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1、生产管理知识地下工程浅埋暗挖技术通论心得1. 系。2. 浅埋暗挖法大多用于第四纪软弱地层中的地下工程，由于围岩自承能力差，为避免对地面建筑物和地中构造物造成破坏，需要严格控制地表沉降量。因此，要求初期支护刚度要大，支护要及时。支护所承载的荷载越大越好，以减小围岩的承载力，并作为支护和围岩共同作用的安全储备。其设计思想的施工要点可概括为二十一字方针。初期支护的施工顺序为先上后下，二次衬砌必须变为量测后，当结构基本稳定了才展开施工，其顺序从下向上，不许先拱后墙。3. 浅埋暗挖法的缺点是施工速度慢，喷射混凝土粉尘多，劳动强度大，机械化程度不高，高水位结构防水比较困难。4. 对地面沉降要求不高时，可采
2、用刚度较小的支护结构，以发挥围岩的自承能力；对地面沉降要求高时，则采用刚度较大，先柔后刚的网构钢拱架支护结构，以防止围岩的过度变形而造成大幅度地面沉降。5. 地铁围岩可以自稳的区间隧道以及其他中小型断面地下工程，在设计验算的前提下，在施工过程的监控量测的指导下，用喷射混凝土，钢筋网，网构钢拱架和部分锚杆组成的初期支护代替复合式衬砌支护结构也是可行的。特别在无水或无水压区段实施的，将喷射混凝土改为高防水性能的喷射混凝土，然后立即在初期支护表面用水泥砂浆抹面，以解决结构防水和美化问题（挪威法）。6. 用喷射混凝土、钢网片、网构钢拱架和部分锚杆作为受力结构，并用砂浆抹面，这是一种新型的结构。7. 在
3、地下工程设计中，应优先选用复合式衬砌结构形式，在地质和水文条件较好时，也可选用喷锚支护结构形式。8. 注浆加固地层和超前小导管支护是最常用的辅助施工措施。开挖到喷射混凝土的时差作为注浆设计原则，取消为了增加围岩承载力而进行注浆的设计原则。围岩的固结强度和时间要满足施工工序的顺序要求，以提高施工速度，降低工程造价。长管棚超前支护，在穿越公路、铁路等相对较短的隧道施工中具有明显的防塌限沉作用，但在相对较长的隧道和含水地层施工中，由于施作管棚形成的过水通道以及多次扰动地层等原因，对限制沉降所起的作用不大，反而增加沉降，应多考虑小导管超前支护及其他辅助措施的综合应用。目前，公路隧道设计中洞口段长管棚应
4、用太多，穿越结构的管棚直径过大（300-600mm是不合理的），值得商讨。9. 早支护不仅能减小支护结构的荷载（围岩开挖后，地层松动，其承载力下降，若支护不及时，则会增加作用在支护结构上的荷载，直至塌方。），还能避免地层过分变形。10. 浅埋软弱地层，锚杆支护作用明显降低，尤其是顶部两侧各30度范围内的锚杆是承压的，且工艺难以保证，可取消该区域的锚杆支护。超前小导管在其地层中是一种有效的超前支护形式，其设计原则是在稳定的工作面、满足施工要求的前提下，采取短而密的方式布设。11. 作为初期支护主体的喷射混凝土，其喷射厚度要合理，混凝土喷得太厚，不利于发挥喷射混凝土材料的力学性能。当其厚度dD/4
5、0（D为洞径，即洞室开挖宽度）时，喷射混凝土支护接近于无弯矩状态，支护结构性能较好。（我国浅埋暗挖法中的喷射混凝土厚度一般控制在20-30cm）。用增加喷射混凝土厚度的方法来加强支护，效果较差，应采用合理的喷射方法，选择喷射混凝土的材料、配合比和外加剂。如用或湿喷代替传统干喷，在喷料中加聚丙稀纤维等，以提高喷射混凝土材料的抗裂性，并减小回弹量。12. 当开挖断面宽度大于10m时，采用CD法或CRD法。开挖断面宽度小于10m时，正台阶法。在无水地层条件下，开挖断面跨度达12m时，采用正台阶法。台阶长度规定在一倍洞径左右。13. 浅埋暗挖法通常采用的复合式衬砌支护结构，在初期支护与二次衬砌之间铺设
6、防水隔离层，辅之以二次衬砌防水混凝土，组成两道防水线，采用以防为主，防水全包不给排出的防水原则。这种结构在无水或少水地层是可行的，但在富水地层则表现出很大的不合理性。不合理的原因有三点。其一，防水层易被损坏，使封闭防水层结构的设计思想得不到落实，这是造成漏水的主要原因。其二，初期支护防水性差，易形成渗水现象，其渗水在防水隔离层与初期支护之间容易形成“水袋”。一但防水层被破坏，“水袋”将在薄弱环节寻找出路，使初期支护和二次衬砌之间的空隙也形成水环，造成二次衬砌施工缝漏水。其三，以防为主的全包防水板，由于水存在于二次衬砌之外，水压直接作用在二次模筑衬砌上，增加了二次衬砌结构的承载。由于压力过大，可
7、造成二衬混凝土仰拱上鼓、开裂造成漏水。在富水地层必须以堵为主，限排为辅、防排结合的防水原则。14. 地下工程浅埋暗挖法施工的结构防水问题，可以采取加强初期支护的防水能力（提倡喷射防水混凝土，通过改善喷射混凝土配比、添加外加剂和改进喷射工艺等措施，提高初期喷射混凝土的防水能力），也可在初期支护与二次衬砌之间进行填充注浆，把地下水拒之于初期支护之外。15. 对于进入初期支护结构和二次衬砌之间的漏水，应遵照以排为主的原则处理。16. 施工方法的适用条件及特点（见P14）28.地质勘察的阶段：于可行性研究阶段、可行性研究阶段、初步勘察阶段、详细勘察阶段。29土按堆积年代可分为三类:老堆积土、一般堆积土
8、、新近堆土。土按成因可分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、淤积土、冰积土和风积土。土按有机质含量可分为无机土、有机质土、泥炭质土、泥炭。土按颗粒级配或塑性指数可分为碎石土、沙土、粉土和黏性土。30碎石土包括：漂石圆形及亚圆形为主（粒径大于200mm的颗粒质量超过总质量的50）、块石棱角形为主（粒径大于200mm的颗粒质量超过总质量的50）、卵石圆形及亚圆形为主（粒径大于20mm的颗粒质量超过总质量的50）、碎石棱角形为主（粒径大于20mm的颗粒质量超过总质量的50）、圆砾圆形及亚圆形为主（粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量的50）、角砾棱角形为主（粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量的50）。3
9、1沙土包括：砾沙（粒径大于2mm的颗粒质量占总质量的25-50）、粗沙（粒径大于0.5mm的颗粒质量超过总质量的50）、中沙（粒径大于0.25mm的颗粒质量超过总质量的50）、细沙（粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量的85）、粉沙（粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量的50）。粒径大于0.075mm的颗粒不超过全部质量50，且塑性指数等于或小于10的土，定为粉土。塑性指数大于10的土为黏性土，根据塑性指数可分为粉质黏土和黏土。当塑性指数大于10且小于或等于17时，定为粉质黏土；当塑性指数大于17时，定为黏土。32填土是指人类活动在地面形成的任意堆积，其组成成分复杂，填筑的方法、时
10、间和厚度都是随意的。填土分素填土、杂填土、冲填土三类（其组成见P21）。33湿陷性土：凡是土层受水浸湿，加固凝聚力消失，产生湿陷的土，称为湿陷土。湿陷土可分为湿陷性黄土及其他湿陷性土（其特征见P22）。34软土：软土主要指由细粒土组成的孔隙比大（e1.0）、天然含水量高（WWL）、压缩性高(压缩系数a1-20.5MPa-1)、强度低（不排水抗剪强度小于20KPa）和具有灵敏结构性的土层，包括淤泥、淤泥质黏性土、淤质粉土等。软土工程性质见P22。天然含水量大，只要不被破坏和扰动，可处于软塑状态。但一经扰动，其结构受破坏，变成流塑状态。孔隙比大。透水性能低，垂直方向透水性比平行土层方向的渗透系数小
11、，对地基排水固结不利，使建筑物沉降延续时间加长。在加压初期，地基土中常出现较高的孔隙水压力，影响地基强度。压缩性高，其压缩变形大部分发生在垂直压力为0.1MPa左右，对工程直接影响是建筑地基沉降量大。具有触变性、流变性、不均匀性、抗剪强度低。35.黏性土的界限含水量。黏性土由一种状态转到另一种状态的分界含水量称为界限含水量，包括液限WL（土从可塑状态过渡到流动状态的界限含水量）、塑限WP（土从可塑状态过渡到半固结状态的界限含水量）、缩限WS（土从半固结状态过渡到固结状态）。36.x许多黏性土及泥质岩中含有大量的蒙脱石和伊利石类矿物颗粒，有很强的亲水性。当含水量变化时，这些颗粒能发生显著的体积变
12、化，从而引起岩土的体积变化（发生膨胀或收缩），最终使与其相连接的建筑物受破坏。这种岩土称为膨胀岩土（其主要是蒙脱石，伊利石居其次）。37.风化岩指原岩受风化程度较轻，保存的原岩性质较多;残积土则是指原岩受到风化的程度极重，基本上失去了原岩的性质。风化岩可以作为岩石看待，而残积土则完全成为土状物。其共同点为位置没发生变化。38凡温度0，且含有固态冰的土称为冻土。按冻结时间可分为瞬时冻土、季节冻土和多年冻土。具体定义见P3439松散地层主要指第四纪沉积物和部分第三纪沉积物，其空隙间常常埋藏着丰富的地下水非可溶性岩石：地下水主要存储在由构造作用、成岩作用和风化作用产生的各种裂隙中。可溶性岩石：由于各
13、地段影响岩溶发育的因素及其作用程度不同，导致形成的岩溶差异很大。40地下水露头包括泉、井、钻孔、既有坑道（隧道）等。其解释见P37-3941.环境是指大气、水、海洋、土地、森林、草原、野生动植物、自然保护区、生活居住区等。42.围岩的分级基本上由岩石的坚硬程度和岩体的完整程度两个因素决定。另外，还要兼顾地下水状态、初始应力等因素。43.围岩稳定性主要受到岩性、岩体结构、地下水特征、初始应力等影响。这四方面的具体组合情况：岩性的软硬，岩石强度的高低，岩体结构特征（特别是软弱结构面的特征），结构面的抗剪强度，地下水的水量、水压和运动特征，以及岩体中初始应力的大小、方向和主应力的比值等。44.围岩变
14、形和破坏的类型:岩爆、（在岩体完整、岩性坚硬的脆性岩体中，当水平应力与垂直应力的差值以及绝对应力值都很大的情况下，由于施工开挖或爆破震动等作用引起岩体中大量积聚的弹性应变能突然释放，从而产生岩爆现象。在岩体中最大主应力方向与洞室轴向垂直的情况下，洞室围岩更容易产生这类破坏）岩体的破裂、（主要发生在裂隙较少的坚硬、脆性的围岩岩体中，由于匀质，围岩的稳定性主要取决于岩石本身的强度和岩体中应力重分布的情况。当重分布应力小于围岩岩石的强度时，岩体只产生弹性变形。在岩石弹性变形不大的情况下，围岩是稳定的。若岩体中重分布应力超过围岩岩石的强度，在洞顶或边墙上可能产生拉裂、剪断、压溃和剥离等破坏现象，特别对
15、于薄层状岩层会产生弯折内鼓的变形破坏）、岩块滑移和坠落（主要发生在由各种结构面切割的、比较坚硬的岩体中，当围岩中的初始应力超过结构面的抗剪强度时，或在重力的作用下，洞室周边的结构体可能会沿结构面产生松弛、滑移、坠落等变形破坏。特别是当软弱结构面受到地下水作用时，更易发生此类变形和破坏。）、破碎松散岩体的坍塌（由于破碎岩体或松散堆积层的自承能力很低，在开挖过程中，洞顶或侧壁会产生坍塌破坏，如不及时支护，破坏现象会更为严重。）、松散岩体的塑性变形（软岩、膨胀性岩层、松软土层以及含黏土的破碎岩层，由于强度低、塑性强、与水作用强烈，在外力作用下易变形。在洞室开挖后或在开挖过程中，围岩由于应力作用或由于
16、向洞室临空面膨胀、流动，从而产生向洞内挤压等塑性变形。）。形变压力和松散压力统称为围岩压力。形变压力是由围岩的塑性变形所引起的作用在支护衬砌上的挤压力。对于比较软弱的围岩来说，一般具有塑性变形和流变特性。因而，当洞室开挖后，围岩变形随时间而发展，往往会持续一个较长的时间。在支护衬砌与围岩密贴的情况下，这种继续发展的塑性变形会对支撑和衬砌产生较大的形变压力。随着形变压力的逐渐加大，支撑或衬砌对围岩所提供的支护抗力也在逐渐加大。当支撑或衬砌的强度满足形变形成的应力时，围岩与支护的共同变形则逐渐稳定下来，从而保持洞室稳定。然而，破碎松散的围岩岩体，在洞室开挖后由于不能自稳，从而发生坍塌。由结构面切割的坚硬的岩体，开挖后在围岩表面一定范围内也会形成松动、滑移。当洞室支撑衬砌后，由于支护结构与围岩间不易密贴，因而使得这些坍塌体作用在支护衬砌背后，形成松散压力。洞
