巖土工程專業(yè)課考什么教材

1、巖土工程專業(yè)課考什么教材我國(guó)地下工程施工新技術(shù)綜述我國(guó)地下工程施工新技術(shù)綜述[摘要]總結(jié)了近年來(lái)我國(guó)一批大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程如青藏鐵路、深圳地鐵、上?？缃淼赖鹊叵鹿こ淌┕ぶ兴捎玫男鹿に嚭托录夹g(shù)。[關(guān)鍵詞]地下工程凍土水下工程隧道施工技術(shù)青藏鐵路的開(kāi)工建設(shè)和順利實(shí)施為解決高原凍土區(qū)地下工程的施工提供了良好的試驗(yàn)基礎(chǔ)同時(shí)城市地鐵工程的建設(shè)也對(duì)解決復(fù)雜城市地質(zhì)環(huán)境條件下地下工程施工提出了新的挑戰(zhàn)而大型橋梁、跨江隧道和海上設(shè)施的建設(shè)使水下的

2、地下工程施工面臨更高的技術(shù)要求。一系列大型基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)并完工極大地促進(jìn)了地下工程施工技術(shù)水平及時(shí)總結(jié)和完善這些地下工程施工新工藝和其他技術(shù)成果將為今后的地下工程施工提供良好的技術(shù)支持和保證對(duì)推動(dòng)我國(guó)地下工程的施工帶來(lái)巨大的促進(jìn)作用。本文結(jié)合近年來(lái)我國(guó)一些大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程如青藏鐵路、深圳地鐵、上海跨江隧道等施工過(guò)程中取得的地下工程施工技術(shù)成果對(duì)新工藝進(jìn)行介紹以便為今后類似工程的施工提供借鑒。1凍土區(qū)地下工程施工新工藝青藏鐵路格爾木至

3、拉薩段全長(zhǎng)1100多ｋｍ穿越世界海拔最高、有世界屋脊之稱、施工條件惡劣的青藏高原。在高海拔多年凍土區(qū)修建鐵路在世界上也是第1次無(wú)成熟的施工經(jīng)驗(yàn)技術(shù)含量高。1.1多年凍土區(qū)鉆孔灌注樁施工工藝其關(guān)鍵工藝是減少施工過(guò)程產(chǎn)生的各種熱量如鉆孔的摩擦熱、回填料的熱量、灌注樁混凝土的水化熱等避免樁周地基土溫度場(chǎng)急劇變化引起樁周地基土一定范圍升溫和融化。同時(shí)由于凍土區(qū)有季節(jié)的變化表層的季節(jié)融化層隨季節(jié)的變化將產(chǎn)生凍脹力消除這些凍脹力也是鉆孔灌注樁的一個(gè)

4、重點(diǎn)。為減少施工熱量對(duì)凍土區(qū)的影響盡快形成新的熱平衡狀態(tài)多年凍土區(qū)鉆孔灌注樁樁身混凝土澆筑后須經(jīng)過(guò)一個(gè)階段的熱交換過(guò)程后方可進(jìn)行承臺(tái)以上部分施工一般熱交換的時(shí)間為60ｄ60ｄ后方可認(rèn)為樁基已基本穩(wěn)定。樁基在使用過(guò)程中由于凍土季節(jié)的變化將產(chǎn)生凍脹力。根據(jù)凍脹力作用于基礎(chǔ)表面的部位和方向可劃分為3種:切向凍脹力、水平凍脹力和法向凍脹力(見(jiàn)圖1)。水平凍脹力相互抵消對(duì)工程造成破壞的主要是凍脹產(chǎn)生的切向力和法向力。在工程建設(shè)中采取以下措施可以防

5、止樁基礎(chǔ)凍脹:①為避免樁基礎(chǔ)受到法向凍脹力將樁基礎(chǔ)嵌入多年凍土天然上限以下一定深度②將鋼制擴(kuò)筒埋入多年凍土上限以下至少0.5ｍ護(hù)筒內(nèi)徑比樁徑大10ｃｍ并于護(hù)筒外圍涂渣油成樁后不拆除護(hù)筒減少外表面的親水程度③盡量采用高樁承臺(tái)凍脹嚴(yán)重地區(qū)采用鉆孔擴(kuò)底樁④在護(hù)筒外側(cè)、低樁承臺(tái)底部采用渣油拌制粗顆粒土回填。以上措施能有效地減小切向凍脹力降低凍土對(duì)護(hù)筒的上拔凍脹力(見(jiàn)圖2)⑤鉆孔采用旋挖鉆機(jī)干法成孔保證孔位置正確和鉆孔的垂直度⑥采用低溫早強(qiáng)耐久混

6、凝土避免了混凝土低溫澆筑帶來(lái)的強(qiáng)度增長(zhǎng)慢的問(wèn)題。1.2多年凍土隧道施工工藝高原多年凍土隧道工程施工可借鑒的經(jīng)驗(yàn)較少其心在于盡量減少氣溫升高對(duì)凍土的影響避免凍土融化壓縮下沉和凍脹力造成施工災(zāi)害和運(yùn)營(yíng)隱患。凍土的抗壓強(qiáng)度很高其極限抗壓強(qiáng)度甚至與混凝土相當(dāng)。凍土融化后的抗壓強(qiáng)度急劇降低所形成的熱融沉陷和下一個(gè)寒季的凍脹作用常常造成工程建筑物失穩(wěn)而難以修復(fù)。含水的松散巖石和土體溫度降低到0℃時(shí)伴隨有冰體的產(chǎn)生這是凍結(jié)狀態(tài)的主要標(biāo)志。水結(jié)成冰時(shí)體

7、積增加約9%使土體發(fā)生凍脹。土凍結(jié)時(shí)不僅原位置的水凍結(jié)成冰而且在滲透力(抽吸力)作用下水分將從未凍區(qū)向凍結(jié)鋒面轉(zhuǎn)移并在那里凍結(jié)成冰使土的凍脹更加強(qiáng)烈。土在凍結(jié)過(guò)程中由于水變冰體積增大并引起水分遷移、析冰、凍脹、土骨架位移因而改變土的結(jié)構(gòu)。在融化過(guò)程則必然伴隨著土顆粒的位移充填冰融化排出的空間產(chǎn)生融化固結(jié)從而引起局部地面的向下運(yùn)動(dòng)即熱融沉陷(熱融下沉)。為避免隧道施工中熱融沉陷凍土隧道施工的關(guān)鍵工藝是作好保溫措施。隧道保溫施工工藝主要包括

8、:優(yōu)選寒季施工明洞及洞口工程開(kāi)挖施工時(shí)增設(shè)遮陽(yáng)保溫棚阻隔太陽(yáng)輻射能量對(duì)凍土的影響。正洞采用弱爆破及光面爆破技術(shù)減少對(duì)凍土的擾動(dòng)和超欠挖開(kāi)挖后清除拱(墻)夾層散碎冰塊迅速噴混凝土封閉巖面采用有軌運(yùn)輸減難題保證了百貨廣場(chǎng)等高層建筑物、地下管線的安全和正常使用。該工程樁基托換原理如圖3所示。2.2過(guò)江隧道施工中的水平凍結(jié)法地下隧道之間的連接通道凍結(jié)法施工是利用人工制冷技術(shù)使地層中的水變冰把天然土變成凍土增加其強(qiáng)度和穩(wěn)定性隔絕地下水與地下結(jié)構(gòu)的

9、聯(lián)系以便在凍結(jié)壁的保護(hù)下進(jìn)行聯(lián)絡(luò)通道施工的一種特殊施工方法。制冷技術(shù)是用氟里昂作制冷劑的三大循環(huán)系統(tǒng)完成的。三大循環(huán)系統(tǒng)分別為氟里昂循環(huán)系統(tǒng)、鹽水循環(huán)系統(tǒng)和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。制冷三大循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成熱泵將地?zé)嵬ㄟ^(guò)凍結(jié)孔由低溫鹽水傳給氟里昂循環(huán)系統(tǒng)再由氟里昂循環(huán)系統(tǒng)傳給冷卻水循環(huán)系統(tǒng)最后由冷卻水循環(huán)系統(tǒng)排入大氣。隨著低溫鹽水在地層中的不斷流動(dòng)地層中的水逐漸結(jié)冰形成以凍結(jié)管為中心的凍土圓柱凍土圓柱不斷擴(kuò)展最后相鄰的凍結(jié)圓柱連為一體并形成具有一定厚

10、度和強(qiáng)度的凍土墻或凍土帷幕。水平凍結(jié)加固原理如圖4所示。在實(shí)際施工中通過(guò)水平鉆進(jìn)凍結(jié)孔設(shè)置冷凍管并利用鹽水為熱傳導(dǎo)媒介進(jìn)行凍結(jié)。一般是在工地現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)設(shè)置凍結(jié)設(shè)備冷卻不凍液(一般為鹽水)至22～32℃。其主要特點(diǎn)有:(1)可有效隔絕地下水對(duì)于含水量10%的含水、松散、不穩(wěn)定地層均可采用凍結(jié)法施工。(2)凍土帷幕的形狀和強(qiáng)度可視施工現(xiàn)場(chǎng)條件、地質(zhì)條件靈活布置和調(diào)整凍土強(qiáng)度可達(dá)4～10ＭＰａ能有效提高工效。(3)凍結(jié)法施工對(duì)周圍環(huán)境無(wú)污染無(wú)異物

11、進(jìn)入土壤噪聲小。(4)影響凍土強(qiáng)度的因素多凍土屬于流變體其強(qiáng)度既與凍土的成因有關(guān)也與受力的特征有關(guān)影響凍土的主要因素有凍結(jié)溫度、土體含水率、土的顆粒組成、荷載作用時(shí)間和凍結(jié)速度等。凍結(jié)法的關(guān)鍵施工技術(shù)包括:(1)確定凍結(jié)主要技術(shù)指標(biāo)即根據(jù)實(shí)際工況確定積極凍結(jié)期和維護(hù)凍結(jié)期的鹽水溫度、凍土墻平均溫度和凍土強(qiáng)度。(2)凍結(jié)孔布置和施工即根據(jù)連接通道平面尺寸和結(jié)構(gòu)受力特征設(shè)計(jì)布置凍結(jié)孔同時(shí)凍結(jié)孔布置應(yīng)根據(jù)管片配筋圖微調(diào)凍結(jié)孔偏斜控制孔徑向外的

12、偏角在0.5～10范圍。(3)凍結(jié)站設(shè)計(jì)、積極凍結(jié)和維護(hù)凍結(jié)施工計(jì)算凍結(jié)冷量根據(jù)冷量需要選擇冷凍機(jī)組。(4)連接通道開(kāi)挖與構(gòu)筑施工方法及其順序。(5)施工監(jiān)測(cè)監(jiān)控。上海市大連路越江隧道工程由東、西2條隧道組成2條隧道之間設(shè)有連接通道均位于黃浦江底下相距約400ｍ。位于浦西岸邊的連接通道(一)東西線隧道中心間距35.705ｍ隧道間高差3.565ｍ連接通道凈距約25.665ｍ位于浦東岸邊的連接通道(二)東西線隧道中心間距27.575ｍ隧道間

13、高差0.345ｍ連接通道凈距為17.175ｍ。2條連接通道所處地層為砂質(zhì)粉土和粘質(zhì)粉土滲透系數(shù)大、承壓水頭高為滿足通道的施工安全采用凍結(jié)法施工。工程實(shí)踐表明連接通道凍結(jié)施工技術(shù)具有凍結(jié)速度快、凍土強(qiáng)度高、帷幕均勻性好、抗?jié)B漏性能高、與隧道管片結(jié)合嚴(yán)密、施工安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于長(zhǎng)距離、大深度、高承壓水條件下的江底連接通道的施工其安全可靠性較能保證。融沉作為凍結(jié)法施工中不可避免的情況可通過(guò)隧道及連接通道預(yù)留的注漿孔及時(shí)地對(duì)地層進(jìn)行補(bǔ)償注漿減

14、小融沉量。在數(shù)條連接通道的施工中已經(jīng)充分顯示出其優(yōu)越性和社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。2.3地鐵車站三拱兩柱結(jié)構(gòu)暗挖中洞施工工藝隨著我國(guó)城市地鐵和交通快速軌道的發(fā)展修建地鐵的大城市也越來(lái)越多。由于地鐵所經(jīng)過(guò)的地段大部分為繁華的商業(yè)區(qū)有些地段受拆改費(fèi)用、交通占道、地下管線保護(hù)、古文物保護(hù)、環(huán)境保護(hù)等方面的影響明挖(蓋挖)地鐵車站受到限制只能采用暗挖法施工從而出現(xiàn)了暗挖地鐵車站。北京地鐵五號(hào)線磁器口車站、天壇東門站、崇文門站工程采用三拱兩柱暗挖車站中洞法綜