和悬臂式掘进机。23TBM的主要组成？破岩机构、推进机构、出碴机构、导向及调向机构、通风和吸尘机构装置、护盾及管片安装器。24TBM玛德施工流程及如何换步？TBM施工流程图见书P154。TBM换步主要依靠水平撑靴和后支撑实现。25悬臂式岩石掘进机的概念？悬臂式掘进机是具有切割、装载、转运煤岩及喷雾降尘等功能,并能自己行走，以机械方式破碎煤岩的掘进设备,有的还具有支护功能,是矿山综掘机械化系统中的主力设备。26悬臂式岩石掘进机的分类？②用途分，有煤巷掘进机、半煤巷掘进机、岩巷掘进机三种。②按重量分，有特轻型、轻型、中型和重型四种。③按工作机构切割煤岩的方式分,有纵轴式掘进机和横轴式掘进机。27悬臂式岩石掘进机的选