三、隧道工程施工技術(shù)

(一)隧道工程施工特點(diǎn)

當(dāng)人工建筑處于地表下，結(jié)構(gòu)沿長度方向的尺寸大于寬度和高度并具有聯(lián)通A、B兩點(diǎn)的功能，同時(shí)截面積較大時(shí)稱之為隧道，如圖4.3.8所示。隧道分為主體建筑物和附屬建筑物兩部分。主體建筑物是為了保持隧道的穩(wěn)定和正常使用而修建的，由洞身支護(hù)結(jié)構(gòu)及洞門組成，在隧道洞口附近容易坍塌或有落石危險(xiǎn)時(shí)則需加筑明洞。附屬建筑物是保證隧道正常使用所需的各種輔助措施，如鐵路隧道中的避車洞、通風(fēng)、消防、報(bào)警等設(shè)施。

(二)隧道工程施工方法

隧道施工是修建隧道及地下洞室的施工方法、施工技術(shù)和施工管理的總稱。隧道施工方法的選擇主要依據(jù)工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、埋深大小、隧道斷面形狀及尺寸、長度、襯砌類型、隧道的使用功能、施工技術(shù)條件和施工技術(shù)水平及工期要求等因素綜合考慮確定。根據(jù)隧道穿越地層的不同情況和目前隧道施工方法的發(fā)展，隧道施工方法可按以下方式分類，見圖4.3.9。

1.鉆爆法

(1)鉆爆法施工技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。鉆孔爆破法是常規(guī)、傳統(tǒng)的開挖方法。其優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在如下方面：

1)比較靈活，可以很快地開始開挖施工。

2)可以開挖各種形狀、尺寸、大小的地下洞室。

3)既可采用比較簡單便宜的施工設(shè)備，也可采用先進(jìn)、高效的施工設(shè)備。

4)可以適應(yīng)堅(jiān)硬完整的圍巖，也可以適應(yīng)較為軟弱破碎的圍巖。

但是鉆爆法也有一定的局限性或缺點(diǎn)。由于采用炸藥爆破，造成有害氣體，對(duì)通風(fēng)要求較高。一般開挖隧洞，獨(dú)頭推進(jìn)長度不能超過2km，再長，通風(fēng)問題就更困難了，不能及時(shí)散煙，就會(huì)影響工期。鉆爆法由于采用爆炸，在城市人口密集地區(qū)不能采用，因?yàn)檎饎?dòng)可能影響附近的建筑或居民生活。因此，一般短洞、地下大洞室、不是圓形的隧洞、地質(zhì)條件變化大的地方都常用鉆爆法;長洞，又沒有條件布置施工支洞、施工斜井的，或者地質(zhì)條件很差，特別軟弱的地方，不利于鉆爆法。

(2)鉆爆法施工的基本工序與要求。鉆爆法的基本工序?yàn)椋恒@孔、裝藥、放炮、散煙、清撬、出渣、支護(hù)、襯砌。它的輔助工作還有測量、放線、通風(fēng)、排水，以及必要的監(jiān)測、記錄工作和后勤支持工作。以上各工序中，鉆孔、出渣是開挖過程中需時(shí)最多的主要工序;支護(hù)是保證施工安全、順利、快速進(jìn)行的重要手段。開挖工作的機(jī)械化和先進(jìn)與否，主要體現(xiàn)在這三個(gè)工序中。襯砌是開挖后的另一施;程序，一般是指混凝土襯砌、鋼板襯砌，也包括其他材料的承重式襯砌、裝飾性或防水性襯砌等。

1)鉆孔。鉆孔的方法較多，最簡單的是手風(fēng)鉆，比較靈活，但操作起來勞動(dòng)強(qiáng)度很大;目前一般用得較多的是氣腿風(fēng)鉆，即用壓縮空氣支承與加力，比較靈活，且勞動(dòng)強(qiáng)度大大減輕。

除風(fēng)鉆外，再進(jìn)一步的是潛孔鉆、鉆車、鉆機(jī)。鉆車是現(xiàn)在常用的比較先進(jìn)的機(jī)具，多半是液壓電動(dòng)輪式移動(dòng)，小型的只有一把鉆，大型的可以有三把鉆，成為多臂臺(tái)車?；剞D(zhuǎn)鉆機(jī)有時(shí)在開挖工程中采用，孔徑50mm直到200mm，甚至更大。

2)裝藥與放炮。隧洞開挖時(shí)，掏槽孔裝藥最多，周邊孔裝藥較少，中間塌落孔在兩者之間。有的掏槽孔藥卷直徑大些，連續(xù)裝藥;周邊孔藥卷直徑小些，間隔裝藥。

為了提高爆破效果，減少爆破對(duì)周圍建筑及圍巖的破壞，一個(gè)斷面上有的采用毫秒延遲雷管分段起爆。

3)清撬。清撬這一工序十分重要，它是爆破后將已完全松動(dòng)，但尚未掉落下來的右塊撬下來。用人工舉著長鋼釬去撬，勞動(dòng)強(qiáng)度大，也有危險(xiǎn)。用液壓錘去敲打，或者用正反向挖土機(jī)的挖斗去抓、去刮，在遠(yuǎn)距離操作，比較安全。

4)出渣。出渣設(shè)備有兩大類，一類是裝卸設(shè)備，一類是運(yùn)輸設(shè)備。常用的裝卸設(shè)備有側(cè)卸式輪式裝載機(jī)和蟹爪式扒料機(jī)或氣動(dòng)式翻斗裝料機(jī)。常用的運(yùn)輸設(shè)備有自卸卡車和小斗車等有軌運(yùn)輸。

5)通風(fēng)。地下工程的主要通風(fēng)方式有兩種：一種是壓入式，即新鮮空氣從洞外鼓風(fēng)機(jī)一直送到工作面附近;一種是吸出式，用抽風(fēng)機(jī)將混濁空氣由洞內(nèi)排向洞外。前者風(fēng)管為柔性的管壁，一般是加強(qiáng)的塑料布之類;后者則需要?jiǎng)傂缘呐艢夤埽话阌杀′摪寰碇贫?。我國大多?shù)工地均采用壓入式。

對(duì)于大型的地下洞室，通風(fēng)設(shè)計(jì)更為復(fù)雜，不僅要計(jì)算通風(fēng)量，選擇通風(fēng)設(shè)備，更重要的是組織好氣流方向，不要產(chǎn)生死角、回流區(qū)，一般要布置一些通風(fēng)豎井、斜井。

6)其他輔助工作。地下工程洞室挖過程中，還有許多輔助工作。噴錨支護(hù)是保證安全的重要措施，以后專門介紹。排水、照明、機(jī)修都是必要的，缺一不可;風(fēng)、水、電供應(yīng)也是必需的。

2.TBM法

掘進(jìn)機(jī)法，簡稱TBM(TunnelBoringMachine)法，是用特制的大型切削設(shè)備，將巖石剪切擠壓破碎，然后，通過配套的運(yùn)輸設(shè)備將碎石運(yùn)出。

掘進(jìn)機(jī)有不同的類型，代表類型有：全斷面掘進(jìn)機(jī)，其刀具直徑基本上就是開挖直徑;獨(dú)臂鉆，即在履帶車上裝設(shè)獨(dú)臂大鉆頭，可在上下左右?guī)讉€(gè)方向運(yùn)動(dòng)，挖出需要的洞室形狀，然后，通過配套的運(yùn)輸裝渣系統(tǒng)出渣;盾構(gòu)型的全斷面掘進(jìn)機(jī)，是一種前面不斷向前掘進(jìn)，后面在盾構(gòu)的掩護(hù)下，接著用預(yù)制的混凝土片完成襯砌工作。

(1)全斷面掘進(jìn)機(jī)的開挖施工。全斷面掘進(jìn)機(jī)的開挖施工技術(shù)是在近幾十年發(fā)達(dá)國家發(fā)展起來的一種高效、先進(jìn)的隧道開挖設(shè)備。我國近一二十年來一方面從國外引進(jìn)了一些設(shè)備，另一方面也在研制TBM設(shè)備。

全斷面掘進(jìn)機(jī)主要優(yōu)點(diǎn)是：適宜于打長洞，因?yàn)樗鼘?duì)通風(fēng)要求較低;開挖洞壁比較光滑;對(duì)圍巖破壞較小，所以對(duì)圍巖穩(wěn)定有利;超挖少，襯砌混凝土回填量少。

(2)獨(dú)臂鉆的開挖施工。獨(dú)臂鉆是另一種形式的掘進(jìn)機(jī)，它是在一個(gè)懸管上裝設(shè)一個(gè)可以切削巖土的大鉆頭，這個(gè)大鉆頭可以上下左右運(yùn)動(dòng)。大鉆頭切削開挖的同時(shí)，皮帶扒料機(jī)將石渣裝上后面的斗車，開挖速度很快。該種設(shè)備適宜于開挖軟巖，不適宜于開挖地下水較多、圍巖不太穩(wěn)定的地層。我國甘肅引大入秦工程盤道隧洞就是采用這種設(shè)備，在干燥完整的軟巖中開挖，斷面約26m2，月進(jìn)尺可達(dá)126m。

(3)天井鉆的開挖施工。天井鉆是專用用來開挖豎井或斜井的大型鉆具，鉆機(jī)是液壓電動(dòng)操作的，鉆桿直徑200?30Omm，中空，每一節(jié)長1.0?1.5m。先在鉆桿上裝較小的鉆頭，從上聲下鉆一直徑為200?30Omm的導(dǎo)向孔，達(dá)到豎井或斜井的底部。再在鉆桿上換直徑較&的鉆頭，由下向上反鉆豎井或斜井。由上向下掘進(jìn)時(shí)，用泥漿循環(huán)，帶出石渣碎屑;由下向上掘進(jìn)時(shí)，石渣碎屑即自由下落到已打通的底部巷道中出渣。

天井鉆開挖直徑可達(dá)1.5?3.5m，甚至更大，開挖深度奇由幾十米至二蘭百米不等。在巖層硬度中等的情況下，由上向下、由下向上鉆進(jìn)速度均可達(dá)到10m/d左右。

(4)帶盾構(gòu)的TBM掘進(jìn)法。當(dāng)圍巖是軟弱破碎帶時(shí)，若用常規(guī)的TBM掘進(jìn)，常會(huì)因圍巖塌落，造成事故，要采用帶盾構(gòu)的TBM法。

帶盾構(gòu)的TBM掘進(jìn)法，是在掘進(jìn)機(jī)前部帶有盾構(gòu)，在盾構(gòu)內(nèi)部可以立即安設(shè)預(yù)制鋼筋混凝土片的襯圈，隨掘進(jìn)，隨安設(shè)。襯圈與盾構(gòu)外邊緣間有5cm的間隙，盾構(gòu)前進(jìn)之后，在這間隙中填以小豆石，然后用水泥漿灌實(shí)。

3.盾構(gòu)法

盾構(gòu)施工是一種在軟土或軟巖中修建隧道的特殊施工方法。先在設(shè)計(jì)開挖位置開挖土體，再用千斤頂將盾構(gòu)推進(jìn)到已開挖的位置，然后在縮回千斤頂?shù)耐瑫r(shí)，用液壓舉重拼裝器拼裝隧道襯砌。如此一段段地向前掘進(jìn)、拼裝，直至完成整條隧道的開挖和襯砌。

(1)盾構(gòu)機(jī)的類型與構(gòu)造。盾構(gòu)機(jī)一般分為開放式、部分開放式和封閉式三種類型。然后從每種形式可以再進(jìn)一步細(xì)分，如圖4.3.10所示。

盾構(gòu)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)為圓形，也有矩形、橢圓形、馬蹄形、半圓形、雙環(huán)及多環(huán)形等特殊形狀，但其基本構(gòu)造則是由鋼殼、推進(jìn)機(jī)系統(tǒng)、襯砌拼裝系統(tǒng)三部分構(gòu)成的。盾構(gòu)殼體一般由切口環(huán)、支承環(huán)和盾尾三部分組成。切口環(huán)部分位于盾構(gòu)的最前端，施工時(shí)切入地層，并掩護(hù)作業(yè)，切口環(huán)前端制成刃口，以減少切口阻力和對(duì)地層的擾動(dòng)。支承環(huán)位于切口環(huán)之后，是與后部的盾尾相連的中間部分，是盾構(gòu)結(jié)構(gòu)的主體，是具有較強(qiáng)剛性的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，作用在盾構(gòu)上的地層土壓力、千斤頂?shù)捻斄σ约扒锌?、盾尾、襯砌拼裝時(shí)傳來的施工荷載等，均由支承環(huán)承擔(dān)，它的外沿布置盾構(gòu)推進(jìn)千斤頂。盾尾部分是由盾構(gòu)外殼鋼板延長構(gòu)成，主要用于掩護(hù)隧道襯砌的拼裝工作，其末端設(shè)有密封裝置，以防止地下水、外層土、襯砌背面壓漿之漿液等流人隧道內(nèi)。盾構(gòu)的推進(jìn)系統(tǒng)，由液壓設(shè)備和盾構(gòu)千斤頂組成，盾構(gòu)前進(jìn)是靠千斤頂推進(jìn)來實(shí)現(xiàn)的，因此要求千斤頂有足夠力量，用以克服盾構(gòu)推進(jìn)過程中所遇到的各種阻力。拼裝器是襯砌拼裝系統(tǒng)的主要設(shè)備，能把管片按照設(shè)計(jì)的形狀，安全迅速地進(jìn)行拼裝裝置，并有夾鉗使管片伸縮、滑動(dòng)、旋轉(zhuǎn)。常用的有杠桿式拼裝機(jī)和環(huán)式拼裝機(jī)兩種形式。

此外，切削刀盤和螺旋輸送機(jī)也是盾構(gòu)機(jī)的主要設(shè)備。切削刀盤有的在切口環(huán)內(nèi)，有的突出于切口環(huán)，有的與切口環(huán)幾乎平齊，其正面形狀見圖4.3.11。螺旋輸送機(jī)的主要功能是從切削密封艙內(nèi)將切割下來的土運(yùn)出。

(2)盾構(gòu)工法的選擇。詳盡地掌握好各種盾構(gòu)機(jī)的特征是確定盾構(gòu)工法的關(guān)鍵。其中，選擇適合土質(zhì)條件的、確保工作面穩(wěn)定的盾構(gòu)機(jī)種及合理的輔助工法最重要。此外，盾構(gòu)的外徑、覆蓋土厚度、線形(曲線施工時(shí)的曲率半徑等)、掘進(jìn)距離、工期、豎井用地、路線附近的重要構(gòu)筑物、障礙物等地域環(huán)境條件及安全性與成本的考慮也至關(guān)重要。應(yīng)通過對(duì)上述條件綜合考慮選定合適的盾構(gòu)工法。

4.明挖法

明挖法是淺埋隧道的一種常用施工方法，它是先將隧道設(shè)計(jì)截面處土方以及覆蓋層挖去，形成一個(gè)露天的基坑，然后在基坑中修筑隧道襯砌結(jié)構(gòu)，敷設(shè)外貼式防水層，在隧道結(jié)構(gòu)達(dá)到一定強(qiáng)度后回填基坑。明洞以及隧道洞口段不能用暗挖法施工時(shí)常用明挖法施工。

(1)明挖法特點(diǎn)。

明挖法施工簡單，技術(shù)成熟，施工快捷，根據(jù)需要可以分段同時(shí)作業(yè)，工程造價(jià)和運(yùn)營費(fèi)用均較低，且能耗較少。但外界氣象條件和環(huán)境條件對(duì)施工影響較大。

(2)明挖法施工分類。

明挖方式開挖的基坑，根據(jù)不同的地質(zhì)條件及開挖面的大小，可設(shè)計(jì)成矩形、四邊形或梯形等。開挖面的大小應(yīng)滿足隧道斷面設(shè)計(jì)和施工作業(yè)的要求。

根據(jù)不同的地質(zhì)條件及外部條件，可先開挖基坑后建造基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，也可先建造基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)再開挖土方。當(dāng)隧道處于地下水位以下有可能出現(xiàn)涌水時(shí)，則需先人工降低地下水位，或利用支撐墻明挖。一般當(dāng)覆蓋層厚度小于5m時(shí)，可考慮明挖法。

明挖法也有無圍護(hù)結(jié)構(gòu)的敞口明挖，適用于地面開闊，周圍建筑物稀少，地質(zhì)條件好，土質(zhì)穩(wěn)定且在基坑周圍無較大荷載，對(duì)基坑周圍的位移和沉降無嚴(yán)格要求的情況。有圍護(hù)結(jié)構(gòu)的明挖適用于施工場地狹窄，土質(zhì)自立性較差，地層松軟，地下水豐富，建筑物密集的地區(qū)，采用該方法可以較好地控制基坑周圍的變形和位移，同時(shí)可滿足基坑開挖深度大的要求。

5.蓋挖法

蓋挖法是先蓋后挖，即先以臨時(shí)路面或結(jié)構(gòu)頂板維持地面暢通，再向下施工。施工基本流程：在現(xiàn)有道路上按所需寬度，以定型標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)制棚蓋結(jié)構(gòu)(包括縱、橫梁和路面板)或現(xiàn)澆混凝土頂(蓋)板結(jié)構(gòu)置于樁(或墻)柱結(jié)構(gòu)上維持地面交通，在棚蓋結(jié)構(gòu)支護(hù)下進(jìn)行開挖和施工主體結(jié)構(gòu)、防水結(jié)構(gòu)，然后回填土并恢復(fù)管、線、路或埋設(shè)新的管、線、路，最后恢復(fù)道路結(jié)構(gòu)。蓋挖法適用于松散的地質(zhì)條件、隧道處于地下水位線以上、地下工程明作時(shí)需要穿越公路、建筑等障礙物的情況。

(1)蓋挖法特點(diǎn)。蓋挖法優(yōu)點(diǎn)是對(duì)結(jié)構(gòu)的水平位移小，能夠有效控制周圍土體的變形和地表沉降;有利于保護(hù)鄰近建筑物和構(gòu)筑物;基坑底部土體穩(wěn)定，隆起小，施工安全;對(duì)地面影響小，只在短時(shí)間內(nèi)封鎖地面交通，施工受外界氣候影響小;缺點(diǎn)是蓋板上不允許留下過多的豎井，后續(xù)開挖土方需要采取水平運(yùn)輸，出土不方便;施工作業(yè)空間較小，施工速度較明挖法慢，工期較長;和基坑開挖，支擋開挖相比，費(fèi)用較局。

(2)蓋挖法施工類型。蓋挖法蓋挖法可分為蓋挖順作法、蓋挖逆作法及蓋挖半逆作法。順作法與逆作法兩種方法的不同點(diǎn)在于：①施工順序不同。順作法是在擋墻施工完畢后，對(duì)擋墻作必要的支撐，再著手開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，并開始澆筑基礎(chǔ)底板，接著依次由下而上，一邊澆筑地下結(jié)構(gòu)主體，一邊拆除臨時(shí)支撐;而逆作法是上下同時(shí)施工或由下而上順序施工。②所采用的支撐不同。順作法中常見的支撐有鋼管支撐、鋼筋混凝土支撐、型鋼支撐及錨桿支護(hù)，如圖4.3.12所示。

而逆作法中建筑物本體的梁和板，也就是逆作結(jié)構(gòu)本身，就可以作為支撐，其特點(diǎn)是：快速覆蓋、縮短中斷交通的時(shí)間;自上而下的頂板、中隔板及水平支撐體系剛度大，可營造一個(gè)相對(duì)安全的作業(yè)環(huán)境;占地少、回填量小、可分層施工，也可分左右兩幅施工，交通導(dǎo)改靈活;不受季節(jié)影響、無冬期施工要求，低噪聲、擾民少;設(shè)備簡單、不需大型設(shè)備，操作空間大、操作環(huán)境相對(duì)較好。

蓋挖逆作法多用于深層開挖，松軟土層開挖，靠近建筑物施工等情況下。工程中較早采用的是蓋挖順作法，施工程序如圖4.3.13所示。蓋挖順作法施工程序：構(gòu)筑連續(xù)墻，中間支撐柱及覆蓋板→構(gòu)筑中間支撐柱及覆蓋板→構(gòu)筑連續(xù)墻及覆蓋板→開挖及支撐安裝→開挖及構(gòu)筑底板→構(gòu)筑側(cè)墻、柱及樓板→構(gòu)筑側(cè)墻及頂板→構(gòu)筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)及道路復(fù)原。

蓋挖半逆作法類似逆作法，其區(qū)別僅在于頂板完成及恢復(fù)路面過程。在半逆作法施工中，一般都必須設(shè)置橫撐并施加預(yù)應(yīng)力。采用逆作或半逆作法施工時(shí)都要注意混凝土施工縫的處理問題，由于它是在上部混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后再接著往下澆筑的，而混凝土的收縮及析水，施工縫處不可避免地要出現(xiàn)3?10mm寬的縫隙，將對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、耐久性和防水性產(chǎn)生不良影響。

在逆作法和半逆作法施工中，如主體結(jié)構(gòu)的中間立柱為鋼管混凝土柱，而柱下基礎(chǔ)為鋼筋混凝土灌注樁時(shí)，需要解決好兩者之間的連接問題。一般是將鋼管柱直接插入灌注樁的混凝土內(nèi)1.0m左右，并在鋼管柱底部均勻設(shè)置幾個(gè)孔，以利混凝土流動(dòng)，同時(shí)也可加強(qiáng)樁、柱間連接。有時(shí)也可在鋼管柱和灌注樁之間插入H型鋼加以連接。

6.淺埋暗挖法

淺埋暗挖法是在距離地表較近的地下進(jìn)行各種類型地下洞室暗挖施工的一種方法，在土質(zhì)隧道開挖中應(yīng)用較廣。

(1)淺埋暗挖法特點(diǎn)。

淺埋暗挖法的施工技術(shù)特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)，①淺埋隧道施工中開挖的影響將波及地表，必須嚴(yán)格控制地中和地表的沉陷變形;②它是在軟弱圍巖淺埋地層中修建山嶺隧道洞口段、城區(qū)地下鐵道及其他適于淺埋地下工程的施工方法。它主要適用于不宜明挖施工的土質(zhì)或軟弱無膠結(jié)的砂、卵石等第四紀(jì)地層。對(duì)于水位高的的地層，需采取堵水或降排水等措施。③淺埋地下工程，特別是地鐵施工具有結(jié)構(gòu)埋置淺，地面建筑密集，交通運(yùn)輸繁忙，地下管線密布，地表沉陷要求嚴(yán)格，周邊環(huán)境復(fù)雜，拆遷改移費(fèi)用高;④輔助工法多樣，由于其適用于松軟地層中，預(yù)先加固改良地層是，一項(xiàng)必不可少的技術(shù)措施，提倡使用的輔助工法包括注漿法、降水法、超前小導(dǎo)管法、長管棚法、水平旋噴法、注漿-凍結(jié)法等;⑤開挖方法多，常用開挖方法有全斷面法、正臺(tái)階法以及適用于特殊地層條件的其他施工方法。⑥與明挖法相比，具有靈活多變，對(duì)地面建筑、道路和地下管網(wǎng)影響小，拆遷占地少，不擾民，不干擾交通，不污染城市;與盾構(gòu)法相比，具有簡單易行，不需太多專用設(shè)備，靈活多變，適用范圍廣。

(2)淺埋暗挖法施工方針。淺埋暗挖法施工中必須堅(jiān)持“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測”。①管超前。利用鋼拱架為支點(diǎn)，使用超前小導(dǎo)管注漿防護(hù)。先用風(fēng)鉆或高壓風(fēng)吹孔、擴(kuò)孔、引孔。小導(dǎo)管間距為200?300mm，仰角5°?10°。為避免管下土體松落，以較小仰角為宜。在開挖支護(hù)的過程中，要留出鋼管在土體內(nèi)作為支點(diǎn)的長度。②嚴(yán)注漿。在小導(dǎo)管超前支護(hù)后，立即壓注水泥或水泥水玻璃漿液，填充沙層孔隙，凝固后將沙礫膠結(jié)成為具有一定強(qiáng)度的“結(jié)石體”，使周圍形成一個(gè)殼體，增強(qiáng)圍巖自穩(wěn)能力。每次注漿前必須對(duì)工作面噴射混凝土進(jìn)行封閉，以防漿液在壓力作用下溢出。背后注漿應(yīng)在低壓力下(0.3?0.5MPa)對(duì)噴射混凝土背后進(jìn)行加固填充，使下沉值明顯減少。③短開挖。一次注漿多次開挖。如當(dāng)導(dǎo)管長3.5m時(shí)，每次開挖進(jìn)尺0.75m，環(huán)狀開挖并預(yù)留核心土。④強(qiáng)支護(hù)。在松軟地層和淺埋條件下進(jìn)行地下大跨度結(jié)構(gòu)施工，初期支護(hù)必須十分牢固，以確保萬無一失。按噴射混凝土→網(wǎng)構(gòu)拱架→鋼筋網(wǎng)→噴混凝土的工序進(jìn)行支護(hù)。網(wǎng)噴支護(hù)承載系數(shù)取較大值，一般不考慮二次襯砌承載力。⑤快封閉。正臺(tái)階開挖時(shí)，通過量測，當(dāng)上臺(tái)階過長，變形增加較快時(shí)，必須考慮臨時(shí)支撐，仰拱方能穩(wěn)定。因此，要求臺(tái)階的長度為雙線不得大于1倍洞徑，單線不得大于1.5倍洞徑。下半斷面緊跟，土體挖出一環(huán)，封閉一環(huán)并及時(shí)封閉仰拱，使初期支護(hù)形成一個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，此時(shí)變形曲線逐步趨于穩(wěn)定。⑥勤量測。量測是對(duì)于施工過程中圍巖及結(jié)構(gòu)變化情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤的主要手段，量測信息及時(shí)而準(zhǔn)確地反饋給設(shè)計(jì)施工，以便及時(shí)修改設(shè)計(jì)或采取特殊的施工措施。

(3)淺埋暗挖法的適用條件。首先，淺埋暗挖法不允許帶水作業(yè)，如果含水地層達(dá)不到疏干，帶水作業(yè)是非常危險(xiǎn)的，開挖面的穩(wěn)定性時(shí)刻受到威脅，甚至發(fā)生塌方。大范圍的淤泥質(zhì)軟土、粉細(xì)砂地層，降水有困難或經(jīng)濟(jì)上選擇此工法不合算的地層，不宜采用此法。其次，采用淺埋暗挖法要求開挖面具有一定的自立性和穩(wěn)定性。我國規(guī)范對(duì)土壤的自立性從定性上提出了要求：工作面土體的自立時(shí)間，應(yīng)足以進(jìn)行必要的初期支護(hù)作業(yè)。對(duì)開挖面前方地層的預(yù)加固和預(yù)處理，視為淺埋暗挖法的必要前提，目的就在于加強(qiáng)開挖面的穩(wěn)定性，增加施工的安全性。

7.沉管法

沉管法修筑隧道，就是在水底預(yù)先挖好溝槽，把在陸地上(船臺(tái)上或臨時(shí)船塢內(nèi))預(yù)制的沉放管段，用拖輪運(yùn)到沉放現(xiàn)場，待管段準(zhǔn)確定位后，向管段水箱內(nèi)灌水壓載下沉，然后進(jìn)行水下連接。處理好管端接頭與基礎(chǔ)，經(jīng)覆土回填后，再進(jìn)行內(nèi)部設(shè)備的安裝與裝修，就筑成了隧道。沉管隧道如圖4. 3.14所示。

(1)沉管隧道施工方式。沉管隧道施工方式視現(xiàn)場條件、用途、斷面大小等各異?？傮w上可分為兩種：一是不需要修建特殊的船塢，用浮在水上的鋼殼箱體作為模板制造管段的“鋼殼方式”;二是在干船塢內(nèi)制造箱體，而后浮運(yùn)、沉放的“干船塢方式”。

沉管隧道結(jié)構(gòu)主要有圓形鋼殼類與矩形混凝土類。圓形鋼殼類隧道的鋼殼管段是鋼殼與混凝土的組合結(jié)構(gòu)，逋常用內(nèi)、外兩層骨架制成。內(nèi)部是預(yù)制的短節(jié)，在船塢滑臺(tái)上將它焊接成所要求長度的短節(jié)，加上輔助的加強(qiáng)板，再安裝外部鋼殼并焊接好。外殼頂部設(shè)有澆筑混凝土用的孔，在管段底部要灌注一定量的混凝土，以便在水下起鎮(zhèn)重和穩(wěn)定作用。該形式的隧道管段通常在船塢滑臺(tái)上側(cè)向下水，并要灌注較多的混凝土，一般是直接下沉到已充分準(zhǔn)備好和破碎的礫石墊層上。圖4.3.15為圓形鋼殼斷面示例。

在干船塢中制作的矩形混凝土管段比在船臺(tái)上制作的鋼殼圓形、八角形或花籃形管段經(jīng)濟(jì)，且矩形斷面更能充分利用隧道內(nèi)的空間，可作為多車道、大寬度的公路隧道，是沉管隧道的主流結(jié)構(gòu)，圖4.3.16是矩形鋼筋混凝土沉管隧道的斷面圖例。兩種方式的比較見表4.3.2。

(2)沉管隧道施工工藝。

1)施工之前，必須做好水利、地質(zhì)、氣象及地震等方面的調(diào)查。

2)在隧址附近的適當(dāng)位置，建造一個(gè)與工程規(guī)模相適應(yīng)的臨時(shí)干船塢，用于預(yù)制沉管管段的場地。場地規(guī)模取決于管段節(jié)數(shù)、每節(jié)長度和寬度，以及管段預(yù)制批量和工期;船塢深度應(yīng)能保證管段制作后能順利進(jìn)行安裝工作并浮運(yùn)出塢;塢底一般鋪一層200?300mm厚無筋混凝土或鋼筋混凝土，并要在管段底下鋪設(shè)一層沙礫或碎石，以防管段起浮時(shí)被吸住。

3)管段制作工藝與地面鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)大體相同，但對(duì)防水、均質(zhì)要求較高，需在構(gòu)造混凝土選材、溫控和模板等方面采取措施。

4)管段制作完成后，開始向干船塢內(nèi)注水，此時(shí)，需派檢查人員從入口進(jìn)入沉放管段內(nèi)部檢查有無漏水情況。當(dāng)船塢內(nèi)水位接近干舷量時(shí)，應(yīng)向壓載水箱內(nèi)注水以防止管段上浮。當(dāng)管段完全被水淹沒后，派人從出人口進(jìn)入沉放管段，排出壓載水箱內(nèi)的水，使管段上浮。管段浮運(yùn)時(shí)的干舷量一般取100?150mm左右，調(diào)整完各節(jié)沉放管段后，即可打開干船塢的塢門，將沉放管段拽出。

5)施工中，溝槽對(duì)沉放管段和其他基礎(chǔ)設(shè)施有特殊用途。溝槽底部應(yīng)相對(duì)平坦，其誤差一般為±15cm。開挖由三個(gè)基本尺度決定，即底寬，深度和邊坡坡度，應(yīng)視土質(zhì)情況，溝槽擱置時(shí)間以及溝槽水流情況而定。溝槽浚挖分粗挖和精挖兩個(gè)階段。粗挖挖到離管底標(biāo)高約1m處。為避免淤泥沉積，精挖層應(yīng)在臨近管段沉放前再挖。在挖到溝槽底的標(biāo)高后，應(yīng)將槽底覆土和淤泥清除，主要設(shè)備是挖泥船。

6)管道沉放前，需將其定位在挖好的基槽上方，管段的中線與隧道的軸線基本重合，定位完畢后，可開始灌注壓載水，管段即開始慢慢下沉。初次下沉先灌注壓載水使管段下沉力達(dá)到規(guī)定值50%，然后進(jìn)行位置校正待管段前后位置校正完畢后，再繼續(xù)灌水直至下沉完全達(dá)到下沉規(guī)定值，并使管段開始以200?500mm/min速度下沉，直到管底離設(shè)計(jì)標(biāo)高4?5m為止。

7)靠攏下沉。先把管段向前面已沉放管段方向平移，直至已設(shè)管段大約2.0?2.5m處，然后下沉管段至高于最終標(biāo)高的0.5m處。

8)著地下沉。再次下沉管段至高于其最終位置200?500mm處。接著，把管段拉向距前面已設(shè)管段約100mm處，再檢查其水平位置，著地時(shí)，前段擱在已設(shè)管段的鼻式托座上，然后將后端擱置到臨時(shí)支座上，校正后，卸去全部吊力。管段常用沉放方法是浮箱分吊法和方駁扛吊法。

9)水下連接常用水下混凝土法和水力壓接法。水下混凝土法是先在管段的兩端安裝矩形堰板，在管段沉放就位，解封對(duì)準(zhǔn)拼合、安裝底部罩板后，在前后兩塊平堰板的兩側(cè)，安置圓弧形堰板，然后把封閉模板插入堰板側(cè)邊，形成由堰板，封閉模板，上下罩板所圍成的空間，隨后向里灌注水下混凝土，從而形成水下混凝土的連接。等水下混凝土充分硬化后，抽掉臨時(shí)隔墻內(nèi)的水，再進(jìn)行管段內(nèi)部接頭部位混凝土襯砌的施工。開槽作業(yè)后槽底表面總有相當(dāng)程度的不平整，在槽底表面與沉管底面間存在很多不規(guī)則的空隙，導(dǎo)致地基受力不均而局部破壞，引起不均勻沉降，使沉管局部受到較高的的局部壓力以致開裂，必須進(jìn)行基礎(chǔ)處理將其墊平。施工方法主要由刮鋪法、噴砂法、壓注砂漿法。如圖4.3.17所示，噴砂法原理是在設(shè)于管段上的門式起重機(jī)上的3根1組的鋼管中，用中央的鋼管把水和砂一起噴射，用另外的2根鋼管同時(shí)吸引管段和基礎(chǔ)間同量的水來填充砂，砂的供給需從管段以外取得，作業(yè)受氣候條件影響大，砂的填充不易確認(rèn)。壓注砂漿法是先在管底連續(xù)鋪設(shè)尼龍袋，臨時(shí)支撐管段，而后從沉管作業(yè)船上把備好的砂漿向尼龍袋中壓注，也有直接從管段內(nèi)的壓漿孔(每隔4?9m設(shè)置)向管段底的空隙壓注。此法不受氣候和航道影響，壓注情況易于確認(rèn)。

(三)噴射混凝土

噴射混凝土是使用混凝土噴射機(jī)，按一定混合程序，將摻有速凝劑的混凝土拌和物與高壓水混合，經(jīng)過噴嘴噴射到巖壁表面上，并迅速凝固形成一層支護(hù)結(jié)構(gòu)，從而對(duì)圍巖起到支護(hù)作用。

1.施工準(zhǔn)備

(1)噴射混凝土的施工機(jī)具，包括混凝土噴射機(jī)、噴嘴、混凝土攪拌機(jī)、上料裝置、動(dòng)力及貯水容器等?；炷羾娚錂C(jī)分為干式和濕式，干式噴射設(shè)備簡單，價(jià)格較低，能進(jìn)行遠(yuǎn)距離壓送，易加入速凝劑，噴嘴脈沖現(xiàn)象少，但施工粉塵多，回彈比較嚴(yán)重。

(2)待噴面準(zhǔn)備。正式進(jìn)行噴射施工前，除做好配料、設(shè)備試運(yùn)轉(zhuǎn)、施工勞動(dòng)組織等工作外，待噴面準(zhǔn)備工作是保證順利施工的關(guān)鍵。噴射前應(yīng)對(duì)開挖尺寸認(rèn)真檢查，清除噴面松動(dòng)危石，欠挖超標(biāo)過多的先進(jìn)行局部處理;噴射前應(yīng)根據(jù)石質(zhì)情況，用高壓風(fēng)或水沖洗待噴面，將開挖粉塵和雜物清理干凈，以有利于混凝土粘接。受噴面有較集中滲水時(shí)，應(yīng)做好排水引流處理;無集中滲水時(shí)，根據(jù)巖面潮濕程度，適當(dāng)調(diào)整水灰比;噴射施工要按一定順序有條不紊地進(jìn)行。噴射作業(yè)區(qū)段的寬度，一般應(yīng)以1.5?2.0m為宜。對(duì)水平坑道，其噴射順序?yàn)橄葔蠊啊⒆陨隙?側(cè)墻應(yīng)自墻基開始，拱應(yīng)自拱腳開始，封拱區(qū)宜沿軸線由前向后;其他準(zhǔn)備，主要是檢查噴射面尺寸，幾何形狀是否符合設(shè)計(jì)要求;作業(yè)區(qū)應(yīng)安裝足夠照明設(shè)施，燈具應(yīng)有保護(hù)措施;對(duì)有涌水的部位，要做好排水;噴射面上若有凍結(jié)，應(yīng)清掃掉融化的水分;當(dāng)噴射面具有較強(qiáng)的吸水性時(shí)，要預(yù)先灑水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

2.施工工藝

(1)噴射混凝土的施工工藝。噴射混凝土的效果很大程度上取決于噴射混凝土制作工藝，噴射混凝土有不同的制作方法，主要分為干式噴射混凝土和濕式噴射混凝土。干式噴射混凝土是先將水泥，骨料和添加劑在不加水的狀態(tài)下，由攪拌機(jī)拌和，在氣體壓力下，干拌和料以20?30m/h的速度被壓密并通過一個(gè)橡膠管送至噴嘴口，同時(shí)壓力水通過另一管道送至噴嘴口，配合料與水混合并同時(shí)噴到作業(yè)面上。濕噴法是利用濕式混凝土噴射機(jī)施工的一種工藝，即配合料和水在攪拌機(jī)內(nèi)拌和后，再被高壓氣流送到噴嘴口噴射。施工工藝流程如圖4.3.18。

(2)施工要點(diǎn)。

1)工作風(fēng)壓。噴射機(jī)在正常進(jìn)行噴射作業(yè)時(shí)，工作罐內(nèi)所需的風(fēng)壓稱為工作風(fēng)壓。選擇適宜的工作風(fēng)壓，是保證噴射混凝土順利施工和較高質(zhì)量的關(guān)鍵。噴射機(jī)開始工作時(shí)，應(yīng)打開進(jìn)氣閥，在機(jī)械空轉(zhuǎn)中調(diào)好空載壓力，待開始噴射拌和料后，風(fēng)壓逐漸增大，使其達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值;在實(shí)際操作中，再根據(jù)噴嘴處粉塵及時(shí)調(diào)整風(fēng)壓。當(dāng)輸送距離變化時(shí)，工作風(fēng)壓可參考以下數(shù)值：水平輸送距離每增加100m，工作風(fēng)壓應(yīng)提高0.08?0.10MPa;傾斜向下噴射，每增加100m，工作風(fēng)壓應(yīng)提高0.05?0.07MPa;垂直向上噴射每增加10m，工作風(fēng)壓應(yīng)提高0.02?0.03MPa。

2)噴嘴處水壓。工程實(shí)踐證明，噴嘴處的水壓必須大于工作風(fēng)壓，并且壓力穩(wěn)定才會(huì)有良好的噴射效果。水壓一般比工作風(fēng)壓大0.10MPa左右為宜。

3)—次噴射厚度。一次噴射厚度主要與噴射混凝土層與受噴面之間的黏結(jié)力和受噴部位有關(guān)。一次嘖射厚度太薄，噴射時(shí)骨料易產(chǎn)生大的回彈;一次噴射的太厚，易出現(xiàn)噴層下墜、流淌，或與基層面間出現(xiàn)空殼。具體要求見表4.3.3。

4)分層噴射的時(shí)間間隔。一般分2?3層進(jìn)行分層噴射。分層噴射合理的間隔時(shí)間應(yīng)根 據(jù)水泥品種、速凝劑種類及摻量、施工溫度(不宜低于5°C)和水灰比大小等因素，并視噴 射的混凝土終凝情況而定。一般在常溫下(15°C?20°C)，采用紅星一型速凝劑時(shí)，可在5?10min后，進(jìn)行下一次噴射;而采用碳酸鈉速凝劑時(shí)，最少在30min后，才能進(jìn)行復(fù)噴。

5)噴頭與作業(yè)面之間的距離。經(jīng)驗(yàn)表明，噴頭與噴射作業(yè)面的最佳距離為1m，當(dāng)噴頭與噴射作業(yè)面間的距離≤0.75m或≥1.25m，噴射的回彈率可達(dá)25%。噴頭與作業(yè)面的最佳距離隨配料及水灰比的不同而有所差異，須根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。當(dāng)噴射距離大于1.5m或2m時(shí)，混凝土不是密實(shí)的噴射在開挖面上，而是松散的。因混凝土內(nèi)部存在空隙，結(jié)構(gòu)松散，強(qiáng)度降低，從而削弱了支護(hù)結(jié)構(gòu)功能，應(yīng)盡量避免。

6)含水量的控制。噴射混凝土所用骨料，如果含水率低于4%，在攪拌、上料及噴射過程中，易使塵土飛揚(yáng);如果含水率高于8%，很容易發(fā)生噴射機(jī)料管黏料和堵管現(xiàn)象。因此，骨料在使用前應(yīng)提前8h灑水，使之充分均勻濕潤，保持適宜的含水率。噴射混凝土所用骨料的含水率，一般以5%?7%為宜。

(四)錨桿施工

錨桿是噴錨支護(hù)的一個(gè)重要組成部分，在噴錨聯(lián)合支護(hù)中起著主要作用。錨桿除了與噴射混凝土聯(lián)合使用也可以單獨(dú)使用。在隧道開挖過程中用錨桿作為保證施工安全的臨時(shí)支護(hù)是很方便的，隧道開挖后應(yīng)盡快安設(shè)錨桿以確保隧道圍巖的穩(wěn)定和施工的安全。

1.錨桿布置

在開挖面上，錨桿通常以一定的排列方式布置在開挖面上，如圖4.3.19所示，在拱圈處間距較小，在邊墻處間距相對(duì)較大，錨桿的方向?yàn)榇怪彼淼篱_挖輪廓線，在沿隧道縱向上，錨桿常按等間距的方式均勻布置，如圖4.3.20(a);當(dāng)錨桿在沿隧道縱向間距較大時(shí)，需采用圖4.3.20(b)所示的菱形分布，即在兩等間距的錨桿之間，再交叉布置一層錨桿，以增大錨桿的支撐能力。實(shí)際作業(yè)中，通常還需根據(jù)實(shí)際的巖石分層狀態(tài)改變錨桿的布置形式，在必要時(shí)局部增加錨桿的用量以控制巖石坍方。如巖石為傾斜或齒狀等時(shí)，錨桿的方向要盡可能與巖層層面垂直相交，以達(dá)到較好的錨固效果。

2.錨桿施工要點(diǎn)

(1)入普通水泥砂漿錨桿施工要點(diǎn)。普通水泥砂漿錨桿如圖4. 3. 21所示，是以普通水泥砂漿作為膠粘劑的全長粘接式錨桿。

1)砂漿強(qiáng)度等級(jí)不低于M20;砂漿配合比一般為水泥：砂：水=1 : (1?15): (0.45?0.50)。水灰比宜為0.45?0.50，砂的粒徑≥3mm。

2)桿體材料宜用HRB335鋼筋，一般采用HPB300鋼筋;直徑14?22mm為宜，長度2.0?3. 5m,為增加錨固力，桿體內(nèi)端可以劈口叉開。

3)鉆孔方向宜盡量與巖層主要結(jié)構(gòu)面垂直?？足@好后用高壓水將孔眼沖洗干凈，并用塞子塞緊孔口，以防止石渣或泥土掉入鉆孔內(nèi)。

4)錨桿及膠粘劑材料制作，應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，錨桿應(yīng)按實(shí)際要求尺寸截取，外端不用墊板的錨桿應(yīng)先彎制彎頭。

5)粘接砂漿應(yīng)拌和均勻，隨拌隨用，一次拌和的砂漿應(yīng)在初凝前用完。

(2)早強(qiáng)水泥砂漿錨桿施工要點(diǎn)。早強(qiáng)水泥砂漿錨桿的施工與普通水泥砂漿錨桿基本相同，所不同的是早強(qiáng)水泥砂漿的粘接劑是由硫酸鋁鹽早強(qiáng)水泥砂，Ⅱ型早強(qiáng)劑和水組成。因此，它具有早期強(qiáng)度高、承載快、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，可彌補(bǔ)普通水泥砂漿錨桿早期強(qiáng)度低，承載慢的不足，尤其是在軟弱、破碎、自穩(wěn)時(shí)間短的圍巖中使用早強(qiáng)水泥砂漿錨桿能顯示出優(yōu)越性。早強(qiáng)水泥砂漿錨桿施工中，注漿作業(yè)開始或中途停止超過30min時(shí)，應(yīng)測定砂漿坍落度，當(dāng)其值小于10mm時(shí)不得注入罐內(nèi)使用。早強(qiáng)水泥砂漿采用硫酸鋁鹽早強(qiáng)水泥所摻人的早強(qiáng)劑具有早強(qiáng)、緩凝、減水與除鎊的效果，亞硝酸鈉摻量為1%?3%，緩凝型糖蜜減水劑摻量宜為0.2%。

1)早強(qiáng)藥包內(nèi)錨頭錨桿，是以快硬水泥卷，或早強(qiáng)砂漿卷，或樹脂卷作為內(nèi)錨固劑的內(nèi)錨頭錨桿?？煊菜嗑淼娜齻€(gè)主要參數(shù)：①快硬水泥卷的直徑d要與鉆孔直徑D配合好，例如，若使用D42鉆頭，則可采用D37直徑的水泥卷、②快硬水泥卷長度L要根據(jù)內(nèi)錨長度和生產(chǎn)制作的要求確定。

2)快硬水泥卷的質(zhì)量G值，主要由裝填密度r計(jì)算確定，裝填密度是控制水灰比的關(guān)鍵，當(dāng)r=1.45kg/cm3時(shí)，水泥砂漿水灰比控制在0.34左右為佳。

3)早強(qiáng)藥包內(nèi)錨頭錨桿施工注意事項(xiàng)。早強(qiáng)藥包除按普通水泥砂漿錨桿的規(guī)定施工外，尚應(yīng)符合以下規(guī)定：

①藥包使用前應(yīng)檢查，要求無結(jié)塊、未受潮。藥包的浸泡宜在清水中進(jìn)行，隨泡隨用，藥包必須泡透。

②藥包應(yīng)緩慢推入孔底，不得中途爆裂，應(yīng)配備專用的裝藥包工具。

③藥包直徑宜較鉆孔直徑小20mm左右，藥卷長度一般為20?30cm。錨桿桿體插人時(shí)應(yīng)注意旋轉(zhuǎn)，使藥包充分?jǐn)嚢杈鶆?。錨桿藥包主要有硅酸鹽與硫酸鹽兩個(gè)系列，分速凝型、早強(qiáng)型、早強(qiáng)速凝型幾種。

④鉆眼要求同前所述，但孔眼應(yīng)比錨桿長度短4?5cm。

⑤用直徑2?3mm，長150mm的錐子，在快硬水泥卷端頭扎兩個(gè)排氣孔。然后將水泥卷豎立放于清潔的水中，保持水面高出水泥卷約10cm。浸水時(shí)間以不冒泡為準(zhǔn)，但不得超過水泥的初凝時(shí)間，可做浸水后的水灰比檢查。

⑥將浸好水的水泥卷用錨桿送到孔底，并輕輕搗實(shí)，若中途受阻，應(yīng)及時(shí)處理，若處理時(shí)間超過水泥終凝時(shí)間，則應(yīng)換裝新水泥卷或鉆眼作廢。

⑦將錨桿外端套上連接套筒(即帶有六角旋轉(zhuǎn)頭的短錨桿;斯面打平后對(duì)中焊上錨桿螺母)，裝上攪拌機(jī)(如TJ-9型)，然后開動(dòng)攪拌機(jī)，帶動(dòng)錨桿旋轉(zhuǎn)攪拌水泥漿，并用人力推進(jìn)錨桿至孔底，再保持10s的攪拌時(shí)間(攪拌時(shí)間為30?40s)。

⑧輕輕卸下攪拌機(jī)頭，用木楔楔緊桿體，使其位于鉆眼孔中心處。自浸水后20min，

快硬水泥具有足夠的強(qiáng)度時(shí)，才能使用扳手卸下連接套筒。

⑨采用樹脂藥包時(shí)，還應(yīng)注意：攪拌時(shí)間應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場氣溫決定，20°C時(shí)固化時(shí)間為 5min;溫度下降5°C時(shí)固化時(shí)間約會(huì)延長一倍，即15°C時(shí)為10min; 10°C時(shí)為20min。因 此，地下工程在正常溫度下，攪拌時(shí)間約為30s，當(dāng)溫度在10°C以下時(shí)，攪拌時(shí)間可適當(dāng)延長為45?60s。

(3)縫管式摩擦錨桿施工要點(diǎn)。

1)縫管式錨桿可根據(jù)需要和機(jī)具能力，選擇不同直徑的鉆頭和管徑，通過現(xiàn)場試驗(yàn) 確定最合理的徑差，一般要求桿體材料具有較高的彈性極限。

2)采用一般風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)時(shí)應(yīng)配備專用沖擊器。宜隨鉆眼隨安設(shè)錨桿，也可集中鉆孔與安設(shè)錨桿，不得隔班隔日安設(shè)錨桿。

3)安設(shè)錨桿前應(yīng)吹孔，并核對(duì)孔深是否符合設(shè)計(jì)要求，安設(shè)前應(yīng)檢查風(fēng)壓，不得<0.4MPa。

4)安設(shè)前先將錨桿套上墊板，將帶有擋環(huán)的沖擊釬桿插入錨管內(nèi)，錨桿尾端套入鑿巖機(jī)或風(fēng)鎬的卡套內(nèi)，錨頭導(dǎo)人鉆孔，調(diào)整方向、開動(dòng)鑿巖機(jī)，即可將錨桿打入鉆孔內(nèi)，至墊板壓緊圍巖為止。停機(jī)去除釬桿即可完成。

5)在安設(shè)推進(jìn)錨桿過程中，要保持鑿巖機(jī)一錨桿一鉆孔的中心線在同一軸線上，鑿巖機(jī)在推進(jìn)過程中，適當(dāng)放水冷卻沖擊器。錨桿推到末端時(shí)，應(yīng)降低推進(jìn)力，當(dāng)墊板抵緊巖石時(shí)應(yīng)立即停機(jī)，以免損壞墊板和擋環(huán)。

6)若作為永久支護(hù)，則應(yīng)作防鎊處理，并灌注有膨脹性的砂漿。

(4)脹殼式內(nèi)錨頭預(yù)應(yīng)力錨索施工要點(diǎn)。

脹殼式內(nèi)錨頭預(yù)應(yīng)力錨索，除鋼絞線預(yù)應(yīng)力錨索外，主要由機(jī)械脹殼式內(nèi)錨頭、錨桿外錨頭以及灌注的粘接材料等組成，如圖4.3.22所示。該錨桿常用于中等以上的圍巖中，可在較小的施工現(xiàn)場中作業(yè)，常用于高邊坡、大壩以及在大跨度地下隧道洞室的搶修加固及支護(hù)。

1)脹殼式內(nèi)錨頭預(yù)應(yīng)力錨索的加工應(yīng)符合設(shè)計(jì)質(zhì)量要求，在存放、運(yùn)輸及安裝過程中，不得有損傷和變形;

2)鉆孔一般采用沖擊式淺孔鉆，也可選用各種旋轉(zhuǎn)式地質(zhì)鉆，鉆孔完畢后應(yīng)丈量孔深和予以清洗，并做好孔口現(xiàn)澆混凝土支墩;

3)錨索安裝要平直不紊亂，同時(shí)安設(shè)排氣管。錨索推送就位后，即可安裝千斤頂張拉。一般先用20%?30%的預(yù)應(yīng)力預(yù)張拉1?2次，促使各相連部位接觸緊密，使鋼錨索平直。最終張拉值有5%?10%的超張拉量，以保證預(yù)應(yīng)力損失后仍能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的有效預(yù)應(yīng)力。預(yù)張拉時(shí)千斤頂嚴(yán)禁站人，以防不測。

4)預(yù)應(yīng)力無明顯衰減時(shí)，才最后鎖定且48h內(nèi)再檢查。注漿應(yīng)飽滿，注漿應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行外錨頭封蓋。

四、地下工程特殊施工技術(shù)

(一)地下工程施工中的幾種特殊幵挖方法

1.氣壓室法

將整個(gè)開挖洞段密封起來，在進(jìn)出口段做上氣密室，由洞外進(jìn)入氣密室再進(jìn)入洞內(nèi)，須經(jīng)過兩層密封門，洞內(nèi)氣壓大于外壓或大氣壓1.2bar(巴)。用這個(gè)超壓來減少滲入洞內(nèi)的水，也用此壓力來改善圍巖自穩(wěn)情況。當(dāng)然，氣壓室法需額外的設(shè)備投資，而且施工的速度將降低，一般只是在不得已時(shí)采用，上海過江隧道即用此法。

2.凍結(jié)法

自從1883年德國工程師波茲舒(F.H.Poetsch)在德國首次應(yīng)用凍結(jié)法開鑿井筒，并取得專利以來，該項(xiàng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于礦井建設(shè)、地下鐵道和河底隧道等工程。在地下水特多，難以施工時(shí)，也有采用冷凍法，用液氮注人地層中，將隧道周圍的土壤全部深度凍結(jié)起來。然后進(jìn)行開挖。這個(gè)方法非常昂貴，非不得已，一般不采用。

3.分部開挖、分部支護(hù)法

在軟弱地層中開挖較大的洞室，目前常用的辦法是先開挖一小部分，然后用噴錨支護(hù)做全斷面保護(hù)，再逐步擴(kuò)挖，逐步支護(hù)。最常用的是雙側(cè)導(dǎo)坑法，即挖好一個(gè)側(cè)導(dǎo)坑，支護(hù)好，再挖另一個(gè)側(cè)導(dǎo)坑，也支護(hù)好。最后再挖掉中間遺留下來的土柱，并支護(hù)形成封閉結(jié)構(gòu)。開挖后再在其中做鋼筋混凝土二次襯砌。我國北京地鐵王府井一東單區(qū)間折返線，就是采用類似的方法施工的。根據(jù)折返線斷面類型、地面沉降控制分析及工期、造價(jià)比較、同時(shí)兼顧前后斷面施工的銜接，選定了正臺(tái)階法、中隔壁法、“眼鏡”法、中洞法等分部開挖、分部支護(hù)形式。

4.超前灌漿、超前錨桿法

在地下水很豐富的地方，如海底隧道、河底隧道，常采用超前灌漿法。即在開挖前事先在掌子面上鉆孔深為二三十米的深孔，進(jìn)行壓力固結(jié)灌漿，使將要開挖洞段的巖縫盡量固結(jié)起來并減少漏水，然后開挖。挖到灌漿深度一半時(shí)，再做一圈深孔灌漿，如此不斷循環(huán)，使開挖工作面始終在灌漿固結(jié)過的巖層中進(jìn)行。

超前錨桿法也是常用的。在掌子面頂拱部位向前上方打入4?5m長的錨桿，錨桿后端出露較長，用噴混凝土或鋼拱架支護(hù)好，然后向前開挖1?2m支護(hù)好，再打下一輪錨桿，再往前挖，如此循環(huán)下去，使開挖始終在頂部錨桿的保護(hù)下進(jìn)行。

在軟巖或地下水多的軟巖中，錨桿可能強(qiáng)度不夠，則可改為打入鋼管。

(二)長距離頂管技術(shù)

地下管道的敷設(shè)一般采用開槽方法，這種方法施工時(shí)挖大量土方，占用大量臨時(shí)場地，管道安裝后需進(jìn)行回填，而且施工時(shí)影響交通，影響環(huán)境。而采用頂管技術(shù)敷設(shè)管道，無須挖槽或在水下開挖土方，并可避免為疏干和固結(jié)土體而采用的降低地下水位等輔助措施，從而大大加快施工速度，降低造價(jià)，并能克服在穿越江河湖海等無法降水的特殊環(huán)境下施工的困難。

普通頂管施工是在一般條件下的頂進(jìn)技術(shù)，在最佳施工條件下，一次頂進(jìn)長度為100m左右，但在城市干管施工中，或管線需穿越大型建筑群或河道時(shí)，普通頂管法的一次頂進(jìn)長度就不足以頂完全程，因此需要完善長距離頂管技術(shù)。

長距離頂管的施工程序是：先在管道的一端挖掘工作坑(井)，完成后在其內(nèi)安裝頂進(jìn)設(shè)備，將管道頂入土層，邊頂進(jìn)邊挖土，將管段逐節(jié)頂人土層內(nèi)，直到頂至設(shè)計(jì)長度為止。

1.頂管技術(shù)的基本設(shè)備

頂管施工的基本設(shè)備主要包括管段前端的工具管，后部頂進(jìn)設(shè)備及貫穿前后的出泥與氣壓設(shè)備，此外還有通風(fēng)照明等設(shè)施。

工具管是長距離頂管的關(guān)鍵設(shè)備，它安裝在管道前端，外形與管道相似，其作用是定向、糾偏、防止塌方、出泥等。工具管從前向后由沖泥倉、操作室和控制室組成。

頂進(jìn)設(shè)備主要包括后座、主油缸、頂鐵和導(dǎo)軌等。后座設(shè)備在主油缸與反力墻之間，每只油缸配置一塊，其作用是將油缸的集中力分散傳遞給后墻。主油缸是頂進(jìn)動(dòng)力，一般對(duì)稱布置4?6臺(tái)，其頂力和行程可根據(jù)工程實(shí)際選定。頂鐵主要是為彌補(bǔ)油缸行程設(shè)置的，其厚度應(yīng)小于油缸行程。導(dǎo)軌起頂進(jìn)導(dǎo)向作用，在接管時(shí)又起管道吊放和拼焊平臺(tái)的作用。

出泥設(shè)備主要是吸泥機(jī)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際，選擇其提升高度、排量、供水泵型號(hào)、排泥管口徑等。

此外，在水下進(jìn)行長距離頂管，工具管有時(shí)必須采用局部氣壓施工，而且時(shí)間很長，有時(shí)還需要在氣壓下排除故障，因此，還需要壓縮空氣供氣系統(tǒng)。

2.頂管施工的關(guān)鍵技術(shù)與措施

長距離頂管的主要技術(shù)關(guān)鍵是：

(1)頂力問題。頂管的頂力隨著頂進(jìn)長度的增加需不斷增加，但是又受到管道強(qiáng)度的限制，不能無限增加，因此用普通頂管法只在管尾推進(jìn)的方法，頂進(jìn)距離受到限制。所以長距離頂管必須解決在管道強(qiáng)度允許范圍內(nèi)施加的頂力問題。目前有兩種方法：即采用潤滑劑減阻和中繼接力技術(shù)。

(2)方向控制。管段能否按設(shè)計(jì)軸線頂進(jìn)，這是長距離頂管成敗的關(guān)鍵之一。頂進(jìn)方向失控，會(huì)導(dǎo)致管道彎曲，頂力急驟增加，頂進(jìn)困難，工程無法施工。因此，必須有一套能準(zhǔn)確控制管段頂進(jìn)方向的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。上?；A(chǔ)工程公司頂管系統(tǒng)中，采用三段雙鉸工具管來完成。

(3)制止正面坍方。坍方危及地面建筑物，使管道方向失去控制，導(dǎo)致管道受力情況惡化，給施工帶來許多困難。在深層頂管中，制止坍方實(shí)際上是制服地下水的問題。

為了解決上述技術(shù)關(guān)鍵，在長距離頂管中主要采用的技術(shù)措施如下：

1)穿墻。從打開穿墻管悶板，將工具管頂出井外，到安裝好穿墻止水，這一過程通稱穿墻。穿墻是頂管施工的主要工序，因?yàn)榇蠊ぞ吖芊较虻臏?zhǔn)確程度將會(huì)給以后管道的方向控制和管道拼接工作帶來影響。穿墻時(shí)應(yīng)注意，在墻管內(nèi)事先填滿經(jīng)過夯實(shí)的黃黏土，以免地下水和土大量涌入工作井，打開穿墻管悶板，應(yīng)立刻將工具管頂進(jìn)。

2)糾偏與導(dǎo)向。頂管必須沿設(shè)計(jì)軸向頂進(jìn)，應(yīng)控制頂進(jìn)中的方向和高程，若發(fā)生偏差，必須糾偏。以往糾偏工作是當(dāng)管道頭部偏離了軸線后才進(jìn)行，但這時(shí)管道已經(jīng)產(chǎn)生了偏差，因此管軸線難免有較大的彎曲。管道偏離軸線，其中一個(gè)主要原因是頂力不平衡導(dǎo)致。如果事先能消除不平衡外力，就能更好防止管道的偏位。

3)局部氣壓。頂管在流沙層和流塑狀態(tài)的土層頂進(jìn)，有時(shí)因正面擠壓力不足以阻止坍方，則易產(chǎn)生正面坍方，出泥量增加，造成地面沉降，管軸線彎曲，給糾偏帶來困難，而且還會(huì)破壞泥漿減阻效果。為解決這類問題，常采用局部氣壓。局部氣壓的大小視具體情況而定，一般土層以不坍方為準(zhǔn)。

4)觸變泥漿減阻。為減少長距離頂管中的管壁四周摩阻力，在管壁外壓注觸變泥漿，形成一定厚度的泥漿套，使頂管在泥漿套中頂進(jìn)，以減少阻力。

5)中繼接力頂進(jìn)。在長距離頂管中，只采用觸變泥漿減阻單一措施仍顯不夠，還需采用中繼接力頂進(jìn)，也就是在管道中設(shè)置中繼環(huán)，分段克服摩擦阻力，從而解決頂力不足問題。

(三)氣動(dòng)夯管捶鋪管施工

氣動(dòng)夯管錘是一種不需要阻力支座，利用動(dòng)態(tài)的沖擊能將空心的鋼管推入地層的機(jī)械。它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)低頻，大沖擊功的氣動(dòng)沖擊器，由壓縮空氣驅(qū)動(dòng)，將所鋪設(shè)的鋼管沿設(shè)計(jì)路線夯入地層，實(shí)現(xiàn)非開挖鋪設(shè)管線。施工時(shí)，夯管錘的沖擊力直接作用在鋼管的后端，通過鋼管傳遞到前端的切削管靴上切削土體，并克服土層與管體之間的摩擦力，使鋼管不斷進(jìn)入土層。隨著鋼管的前進(jìn)被切削的土芯進(jìn)人鋼管內(nèi)，在第一節(jié)鋼管夯入地層后，后一節(jié)鋼管與其焊接在一起，如此重復(fù)，直到夯入后一節(jié)鋼管，待鋼管全部夯到目標(biāo)后，取下切削管靴，用壓縮空氣、高壓水、螺旋鉆、人工掏土等方式將管內(nèi)土排出，鋼管留在孔內(nèi)，完成鋪管作業(yè)，施工原理見圖4.3.23。

1.氣動(dòng)夯管錘鋪管施工設(shè)備和配套機(jī)具

氣動(dòng)夯管錘鋪管施工主要設(shè)備除氣動(dòng)夯管錘外，還需配置一些其他設(shè)備和機(jī)具。

(1)主機(jī)。主機(jī)指氣動(dòng)夯管錘鋪管系統(tǒng)中的錘體部分，是由它產(chǎn)生強(qiáng)大沖擊力將鋼管夯入地層中。

(2)動(dòng)力系統(tǒng)。氣動(dòng)夯管錘以壓縮空氣為主，同時(shí)壓縮空氣又是排除土芯的動(dòng)力。氣源主要是空氣壓縮機(jī)，驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)夯管錘的空壓機(jī)，壓力為0.5?0.7MPa，排氣量根據(jù)不同的型號(hào)夯管錘的耗氣量而定。

(3)注油與管路系統(tǒng)。注油器用于向壓縮空氣中注油，潤滑夯管錘中的運(yùn)動(dòng)零件，注油器設(shè)計(jì)成注油量可調(diào)，其調(diào)節(jié)范圍一般為0.005?0.052L/min。夯管錘通過管路系統(tǒng)與氣源連接，而注油器位于管路的中間，利用壓縮空氣將潤滑油連續(xù)不斷地帶入夯管錘中。

(4)連接固定系統(tǒng)。連接固定系統(tǒng)由夯管頭、出土器、調(diào)節(jié)錐套和張緊器組成。夯管頭用于防止鋼管端部因承受巨大的沖擊力擴(kuò)張而損害。出土器用于排出在夯管過程中進(jìn)人鋼管內(nèi)又從鋼管的另一端擠出的土體。調(diào)節(jié)錐套用于調(diào)節(jié)鋼管直徑、出土器直徑和夯管錘直徑間的相配關(guān)系。夯管錘通過調(diào)節(jié)錐套、出土器和夯管頭與鋼管連接，并用張緊器將它們緊固在一起。因?yàn)檎{(diào)節(jié)錐套、出土器和夯管頭傳遞著巨大的沖擊力，設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)他們的強(qiáng)度和連接可靠性進(jìn)行綜合考慮。

(5)注漿系統(tǒng)。注漿系統(tǒng)主要由儲(chǔ)漿罐、注漿頭、注漿管、傳壓管和控制閥等部分組成，其特點(diǎn)在于用壓縮空氣做動(dòng)力，可持續(xù)地向地層的鋼管內(nèi)外兩側(cè)注漿，用以減少夯入地層阻力。

(6)清土系統(tǒng)。清土系統(tǒng)包括封蓋和清土球，封蓋用于防止鋼管內(nèi)的壓縮空氣從管端泄漏，清土球在鋼管內(nèi)相當(dāng)于一個(gè)活塞，在空氣或水壓力作用下在鋼管內(nèi)不斷前進(jìn)，從而將管內(nèi)的土體從鋼管另一端推出。

(7)輔助工具。指專門設(shè)計(jì)的在夯管過程中用于支撐夯管錘和保證夯管目標(biāo)準(zhǔn)確度的鋼支架等。

2.氣動(dòng)夯管錘鋪管的特點(diǎn)

氣動(dòng)夯管錘鋪管時(shí)由于夯管錘對(duì)鋼管是動(dòng)態(tài)夯進(jìn)，產(chǎn)生強(qiáng)力的沖擊和振動(dòng)，絕大部分泥土隨著鋼管進(jìn)入土層而不斷進(jìn)人管道，這樣大大減小了夯管的管端阻力，且減小對(duì)穿越處地面的隆起破壞。同時(shí)，振動(dòng)作用也有利于使鋼管周圍的土層產(chǎn)生一定程度的液化，并與地層間產(chǎn)生一定的空隙，減少了鋼管與地層間的摩擦阻力。由于動(dòng)態(tài)夯進(jìn)可以擊碎障礙物，所以在含卵礫石地層或回填地層中鋪管時(shí)，比管徑大的礫石或石塊可被擊碎后一部分進(jìn)入管內(nèi)而穿過障礙物，而不是試圖將整個(gè)障礙物排開或推進(jìn)?；诖耍瑲鈩?dòng)夯管錘具有以下特點(diǎn)：

(1)地層適用范圍廣。夯管錘鋪管幾乎適應(yīng)除巖層以外的所有地層。

(2)鋪管精度較高。氣動(dòng)夯管錘鋪管屬不可控向鋪管，但由于其以沖擊方式將管道夯入地層，在管端無土楔形成，且在遇障礙物時(shí)，可將其擊碎穿越，所以具有較好的目標(biāo)準(zhǔn)確性。

(3)對(duì)地表的影響較小。窮管錘由于是將鋼管開口夯1人地層，除了鋼管管壁部分需排擠土體之外，切削下來的土芯全部進(jìn)入管內(nèi)，因此即使鋼管鋪設(shè)深度很淺，地表也不會(huì)產(chǎn)生隆起或沉降現(xiàn)象。

(4)夯管錘鋪管適合較短長度的管道鋪設(shè)，為保證鋪管精度，在實(shí)際施工中，可鋪管長度按鋼管直徑(以mm為單位)除以10就得到夯進(jìn)長度(以m為單位)。

(5)對(duì)鋪管材料的要求。夯管錘鋪管要求管道材料必須是鋼管，若要鋪設(shè)其他材料的管道，可鋪設(shè)鋼套管，再將工作管道穿入套管內(nèi)。

(6)投資和施工成本低。施工條件要求簡單，施工進(jìn)度快，材料消耗少，施工成本較低。

(7)工作坑要求低。通常只需很小施工深度，無須進(jìn)行很復(fù)雜的深基坑支護(hù)作業(yè)。

(8)穿越河流時(shí)，無須在施工中清理管內(nèi)土體，無滲水現(xiàn)象，能確保施工人員安全。

(四)導(dǎo)向鉆進(jìn)法施工

1.導(dǎo)向鉆進(jìn)法施工的基本原理

大多數(shù)導(dǎo)向鉆進(jìn)采用沖洗液輔助破碎，鉆頭通常帶有一個(gè)斜面，因此當(dāng)鉆桿不停地回轉(zhuǎn)時(shí)則鉆出一個(gè)直孔，而當(dāng)鉆頭朝著某個(gè)方向給進(jìn)而不回轉(zhuǎn)時(shí)，鉆孔發(fā)生偏斜。導(dǎo)向鉆頭內(nèi)帶有一個(gè)探頭或發(fā)射器，探頭也可以固定在鉆頭后面。當(dāng)鉆孔向前推進(jìn)時(shí)，發(fā)射器發(fā)射出來的信號(hào)被地表接收器所接收和追蹤，因此可以監(jiān)視方向、深度和其他參數(shù)。

成孔方式有兩種：干式和濕式。干式鉆具由擠壓鉆頭、探頭室和沖擊錘組成，靠沖擊擠壓成孔，不排土。濕式鉆具由射流鉆頭和探頭室組成，以高壓水射流切割土層，有時(shí)以頂驅(qū)式?jīng)_擊動(dòng)力鉆頭來破碎大塊卵石和硬地層。兩種成孔方式均以斜面鉆頭來控制鉆孔方向。若同時(shí)給進(jìn)和回轉(zhuǎn)鉆桿，斜面失去方向性，實(shí)現(xiàn)保直鉆進(jìn);若只給進(jìn)而不回轉(zhuǎn)，作用于斜面的反力使鉆頭政變方向，實(shí)現(xiàn)造斜。鉆頭軌跡的監(jiān)視，一般由手持式地表探測器和孔底探頭來實(shí)規(guī)，地表探測器接收顯示位于鉆頭后面探頭發(fā)出的信號(hào)(深度、頂角、工具面向角等參數(shù))，供操作人員掌握孔內(nèi)情況，以便隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

2.鉆頭的選擇依據(jù)

(1)在淤泥質(zhì)黏土中施工，一般采用較大的鉆頭，以適應(yīng)變向的要求。

(2)在干燥軟黏土中施工，采用中等尺寸鉆頭一般效果最佳(土層干燥，可較快地實(shí)現(xiàn)方向控制)。

(3)在硬黏土中，較小的鉆頭效果比較理想，但在施工中要保證鉆頭至少要比探頭外筒的尺寸大12mm以上。

(4)在鈣質(zhì)土層中，鉆頭向前推進(jìn)十分困難，所以，較小直徑的鉆頭效果最佳。

(5)在粗粒砂層，中等尺寸的鉆頭使用效果最佳。在這類地層中，一般采用耐磨性能好的硬質(zhì)合金鉆頭來克服鉆頭的嚴(yán)重磨損。另外，鉆機(jī)的錨固和沖洗液質(zhì)量是施工成敗的關(guān)鍵。

(6)對(duì)于砂質(zhì)淤泥，中等到大尺寸鉆頭效果較好。在較軟土層中，采用較大尺寸的鉆頭以加強(qiáng)其控制能力。

(7)對(duì)于致密砂層，小尺寸錐形鉆頭效果最好，但要確保鉆頭尺寸大于探頭筒的尺寸。在這種土層中，向前推進(jìn)較難，可較快地實(shí)現(xiàn)控向。另一方面，鉆機(jī)錨固是鉆孔成功的關(guān)鍵。

(8)在礫石層中施工，鑲焊小尺寸硬質(zhì)合金的鉆頭使用效果較佳。

(9)對(duì)于固結(jié)的巖層，使用孔內(nèi)動(dòng)力鉆具鉆進(jìn)效果最佳。

3.導(dǎo)向孔施工

導(dǎo)向孔施工步驟主要為：探頭裝人探頭盒內(nèi);導(dǎo)向鉆頭連接到鉆桿上;轉(zhuǎn)動(dòng)鉆桿，測試探頭發(fā)射是否正常;回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)2m左右;開始按設(shè)計(jì)軌跡施工;導(dǎo)向孔完成。

導(dǎo)向孔施工多采用手提式地表導(dǎo)航儀來確定鉆頭所在的空間位置。導(dǎo)向儀器由探頭、地表接收器和同步顯示器組成。探頭放置在鉆頭附近的鉆具內(nèi)。接收器接收并顯示探測數(shù)據(jù)，同步顯示接收器探測的數(shù)據(jù)，供操作人員掌握孔內(nèi)情況，以便隨時(shí)調(diào)整。

鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)特別注意糾偏過度，這種情況一旦發(fā)生將給施工帶來不必要的麻煩，會(huì)大大影響施工的進(jìn)度和加大施工的工作量。為了避免這種情況的發(fā)生，鉆進(jìn)少量進(jìn)尺后便進(jìn)行測量，檢驗(yàn)調(diào)整鉆頭方向。

4.擴(kuò)孔施工

擴(kuò)孔是將導(dǎo)向孔孔徑擴(kuò)大至所鋪設(shè)的管徑以上，以減小鋪管時(shí)的阻力。當(dāng)先導(dǎo)孔鉆至靶區(qū)時(shí)就需用一個(gè)擴(kuò)孔器來擴(kuò)大鉆孔。一般的經(jīng)驗(yàn)是將鉆孔擴(kuò)大到成品管尺寸的1.2?1.5倍，擴(kuò)孔器的拉力或推力一般要求為每毫米孔徑175.1N。根據(jù)成品管和鉆機(jī)的規(guī)格，可采用多級(jí)擴(kuò)孔。

擴(kuò)孔時(shí)將擴(kuò)孔鉆頭連接在鉆桿后端，然后由鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)回拉擴(kuò)孔。隨著擴(kuò)孔的進(jìn)行，在擴(kuò)孔鉆頭后面的單動(dòng)器上不斷加接鉆桿，直到擴(kuò)至與鉆機(jī)同一側(cè)的工作場地，即完成了這級(jí)孔眼的擴(kuò)孔，如此反復(fù)，通過采用不同直徑的擴(kuò)孔鉆頭擴(kuò)孔，直至達(dá)到設(shè)計(jì)的擴(kuò)孔孔徑為止。對(duì)于回拉力較大的鉆機(jī)，擴(kuò)孔時(shí)可以采用階梯形擴(kuò)孔鉆頭，一次完成擴(kuò)孔施工，甚至有時(shí)可以同時(shí)完成擴(kuò)孔和鋪管施工。

(五)逆作法

1.逆作法概述

逆作法是施工高層建筑，多層地下室和其他多層地下結(jié)構(gòu)的一種方法，它是以基坑圍護(hù)墻和支撐樁及受力柱作為垂直承重構(gòu)件，將主體結(jié)構(gòu)的頂板、樓板作為支撐系統(tǒng)，采取地上與地下結(jié)構(gòu)同時(shí)施工或由上而下分布依次開挖和構(gòu)筑地下結(jié)構(gòu)體系的施工方法。逆作法適用于建筑群密集，相鄰建筑物較近，地下水位較高，地下室埋深大和施工場地狹小的高(多)層地上、地下建筑，如地鐵站、地下廠房、地下儲(chǔ)庫、地下變電站等。

2.逆作法工藝原理

先沿建筑物地下結(jié)構(gòu)軸線或周圍施工地下連續(xù)墻或其他支護(hù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)在建筑物內(nèi)部的有關(guān)位置澆筑或打下中間支撐樁和柱作為施工期間于底板封底之前承受上部結(jié)構(gòu)自重和施工荷載的垂直支撐;然后施工地面一層樓面結(jié)構(gòu)亦即地下結(jié)構(gòu)的頂板，作為地下連續(xù)墻剛度很大的第一道水平支撐，隨后逐層向下開挖土方和澆筑地下結(jié)構(gòu)，直至底板封底。

3.逆作法施工

(1)逆作法分類。按圍護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐方式，基坑工程逆作法可分為以下幾類：

1)全逆作法。利用地下各層鋼筋混凝土肋形板對(duì)四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成水平支撐，樓蓋混凝土為整體澆筑，然后在其下挖土，待土方開挖完成后再二次澆筑肋形樓板。

2)部分逆作法。用基坑內(nèi)四周暫時(shí)保留的局部土方對(duì)四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成水平抵擋，抵消側(cè)向壓力所產(chǎn)生的一部分位移。在基坑中部按正作法施工，基坑邊四周用逆作法。

3)分層逆作法。此方法主要是針對(duì)四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)，是采用分層逆作法，而不是先一次整體施工完成。分層逆作四周的圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用土釘墻。

(2)逆作法施工工序。

1)按基礎(chǔ)外圍面積，施工四周的支護(hù)結(jié)構(gòu)。支護(hù)體系采用地下連續(xù)墻或排樁支護(hù)，排樁采用沖孔樁、鉆孔粧或挖孔樁。

2)按設(shè)計(jì)圖施工中間支撐柱和基礎(chǔ)。中間支撐柱目前在逆作法施工時(shí)大部分是采用臨時(shí)鋼管柱或型鋼柱支撐，挖土完成后再做外包混凝土;當(dāng)采用挖孔樁時(shí)，可支模采用鋼筋混凝土柱?；A(chǔ)若是天然地基可采用挖孔墩，若是樁基可采用沖孔、挖孔、鉆孔等成樁方法，若有地下水，可作降水處理后再施工挖孔樁。

3)利用地下室一層的土方夯實(shí)修正后作地模，澆筑地下室處頂板的鋼筋混凝土梁和板，并在此層預(yù)留出挖土方的出土洞若干個(gè)。

4)進(jìn)行地下室一層土方的開挖及外運(yùn)。

5)進(jìn)行地下室二層梁板混凝土的澆筑，在樓板中預(yù)留出土洞。

6)進(jìn)行地下室二層土方的開挖及外運(yùn)。

7)進(jìn)行地下室三層的梁板混凝土的澆筑，在樓板中預(yù)留出土洞。

8)進(jìn)行地下室三層土方的開挖及外運(yùn)。

9)澆筑底板混凝土。

(六)沉井法

沉井施工法是修筑深基礎(chǔ)和地下建(構(gòu))筑物的一種施工工藝。施工時(shí)先在地面或基坑內(nèi)制作開口的沉井井身;然后在井身內(nèi)部分層挖土，隨著挖土使土面降低，沉井借助井體自重或在其他措施協(xié)助下克服與土壁間的摩阻力和刃腳反力，不斷下沉，直至設(shè)計(jì)標(biāo).高;最后進(jìn)行封底并構(gòu)筑井內(nèi)構(gòu)件，形成一個(gè)地下建(構(gòu))筑物或其基礎(chǔ)。

1.沉井施工方案與準(zhǔn)備

沉井的施工根據(jù)不同情況和條件(如沉井高度、地基承載力、施工機(jī)械設(shè)備等)，可采用一次制作一次下沉，分解制作、接高一次下沉，或制作與下沉交替進(jìn)行。施工前應(yīng)做好地基處理、平整場地、修建臨時(shí)設(shè)施和測量控制與沉降控制。

2.沉井施工工藝

沉井法施工的主要工序?yàn)椋簻y量放線、開挖基坑和搭設(shè)工作臺(tái)→鋪設(shè)墊層、承墊木→沉井制作→抽取墊木→挖土下沉→封底、回填、澆筑其他部分結(jié)構(gòu)。

(1)測量放線和基坑開挖。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行定位放線，先在地面上定出沉井縱橫兩個(gè)方向的中心軸線，基坑的輪廓線及水準(zhǔn)標(biāo)高等;然后進(jìn)行基坑開挖，基坑平面尺寸要大于沉井的平面尺寸，以便墊木、支模、搭設(shè)腳手架及排水等工作需要。

(2)鋪設(shè)墊層、承墊木。當(dāng)沉井制作高度較大時(shí)，重量會(huì)增大，為避免不均勻沉降，基坑上應(yīng)鋪設(shè)一定厚度(≥0.6m)的砂墊層。鋪設(shè)砂墊層后，即可在其上部鋪設(shè)墊木和澆筑混凝土墊板，以加大刃腳的支撐面積，保證沉井的制作質(zhì)量。鋪設(shè)墊木時(shí)，應(yīng)用水平儀進(jìn)行抄平，使刃腳踏面在同一水平面上，墊木長度中心應(yīng)與刃腳踏面中線相重合。對(duì)于圓形沉井的定位墊木，一般對(duì)稱設(shè)置在四個(gè)支點(diǎn)上;對(duì)矩形沉井定位墊木，一般設(shè)置在兩長邊，每邊2個(gè)。當(dāng)沉井長短邊之比，時(shí)，兩個(gè)定位點(diǎn)間距離為0.71;當(dāng)時(shí)，則為0.61。

(3)沉井制作。沉井井身制作過程包括拼裝和就位刃腳角鋼、支模和綁扎鋼筋。拼裝刃腳角鋼時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確測量刃腳位置，放出刃腳的中線和邊線，將準(zhǔn)備好的角鋼拼裝就位，經(jīng)校核無誤后焊接固定。應(yīng)注意：模板支好后，應(yīng)檢查其位置、刃腳標(biāo)高和井壁垂直度;澆筑井身混凝土?xí)r，應(yīng)沿井壁四周均勻?qū)ΨQ進(jìn)行，避免高差懸殊、壓力不均、產(chǎn)生地基不均勻沉降而造成沉井?dāng)嗔?做好井壁分節(jié)處的施工縫，以防漏水。

(4)挖土下沉。沉井下沉主要是通過從沉井內(nèi)用機(jī)械或人工的辦法對(duì)稱均勻挖土，消除或減小沉井刃腳下的正面阻力，使沉井依靠自重逐漸從地面沉人地下。根據(jù)沉井所通過的土層和地下水的情況，沉井下沉施工可分為排水挖土下沉和不排水挖土下沉。

1)排水挖土下沉。當(dāng)沉井所穿過的土層透水性較差，涌水量不大，排水時(shí)不致產(chǎn)生流沙現(xiàn)象，可采用排水挖土下沉。

2)不排水挖土下沉。若沉井穿過的土層中有較厚的亞砂土和粉砂土，地下水豐富，土層不穩(wěn)定，有產(chǎn)生流沙的可能性時(shí)，沉井就宜采用不排水挖土下沉，下沉中要使井內(nèi)水面高出井外水面1?2m，以防流沙。

(5)沉井封底。沉井下沉至標(biāo)高，應(yīng)進(jìn)行沉降觀測，當(dāng)8h內(nèi)下沉量小于或等于10mm時(shí)，方可封底。封底可分為干封底和濕封底兩種。

1)干封底。干封底時(shí)，開挖基底土面至設(shè)計(jì)標(biāo)高，并修正成鍋底形，排除井內(nèi)積水。封底前應(yīng)平整鍋底，清洗刃腳，超挖部分可填充石塊;然后在其上做墊層，澆筑墊層時(shí)應(yīng)先沿刃腳填筑一周，防止不均勻下沉;再在墊層上做防水層，綁扎鋼筋和澆筑鋼筋混凝土底板，封底混凝土由刃腳向鍋底中部分層澆灌，每層厚約500mm。為避免地下水的滲透壓力滲水沖蝕新澆灌混凝土，在封底前應(yīng)在板底以下設(shè)置集水井，用水泵抽水至混凝土達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后為止，然后封掉集水井。

2)濕封底。濕封底即不排水封底，要求清除井底浮泥，并鋪碎石墊層。若沉井鍋底較深亦可拋填塊石，再在上面鋪碎石墊層。封底混凝土用導(dǎo)管法灌注，當(dāng)封底面積較大時(shí)，宜用多根導(dǎo)管同時(shí)澆筑，以使混凝土能充滿其底部全部面積，各導(dǎo)管的有效擴(kuò)散面積互相搭接蓋滿井底全部范圍。為防止進(jìn)入導(dǎo)管內(nèi)，并獲得比較平緩的混凝土表面坡度，導(dǎo)管下端插入混凝土的深度不宜小于1m。

3.沉井糾偏

由于土質(zhì)不均勻或出現(xiàn)障礙物以及施工管理不嚴(yán)，都會(huì)造成沉井施工偏差。偏差主要包括傾斜和位移兩方面。沉井糾偏有以下方法：

(1)矩形沉井長邊產(chǎn)生偏差，可用偏心壓重糾偏。

(2)沉井向某側(cè)傾斜，可在高的一側(cè)多挖土使其恢復(fù)水平再均勻挖土。

(3)采用觸變泥漿潤滑套時(shí),，可采用導(dǎo)向木糾偏。

(4)小沉井或矩形沉井短邊產(chǎn)生偏差，應(yīng)在下沉少的一側(cè)外部用壓力水沖井壁附近的土并加偏心壓重;在下沉多的一側(cè)加一水平推力來糾偏。

(5)當(dāng)沉井中心線與設(shè)計(jì)中心線不重合時(shí)，可先在一側(cè)挖土，使沉井傾斜，然后均勻挖土，使沉井沿傾斜方向下沉到沉井底面中心線接近設(shè)計(jì)中心線位置時(shí)再糾偏。

(七)其他非開挖施工方法

氣動(dòng)夯管錘鋪管法和導(dǎo)向轉(zhuǎn)進(jìn)法都屬于非開挖管線工程施工技術(shù)，一般適用于管徑小于900mm的管線鋪設(shè)工程。除了這兩種方法以外，常用的還有沖擊矛法、油壓夯管錘法、水平螺旋鉆進(jìn)法、滾壓擠土法、微型隧道法等。其中油壓夯管錘法是以油壓動(dòng)力設(shè)備替代空氣壓縮機(jī)的另一種夯管錘法，與氣動(dòng)夯管錘法相似。

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