第12章 复杂地层与土层施工方法

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1、第十二章复杂地层与土层施工方法1洞室混凝土衬砌施工复杂地层的分类注浆法盾构法管棚桩法格栅拱与模喷联合支护几种强行穿越法涌水涌沙处理方法2复杂地层的分类资料统计表明，所有地下工程都会或多或少的遇到不良地层，因此我们有必要对不良地层做出分类：①塌陷或塌方区②断层及破碎带③含水层与流砂④软弱膨胀流变岩层⑤土层与强风化地层3注浆法定义：注浆法是浆液注入到岩土的孔隙、裂隙或空洞中，浆液经扩散、凝固、硬化减小岩土的渗透性，增加其强度和稳定性，达到岩土加固和堵水的目的。分类：预注浆法是在井巷掘进到含水层之前所进行的注浆工程。后注浆法是在井巷掘进之后

2、所进行的注浆工作。它往往是为了减少帮壁涌水、渗水和加强永久支护采用的治水、加固措施4注浆法常用的注浆材料1、水泥浆液①注浆常用的水泥品种有普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥。②注浆水泥的水灰比变化范围0.5~2.0，既要保证强度，又使注浆泵能方便压送。③优点：结石体强度高、渗透性低、材料源广、价廉，以及注浆设备和工艺操作均简单等5注浆法常用的注浆材料1、水泥浆液④缺点：可注性和稳定性差，凝固时间长，且凝固时间难以控制，为此，通常在水泥浆中加入添加剂，以改善其性能。⑤添加剂种类：硅灰、氯化钙或水玻璃、三乙醇胺或氯化钠、膨润土或高塑粘土6注浆

3、法常用的注浆材料2、水泥——水玻璃浆液水泥——水玻璃浆液又称CS浆液，是一种双液系统。3、其他浆液丙烯酰胺系浆液、聚氨脂类浆液、铬木素类浆液、脲醛树脂类浆液等化学浆液是今年来国内外开始应用起来的注浆材料，使用时可参考有关资料或类比他人经验。如表12-17注浆法主要注浆设备与工具1、钻孔设备2、注浆泵3、止浆塞4、混合器1、地面预注浆钻机、2、隧道工作面注浆钻机1、单液注浆泵2、双液注浆泵1、孔口混合器2、孔内混合器8KD-150坑道钻机9注浆泵10注浆法注浆参数的选取1、注浆压力：2、浆液有效扩散半径：有效扩散半径R与岩层的渗透系数、

4、裂隙张开宽度或孔隙尺寸、注浆压力、浆液注入量、凝胶时间成正比；与浆液浓度和粘度成反比。查表12-2和表12-311注浆法注浆参数的选取3、浆液注入量：对含水砂层用下式计算裂隙岩层的浆液注入量12注浆法注浆法施工1、地面预注浆：①注浆孔的钻进②注浆工艺2、地下工作面注浆：在注浆前必须构筑止浆垫；隧洞必须衬砌止浆墙，便于浆液有效地渗入注浆地层内。1钻机的选型与安装；2钻孔作业；3钻孔测斜与防偏；4洗孔1根据所用浆液材料不同确定是单液流程还是双液流程；2注浆设备安装；3压水试验；4压注浆液；5清洗养护13注浆法注浆法施工3、井巷帮壁注浆定义

5、：一般井巷永久支护后，由于渗水、漏水，要在支护层钻孔至岩层内一定深度，进行固结止水。水工有压隧道永久支护后，一般要求再钻孔、注浆，以固结围岩，提高其稳定性，称之为固结灌浆。1415盾构法定义：盾构法或称掩护筒法，是在地表以下土层中暗挖隧道的一种施工技术。优点：1、施工安全2、暗挖方式3、震动和噪音小，可控制地表沉陷，对施工区域环境影响较小4、用盾构法进行水底隧道施工，可不影响航道通航。16盾构法盾构的构造与分类：1、盾构的标准外形2、盾构的基本构造3、盾构分类①圆筒形②矩形③马蹄形④半圆形①盾构壳体（图12-4）②推进系统③衬砌拼装系

6、统（图12-5）①手掘式②挤压式③半机械式④局部气压式⑤水泥加压式⑥土压平衡式⑦多功能式⑧微型盾构1718192021刀盘22模型23单圆盾构24盾构调头后为重新进洞做准备25泥水盾构机26双护盾盾构机27异形盾构28异形盾构29异形盾构30异形盾构31盾构法盾构施工：1、盾构进出洞方法①临时基坑法②逐步掘进法③工作井进出洞法（图12-6）32盾构法盾构施工：2、准备工作①盾构的拼装、拆卸、检修②盾构基座（控制掘进方向）③盾构后座（传递推力）33盾构法盾构施工：3、盾构推进①切入土层②土体开挖③衬砌拼装④壁后注浆盾构向前推进的动力是千

7、斤顶产生的。千斤顶将切口环向前顶入土层，其最大距离是一个千斤顶行程。1、敞开式开挖（开挖程序一般是从顶部开始逐层向下挖掘）；2、机械切削开挖（全断面旋转切削刀盘开挖方式，开挖装运机械化）；3、网格式开挖（盾构推进时，土体从格子里呈条状挤出，应根据土质调节网格开孔面积）；4、挤压式开挖（全挤压式和局部挤压式开挖，由于不出土或只部分出土，对土层有较大的扰动）使用衬砌拼装器将预制的衬砌片安装在洞室周边，形成衬砌支护层。将一定配比的水泥砂浆注入衬砌层与围岩壁面之间的孔隙层，从而形成支护力量均衡的衬砌支护层34引黄工程盾构拼装井35盾构始发组装

8、36切削盘37管片38管棚桩法定义：所谓管棚桩施工，就是在隧洞轮廓外边缘，向隧洞欲穿过的土层或软弱围岩钻进一定孔距、一定深度的钻孔，同时将套管留在孔内并灌浆固结，在土层或软弱围岩内，形成一排理论上相互平行的管棚作用：在隧