地下土石方工程的施工方法

1F414004 地下土石方工程的施工方法

水工地下洞室按照倾角（洞轴线与水平面的夹角）可划分为平洞、斜井、竖井三种类型，其划分原则为：倾角小于60为平洞，倾角60～480为斜井，倾角大于480为竖井。

岩体中洞室开挖施工的传统方法是钻孔爆破法；对中硬度以下围岩也采用掘进机法。在浅埋软土地基中开挖水工隧洞的近代方法是盾构法和顶管法。（新增）

一、平洞开挖

地下工程按其断面大小可分为小断面、中断面、大断面和特大断面四类。

按断面尺寸的洞室分类表1F414004

地下工程可采取全断面开挖、先导洞后扩大开挖、台阶扩大开挖、分部分块开挖等方式进行施工。

（一）全断面开挖方式

全断面开挖方式是采用机械化或半机械化进行全断面一次开挖成型的施工方法。

（二）先导洞后扩大开挖方式

当地质条件比较差（或地质情况不明）时，可先在洞室的上部或下部（也可在中部或侧边）开挖一个断面在10m2左右的小导洞，通常在导洞开通后，才进行扩大开挖。

（三）台阶扩大开挖方式

将洞室分成上下两个台阶，一般采用钻车（或其他大型没备）进行上台阶全断面掘进，然后再进行下台阶扩大开挖。台阶扩大法适用于大断面（约50～90m2）洞室的开挖。

（四）分部分块开挖方式

在特大断面的洞室开挖中，可采用先拱后扩大、先导洞后顶拱扩大再中下部扩大、肋拱留柱扩大

法、中心导洞辐射孔等方式进行分部分块开挖。

图1F414004-1先拱后扩大开挖法图1F414004-2先拱后逐层扩大法

1、2、3为开挖顺序；Ⅱ一为顶拱衬砌1～7为开挖顺序；Ⅱ一为顶拱衬砌

2．先导洞后顶拱扩大再中下部扩大

图1F414004-3先导流后顶拱扩大再中下部扩大法

1一导洞；2一顶拱扩大；3一中部扩大；Ⅲ一顶拱衬砌

二、竖井和斜井开挖（新增）

（一）竖井开挖

水利水电工程中竖井主要有闸门井、调压井、高压管道井、通风井、进水口竖井以及施工竖井等。选择竖井开挖程序时，需考虑围岩的类别、交通条件、断面尺寸和井深等因素。

1．小断面竖井全断面开挖

（1）自上而下开挖：该方法适用于井深在50m以内或井下无通道的深井开挖。

（2）自下而上开挖：该方法适用于井下部有通道的竖井，其施工方法类似平洞全断面开挖。

2．大、中型断面竖井导井开挖

在I、Ⅱ类围岩中，开挖中断面以上的竖井时，可采用先挖导井再自上而下或自下而上扩大开挖的施工方法，导井断面宜为4～5m2。导井开挖可选择正反井开挖、深孔爆破法、吊罐法、爬罐法和反井钻机法。爬罐法所需劳动力少，开挖进度快，是目前开挖导井的主要方法。

（二）斜井开挖

斜井是指倾角60～480的斜洞。倾角小于60的洞室，其施工条件与平洞接近，可按平洞的方法施工；倾角大于480的洞室，施工条仟与竖井相近，可按竖井的要求考虑。

倾角为60～350的斜井，一般采用自上而下的全断面开挖方法。倾角为350～480的斜井，可采用自下而上挖导井，自上而下扩大的开挖方法。

三、掘进机简介

全断面隧洞掘进机（简称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、出渣、衬砌联合作业，连续不断地进行掘进。

按照破碎岩石的方法，掘进机大致可分为挤压式和切削式两种类型。

掘进机一般多用于平洞的全断面开挖，但也可以用来开挖竖井、斜井以及导洞和导洞扩挖等。

四、盾构简介

盾构隧道掘进机，是一种隧洞掘进的专用工程机械，是一个横断面外形与隧洞横断面外形相同、尺寸稍大、利用回旋刀具开挖、内藏排土机具、自身设有保护外壳，用于暗挖隧洞的机械。

按切削断面的形状分，有圆形和非圆形盾构；

五、顶管简介

顶管施工是继盾构施工之后发展起来的一种土层地下隧洞施工方法，主要用于输水隧洞的施工。它不需要开挖地层，是一种非开挖的敷设地下管道的施工方法。

1F414005 爆破技术

一、爆破器材

1．炸药分类

炸药分为：铵梯炸药、粉状铵油炸药、铵松蜡与铵沥蜡炸药、水胶炸药、乳化炸药、光面（预裂）爆破专用炸药、低爆速炸药、静态破碎剂等八类。

2．起爆器材分类

起爆器材分为：传爆器材和雷管。传爆器材又分为导火线、导爆索和导爆管。

二、爆破方法

（一）浅孔爆破法

孔径小于75mm、深度小于5m的钻孔爆破称为浅孔爆破。

浅孔爆破法能均匀破碎介质，不需要复杂的钻孔设备，操作简单，可适应各种地形条件，而且便于控制开挖面的形状和规格（2011考点）。但是，浅孔爆破法钻孔工作量大，每个炮孔爆下的方量不大，因此生产率较低。

（二）深孔爆破法

深孔爆破法是大型基坑开挖和大型采石场开采的主要方法。与浅孔法比较，其单位体积岩石所需的钻孔工作量较小，单位耗药量低，劳动生产率高，并可简化起爆操作过程及劳动组织。缺点是钻孔设备复杂，设备费高。坚硬的岩石，由于钻孔速度慢，往往会使成本提高，采用此种方法时应慎重考虑。（07、10年考点）

深孔爆破的主要参数有：台阶高度H、钻孔直径d、底盘抵抗线W d、炮孔间距a和排距b、超钻深度△H、钻孔深度L、堵塞长度L，及单孔装药量Q等。

（三）洞室爆破法

洞室爆破是指在专门设计开挖的洞室或巷道内装药爆破的一种方法。

（四）预裂爆破法

（五）光面爆破法

（六）定向爆破筑坝

（七）岩塞爆破

（八）拆除爆破

1F414006 锚固技术

一、锚固技术的概念

锚固技术是将一种受拉杆件的一端固定在边坡或地基的岩层或土层中，这种受拉杆件的固定端称为锚固端（或锚固段），另一端与工程建筑物联结，利用地层的锚固力以维持建筑物的稳定。

在天然地层中的锚固方法以钻孔灌浆的方式为主。在人工填土中的锚固方法有锚定板和加筋土两种方式。锚固灌浆有简易灌浆、预压灌浆、化学灌浆以及特殊的锚同灌浆技术。

二、锚固的应用领域

边坡稳定工程、深基坑工程与抗浮工程、抵抗倾覆的结构工程、地下工程和冲击医的抗浮与保护等。

三、地下洞室的锚固

锚喷支护是应用锚杆（索）与喷射混凝土形成复合体加固岩体的措施，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形式的统称。它可用作临时性支承结构，也可用作永久性支护结构。