建筑业10项新技术 地基基础与地下空间工程技术简介.

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1 建筑业10项新技术 地基基础与地下空间工程技术简介

2 1.1 灌注桩后注浆技术 1.2 长螺旋钻孔压灌桩技术 1.3 水泥粉煤灰碎石桩（CFG 桩）复合地基技术 1.4 真空预压法加固软土地基技术 1.5 土工合成材料应用技术 1.6 复合土钉墙支护技术 1.7 型钢水泥土复合搅拌桩支护结构技术 1.8 工具式组合内支撑技术 1.9 逆作法施工技术 1.10 爆破挤淤法技术 1.11 高边坡防护技术 1.12 非开挖埋管施工技术 1.13 大断面矩形地下通道掘进施工技术 1.14 盾构施工法 1.15 智能化气压沉箱施工技术 1.16 双聚能预裂与光面爆破综合技术

3 05 版 10 版 1.1 灌注桩后注浆技术 1.1 灌注桩后注浆技术 1.2 长螺旋钻孔压灌桩技术 1.2 长螺旋钻孔压灌桩技术
1.3 水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）复合地基技术 1.4 真空预压法加固软基技术 1.5 土工合成材料应用技术 1.6 复合土钉墙支护技术 1.7 型钢水泥土复合搅拌桩支护结构技术 1.8 工具式组合内支撑技术 1.9 逆作法施工技术 1.10 爆破挤淤法技术 1.11 高边坡防护技术 1.12 非开挖埋管技术 1.13 大断面矩形地下通道掘进施工技术 1.14 盾构施工技术 1.15 智能化气压沉箱施工技术 1.16 双聚能预裂与光面爆破综合技术 1.1 灌注桩后注浆技术 1.2 长螺旋钻孔压灌桩技术 1.3 水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）复合地基技术 1.4 真空预压法加固软基技术 1.5 土工合成材料应用技术 1.6 复合土钉墙支护技术 1.7 型钢水泥土复合搅拌桩支护结构技术 1.8 组合内支撑技术 1.9 逆作法施工技术 1.10 爆破挤淤法技术 1.11 高边坡防护技术 1.12 非开挖埋管技术(暗挖法) 1.13 夯实水泥土桩复合地基成套技术 1.14 盾构施工技术 1.15 冻结排桩法进行特大型深基坑施工技术 1.16 预应力锚杆施工技术 1.17 强夯法处理大块石高填方地基

4 1.1 灌注桩后注浆技术 (1)灌注桩后注浆技术的概念
灌注桩后注浆（post grouting for cast-in-situ pile,简写PPG）是指在灌注桩成桩后一定时间，通过预设在桩身内的注浆导管及与之相连的桩端、桩侧注浆阀注入水泥浆，使桩端、桩侧土体（包括沉渣和泥皮）得到加固，从而提高单桩承载力，减小沉降。灌注桩后注浆是一种提高桩基承载力的辅助措施，而不是成桩方法。后注浆的效果取决于土层性质、注浆的工艺流程、参数和控制标准等因素。

5 (2)灌注桩后注浆技术的基本原理 灌注桩后注浆提高承载力的机理：一是通过桩底和桩侧后注浆加固桩底沉渣（虚土）和桩身泥皮，二是对桩底和桩侧一定范围的土体通过渗入（粗颗粒土）、劈裂（细粒土）和压密（非饱和松散土）注浆起到加固作用，从而增大桩侧阻力和桩端阻力，提高单桩承载力，减少沉降。 在优化工艺参数的条件下，可使单桩承载力提高40% ～ 120%，粗粒土增幅高于细粒土，桩侧、桩底复式注浆高于桩底注浆；桩基沉降减小30%左右。可利用预埋于桩身的后注浆钢导管进行桩身完整性超声检测，注浆用导管可取代等承载力桩身纵向钢筋。

6 (3)灌注桩后注浆工法要点 1. 桩底后注浆导管及注浆阀数量宜根据桩径大小设置，对于d≤l000mm的桩，宜沿钢筋笼圆周对称设置2根；对于d≤600mm的桩，可设置1根；对于1000mm<d≤2000mm的桩，宜对称设置3～4根； 2. 管阀应能承受1MPa以上静水压力；管阀外部保护层应能抵抗砂、石等硬质物的刮撞而不至使管阀受损；管阀应具备逆止功能。 3. 浆液的水灰比应根据土的饱和度、渗透性确定，对于饱和土宜为0.5~0.7，对于非饱和土宜为0.7～0.9(松散碎石土、砂砾宜为0.5～0.6)；低水灰比浆液宜掺入减水剂；地下水处于流动状态时，应掺入速凝剂； 4. 桩底注浆终止工作压力应根据土层性质、注浆点深度确定，对于风化岩、非饱和粘性土、粉土，宜为5～10Mpa；对于饱和土层宜为1.5～6Mpa，软土取低值，密实粘性土取高值；桩侧注浆终止压力宜为桩底注浆终止压力的1／2； 5. 注浆流量不宜超过75L／min： 6. 单桩注浆量的设计主要应考虑桩的直径、长度、桩底桩侧土层性质、单桩承载力增幅、是否复式注浆等因素确定。

7 (4)承载力估算 灌注桩经后注浆处理后的单桩极限承载力，应通过静载试验确定，在没有地方经验的情况下，可按下式预估单桩竖向极限承载力标准值。 Lj—后注浆非竖向增强段第j层土厚度； Lgi—后注浆竖向增强段内第i层土厚度：对于泥浆护壁成孔灌注桩，当为单一桩端后注浆时，竖向增强段为桩端以上12m；当为桩端、桩侧复式注浆时，竖向增强段为桩端以上12m与各桩侧注浆断面以上12m之和，重叠部分应扣除；对于干作业灌注桩，竖向增强段为桩端以上、桩侧注浆断面上下各6m； qsik、qsjk、qpk—分别为后注浆竖向增强段第i土层极限侧阻力标准值、非竖向增强段第j土层极限侧阻力标准值、极限端阻力标准值； βsi、 βp—分别为后注浆侧阻力、端阻力增强系数。 βsi=1.2～2.0； βp= 1.2～3.0，细颗粒土取低值，粗颗粒土取高值。

8 1.2 长螺旋钻孔压灌桩技术 (1)施工工艺 1. 螺旋钻机就位； 2. 启动马达钻孔至预定标； 3. 砼泵将搅拌好的砼通过钻杆内管压至钻头底端，边压砼边拔管直至成素砼桩； 4. 将制作好的钢筋笼与钢筋笼导入管连接并吊起，移至已成素砼桩的桩孔内； 5. 起吊振动锤至笼顶，通过振动锤下的夹具夹住钢筋笼导入管； 6. 启动振动锤通过导入管将钢筋笼送入桩身砼内至设计标高； 7. 边振动边拔管将钢筋笼导入管拔出，并使桩身砼振捣密实。

9 其施工流程如图所示。与该施工工艺配套的主要施工设备包括长螺旋钻机、砼输送泵、钢筋笼导入管、夹具、振动锤。长螺旋钻机、砼输送泵）采用目前市场上常规型号的机械设备，其动力性能和砼输送泵功率的选择根据桩径及桩长确定。

10 (2)关键技术 1. 长螺旋钻孔泵送砼成桩技术 2. 振动锤及夹具 3. 钢筋笼导入管 4. 导入管与钢筋笼的连接方式 长螺旋水下成桩工艺与设备施工便捷、无泥浆或水泥浆污染、噪音小、效率高、成本低，是一种很好的灌注桩施工方法。该工法施工的单桩承载力高于普通的泥浆护壁钻孔灌注桩，成桩质量稳定。与泥浆护壁钻孔灌注桩相比，该工法的施工效率是其施工效率的4~5倍，施工费用是其施工费用的72%，节约费用约28%；与长螺旋钻孔无砂砼桩相比，该工法的施工效率是其施工效率的1.2~1.5倍，施工费用是其施工费用的51%，节约费用约49%。 钢筋笼导入管与钢筋笼巧妙连接，将激振力传至钢筋笼底部，通过下拉力有效地将钢筋笼下至设计标高。钢筋笼导入管的振动，使桩身砼密实，桩身砼质量更有保证。

11 (3)技术指标 1混凝土中粗掺加粉煤灰或外加剂，每方混凝土的粉煤灰掺 量宜为70～90kg。 2骨料可采用卵石或碎石，最大粒径不宜大于30mm。 3 混凝土塌落度宜为180～220mm。 4 提钻速度：宜为1.2～1.5m/min。 5长螺旋钻孔压灌桩的充盈系数宜为1.0～1.2。 6 桩顶混凝土超灌高度不宜小于0.3～0.5m。 7 钢筋笼插入速度宜控制在1.2～1.5m/min。 设计施工可依据现行《建筑桩基技术规范》JGJ94进行。 (4)适用范围 适用于地下水位较高，易塌孔，且长螺旋钻孔机可以钻进的地层。

12 1.3 水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）复合地基技术
CFG桩复合地基适用于处理粘性土、粉土、砂土和自重固结完成的素填土等地基。对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。采用CFG桩复合地基对建筑物进行地基处理设计时，除满足复合地基承载力和变形条件外，还要考虑以下诸多因素进行综合分析，确定设计参数： 1）地基处理目的 2）建筑物结构布置及荷载传递 3）场地土质变化 4）施工设备和施工工艺 5）场地周围环境

13 (2)设计流程 CFG桩复合地基设计主要确定5个参数，分别为 1）桩长l 2）桩径d 3）桩间距 4）桩体强度 5）褥垫层厚度及材料。 设计程序如图所示。

14 (3)承载力计算 CFG桩复合地基承载力特征值，应通过现场复合地基载荷试验确定，初步设计时按下式估算：

15 (4)沉降计算 地基处理后的变形计算应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定执行。复合土层的分层与天然地基相同，各复合土层的压缩模量等于该层天然地基压缩模量的 倍， 复合地基的变形计算经验系数应根据地区沉降观测资料统计确定，无经验资料时可采用表中数值。

16 (1)基本原理 真空预压作用下土体的固结过程，是在总应力基本保持不变的情况下，孔隙水压力降低，有效应力增长的过程。 真空预压法如图1.1a)所示。首先，在需要加固的地基上铺设水平排水垫层（如砂垫层等）和打设垂直排水通道（袋装砂井或塑料排水板等）。在砂垫层上铺设塑料密封膜并使其四周埋设于不透气层顶面以下至少50cm，使之与大气压隔离。然后采用抽真空装置（射流泵）降低被加固地基内孔隙水压力，使其地基内有效应力增加。 如图1.1b)所示，孔隙水压力从图中原孔隙水压力线变为抽真空后降低的孔隙水压力线，其孔隙压力的降低量全部转化为有效应力的增加值。 1.4 真空预压法加固软基技术 图1.1真空预压原理图

17 (2)适用场地与主要特点 第四纪后期形成的海相、泻湖相、溺谷相和湖泊相的黏性土沉积物或河流冲积物，有的属于新近淤积物，大部分是饱和的，称为软黏土。特点是含水量大、压缩性高、强度低、透水性差，不易作为天然地基使用。真空预压法适用于加固上述饱和软黏土地基，特别适于新吹填土、超软土地基，尤其是进行大面积的地基处理工程。 真空预压法加固软基技术主要特点有： a．真空预压法加固的土体的密实度比同等条件下堆载预压加固法高。加固效果比同等条件下堆载预压加固法要好，特别适用于超软地基加固。 b．无须控制加荷速率，无须分级，加固速度快，工期短。 c．施工机具和设备简单，便于操作，施工方便，作业效率高，适于大规模地基加固，易于推广应用。 d．不需要大量堆载材料、无噪音、无振动、不污染环境。 e．在堆载材料来源紧张、价格高的地区，真空预压的费用低于堆载预压，但是真空预压需要充足、连续的电力供应；加固时间不宜过长，否则，加固费用可能高于同等的堆载预压。

18 真空预压法设计的主要内容有勘察、设计参数选取、排水系统设计、抽气系统设计、验证满足设计荷载所需强度、固结时间、工后沉降等。
(3)技术指标与技术措施 真空预压法设计的主要内容有勘察、设计参数选取、排水系统设计、抽气系统设计、验证满足设计荷载所需强度、固结时间、工后沉降等。 1.勘察:土层分布,地下水,软土特征指标; 2.参数选取:预压荷载的确定(80~90kPa), 固结度确定(可取80％，85％，90％和95％),加固范围及分区(单块加固面积为1万m2～3万m2); 3.排水系统设计:由地表水平向排水层和竖向排水体组成; 4.抽气系统设计:由砂垫层中铺设的滤管、密封膜、射流泵组成; 5.计算:固结度,沉降,稳定分析 其中整个压缩土层的平均固结包含 a．排水板范围土层平均固结度 b．排水板下土层平均固结度 排水板未打穿软土层计算图

19 (4)施工 1.场地整平，对原地面进行方格网测量，准确确定场地标高； 2.铺设砂垫层：水平排水体一般采用透水性好的中粗砂； 3.打设塑料排水板； 4.抽真空： 真空设备在安装前应进行试运转，空抽时必须达到98kPa以上的真空吸力。密封膜埋入压膜沟后，基本确认密封膜无孔洞时，且真空度达到50kPa后，可在密封膜上覆水。加固区膜下真空度在7d～10d内应达到80kPa以上，否则应查找原因及时处理。经过几天的试抽气，在真空度满足设计要求后，应及时上报请监理检验后开始抽真空计时。在正式抽气期间，真空泵的开启数量不得少于总数的80％； 5.停泵卸载 根据地基加固过程中监测数据的分析、计算，满足设计要求后，可停泵卸载。

20 (1)基本涵义 土工合成材料是土木工程应用的合成材料的总称。作为一种土木工程材料，它是以人工合成的聚合物（如塑料、化纤、合成橡胶等）为原料，制成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各种土体之间，发挥加强或保护土体的作用。 根据我国《土工合成材料应用技术规范》(GB52090—98)可分为四大类：分为土工织物、土工膜、特种土工合成材料和复合型土工合成材料，其功能是多方面的，但归纳起来可以概括为 反滤、排水、隔离、加筋、 防渗、防护等六大功能。 1.5 土工合成材料应用技术 主要土工工合成材料性能指标规范 序号 材料品种 性能指标规范 1 短纤针刺非织造土工布 GB/T 2 长丝纺粘针刺非织造土工布 GB/T 3 长丝机织土工布 GB/T 4 裂膜丝机织土工布 GB/T 5 非织造复合土工膜 GB/T 6 聚氯乙烯土工膜 GB/T 7 双层聚氯乙烯复合土工膜 8 塑料土工格栅 GB/T 9 塑料排水板 JTJ/T

21 (2)应用 土工合成材料在我国不仅已经广泛应用于建筑工程的各种领域，而且已成功地研究、开发了成套的应用技术。在我国各行业基础建设中，土工合成材料主要应用于滤层、加筋垫层、加筋挡墙、陡坡及码头岸坡、土工织物软体排、充填袋、模袋混凝土、塑料排水板、土工膜防渗墙和防渗铺盖、软式透水管和排水盲沟、治理路基和路面病害以及三维网垫边坡防护应用等。 1.土工织物滤层应用技术 对土工织物的反滤机理在学术上主要有挡土和滤层作用。对于无粘性土来说，其级配不是稳定的，在单向渗流的情况下存在潜蚀可能性，因此可分为能够形成天然滤层和不能形成天然滤层的两种。对于双向反复流动，如沿海护岸的土工织物滤层，对土工织物滤层的要求较严格，要求其能够阻止较细颗粒的通过。对于粘性土来说，由于粘性土是难于形成天然滤层的。所以对低塑性粉粒含量较高粘性土的滤层要求更加严格，要求土工织物能阻止较细颗粒的通过。

22 2.土工合成材料加筋垫层应用技术 土工合成材料加筋垫层是通过铺设在堤底面的土工合成材料与砂、碎石共同组成的连续完整的垫层，能约束浅层地基软土的侧向变形，改善软基浅部的位移场和应力场，均化应力分布，从而提高地基承载力和稳定性，调整不均匀沉降。 软土地基上加筋堤与不加筋堤的不同在于的破坏机理和破坏条件不同。主要破坏形式有：滑动破坏、筋材断裂破坏、地基土塑性破坏、薄层挤出破坏、水平滑动破坏。 3.土工合成材料加筋挡土墙、陡坡及码头岸壁应用技术 土工合成材料加筋挡土墙、加筋码头岸壁均属于加筋支挡结构，由基础、墙面、加筋材料、墙后填土等部分组成。加筋支挡结构按照加筋材料的不同，分为条带式加筋挡墙、包裹式加筋挡墙两种。加筋支挡结构的破坏失稳的型式，主要有整体产生滑动或是以楔形体形式沿折面滑动失稳，外部失稳及内部加筋失稳。

23 其中a是直立式有面板墙， b是两面直立式面板墙， c是无面板墙，d是台阶式有面板墙。

24 4. 土工织物软体排应用技术 在平原粉砂、细砂土质的河床和潮汐河口修建工程或进行航道整治时，为防止水流冲刷河床或水流渗透作用而造成河床的局部变形破坏，可以采用铺设土工织物软体排的办法，对砂质河床的岸坡及水底进行“护底”和“固滩”。 土工织物软体排结构质轻、强度高、整体连续好、耐腐蚀性能高，而且十分柔软，能适应各种地形，铺设后能始终紧贴地面。按其上部的压载形式可分为：散抛压载软体排，系结压载软体排,砂被式软体排。 5.土工织物充填袋应用技术，是以高强编织土工织物或机织土工织物缝制成的被形、枕形和长管形的袋状制品。 6.模袋混凝土应用技术，一种特殊的土工织物充填袋，模袋是用化纤长丝直接机织成的，模袋内的充填料是混凝土或砂浆。 7.塑料排水板应用技术，是一种可以替代袋装砂井并排水固结的新型材料，在软基中设置竖向排水体大大缩短排水距离，加速地基的固结过程。排水带是带复合型结构，中间是挤出成型的塑料芯板，是排水带的骨架和通道，其断面呈并联十字，由35条筋，34条槽组成，宽100mm，厚 mm，芯板外部包复化纤无纺布，它起着隔土滤膜作用。

25 8.土工膜防渗（包括防渗铺盖和垂直防渗） 土工膜防渗层结构应包括土工膜、保护层、支持层和排水设施等部分。在渠道、蓄水池支持层采用透水材料或置于级配良好的透水地基上；对于土石坝支持层，膜下应设置垫层和过渡层。膜上保护层对于渠道、蓄水池来说一般可用素土、砂砾石、混凝土板块、干砌块石和浆砌块石护面；对于土石坝采用垫层和面层，采用复合式土工膜不需做垫层，采用干、浆砌块石护面的均应设置垫层。土工膜防渗层分为单层土工膜防渗层、多层土工膜防渗层及土工膜复合防渗层。 9.软式透水管和土工合成材料排水盲沟应用技术 土工织物包裹砂石盲沟：土工织物包裹砂石盲沟的主要材料为土工织物和洗净的砂和碎石。 土工织物包裹透水管盲沟：土工织物包裹砂石盲沟的主要材料为土工织物和带有多孔的塑料管或混凝土管。 软式透水管盲沟：软式透水管盲沟的主要材料为软式透水管，或单独使用，或埋入透水垫层中。

26 生态护坡的作用在于植被对边坡的力学作用和水文作用，其护坡原理为水土保持原理、 加固原理、水平排水原理。
10.土工织物治理路基和路面病害应用技术 A、土工织物在公路路基排水中的应用 B、路面裂缝防治技术 11.土工合成材料三维网垫边坡防护应用技术 植被无限坡模型 土工合成材料三维网垫护坡主要用于环境边坡工程，土工合成材料三维网根据需要选取，因制造工艺，一般强度不大，三维网仅作固土措施。对于强度要求较高的土工合成材料护坡，按高陡边坡加固进行设计，或采用土工布与土工格栅进行加固。对于三维网垫护坡通常叫作生态护坡，需要考虑四个要素：斜面的力学稳定性，斜面覆盖表土的存在性，表土的保水性以及覆土植生能力。 生态护坡的作用在于植被对边坡的力学作用和水文作用，其护坡原理为水土保持原理、 加固原理、水平排水原理。

27 (1)概念 复合土钉墙是将普通土钉墙与一种或几种构件有机组合成的复合支护体系，构成要素主要有土钉(钢筋土钉或钢管土钉)，预应力锚杆(索)，截水帷幕，微型桩，挂网喷射混凝土面层，原位土体等。 预应力锚杆、截水帷幕及微型桩或单独或组合与基本型土钉墙复合，形成了7种复合形式：（a）土钉墙+预应力锚杆；（b）土钉墙+截水帷幕；（c）土钉墙+微型桩；（d）土钉墙+截水帷幕+预应力锚杆；（e）土钉墙+微型桩+预应力锚杆；（f）土钉墙＋截水帷幕+微型桩；（g）土钉墙+截水帷幕+微型桩+预应力锚杆，其中第三种应用最多。 (2)复合土钉墙支护的基本原理 1. 截水帷幕：截水同时兼作支挡结构并形成垂直开挖面，其支挡效果是通过具有一定厚度和强度的帷幕的抗剪作用而产生的。 2. 喷射砼及土钉：起到对土体的加固作用、封闭作用和局部稳定作用。 3. 微型桩（可称弱桩）：发挥超前支护作用和局部稳定作用。 4, 预应力锚杆(索)：将土、水、外荷载产生的拉力传递到深部稳定的岩土层中，利用其潜能达到稳定的目的，并通过预加应力达到主动加固的效果。 1.6 复合土钉墙支护技术

28 2.整体稳定性分析 钉墙设计时必须要进行整体稳定性分析，此外还应进行抗隆起稳定性验算及抗渗流稳定性验算。整体稳定性验算可采用简化圆弧滑动面条分法,与普通土钉墙的不同之处在于计算公式中除了土体、土钉外，还必须考虑预应力锚杆、截水帷幕和微型桩的作用。计算简图如下： 复合土钉墙稳定性分析计算简图

29 3.技术指标及构造参数 1）坡型：可根据工程地质和工程环境条件设计为放坡型、直立型或混合型。 2） 帷幕：一般采用水泥土桩，设置1~2排。帷幕深度应插入下卧不透水层1.5~2.0m。 3）土钉：长度宜为开挖深度的0.5~2倍，间距宜为1~2m，与水平面夹角宜为8~15°，孔径宜为80~100mm； 钢筋土钉宜采用直径16~28mm的HRB335螺纹钢筋，钢管土钉宜采用Ф48~Ф57厚度3.0~5.0mm热轧或无缝钢管； 4）挂网喷射砼面层：强度一般C20~C25，面层厚80~120mm；钢筋网一般采用Ф6~8，网格200×200~250×250mm； 5）微型桩：一般采用直径250~400mm的钻孔灌柱桩或钢管、木桩等，钻孔桩骨架可为钢筋笼、工字钢或钢管，桩体材料可为砼、砂浆或水泥净浆；长度一般伸入基坑底部以下2~4m，纵向间距1~2m； 6）预应力锚杆：预应力锚杆一般用于深度8m以上的基坑，预应力锚杆的位置多布于土钉墙的中、下部；预应力锚杆可采用Ⅱ级钢筋，精轧螺纹钢筋或钢绞线；复合土钉墙中的预应力锚杆吨位不宜太高； 预应力锚杆的布置及锁定预拉力应考虑与土钉变形相协调。

30 4. 施工要点 1）施工程序 复合土钉墙的施工应按以下顺序进行：放线定位→施作截水帷幕和微型桩→分层开挖→喷射第一层砼→土钉及预应力锚杆钻孔安装→挂网喷射第二层砼→（无预应力锚杆部位）养护48h后继续分层下挖→（布置预应力锚杆部位）浆体强度达到设计要求并张拉锁定后继续分层开挖。 2）土方开挖与喷锚支护的配合 土方开挖与土钉喷射砼等工艺的密切配合是确保复合土钉墙支护顺利施工的重要环节，最好由一个施工单位总包，统一安排。土方开挖必须严格遵循分层、分段、平衡、适时等原则。 3）关于土钉的施工 土钉的施工质量对土钉墙的稳定至关重要，土钉施工除遵循土钉墙已有规范外，在复合土钉墙中应特别注意以下两点： ①土钉选择：一般来说，地下水位以上，或有一定自稳能力的地层中，钢筋土钉和钢管土钉均可采用；但地下水位以下，软弱土层，砂质土层等，由于成孔困难，则应采用钢管土钉。 ②钢管土钉施工：应注意：一、钢管土钉在土层中禁止引孔（帷幕除外），由于设备能力不够而造成土钉不能全部被打进时，则应更换设备；二是土钉外端应有足够的自由段长度，自由段一般不小于3m，不开孔，靠其与土层之间的紧密贴合保证里段有较高的注浆压力和注浆量，提高加固和锚固效果；三是在帷幕上开孔的土钉，土钉安装后应对孔口进行封闭，防止渗水漏水。

31 1.7 型钢水泥土复合搅拌桩支护结构技术 (1)概念与制作工艺
水泥土搅拌桩作为围护结构无法承受较大弯矩与剪力，插入其中的型钢或工字钢可大大改善墙体受力。型钢或工字钢主要用来承受弯矩与剪力，水泥土主要用来止水防渗，对型钢还有围箍作用。 其制作工艺是：通过特制的多轴深层搅拌机自上而下将施工场地原位土体切碎，同时从搅拌头处将水泥浆等固化剂注入土体并与土体搅拌均匀，通过连续的重叠搭接施工，形成水泥土地下连续墙；在水泥土硬凝之前，将型钢插入墙中，形成型钢与水泥土的复合墙体。实际工程应用中主要有两种结构形式：I型是在水泥土墙中插入断面较大H型，主要利用型钢承受水土侧压力，水泥土墙仅作为止水帷幕，基本不考虑水泥土的承载作用和与型钢的共伺工作，型钢一般需要涂抹隔离剂，待基坑工程结束之后将H型钢拔除，以节省钢材。II型是在水泥土墙内外两侧应力较大的区域插入断面较小的工字钢等型钢，利用水泥土与型钢的共同工作，共同承受水土压力并具有止水帷幕的功能。 1.7 型钢水泥土复合搅拌桩支护结构技术

32 2.作用机理与计算模型 水泥土与型钢共同作用对墙体刚度的提高可用提高系数表达： 式中，Ecs、Es—分别为加筋水泥土墙和型钢的弹性模量，Ecs由试验确定； Ics、Is—分别为加筋水泥土墙和型钢的惯性矩，由材料的尺寸计算。 加筋水泥土挡墙的计算可采用和其他板桩式结构相同的计算方法，其土压力可按朗金理论确定，也可按考虑时空效应原理的修正方法确定，然后对挡墙进行抗倾覆验算、抗滑动验算和墙身强度验算，并利用圆弧滑动法进行边坡整体稳定验算，当基坑底涉及流砂和管涌时尚需进行抗渗流验算。 3.设计计算：加筋水泥土墙设计计算要计算其内力与位移，并验算水泥土、型钢的强度，具体步骤如下： 1)折算为等刚度厚h的混凝土壁式地下墙

33 3.设计计算：加筋水泥土墙设计计算要计算其内力与位移，并验算水泥土、型钢的强度，具体步骤如下：
1)折算为等刚度厚h的混凝土壁式地下墙 设型钢宽度为W，型钢间的净距为t，可将其按刚度相等的原则折算为一定厚度的钢筋混凝土壁式地下连续墙，如图。 考虑刚度提高系数，加筋挡土墙整体刚度EcsIcs=EsIs，则墙体内力计算可按整体壁式地下墙计算，也将其等价为厚度为h的混凝土壁式地下墙计算。 加筋水泥土墙的等刚度折算 2) 按厚h的混凝土壁式地下墙，计算每延米墙体弯矩、剪力与位移Mw、Qw、yw计算中水土压力假定以及采用的方法详见围护结构设计计算的有关章节。

34 3) 折算成每根型钢的弯矩、剪力与位移Mp、Qp、yp，每根型钢承受水土压力沿围护结构延长方向长度为(w+z)，则每根型钢内力与位移为：
4）强度验算 型钢抗拉验算：考虑弯矩全部由型钢承担，则型钢应力需满足： 型钢剪应力应满足： 设型钢之间的平均侧压力为q，则型钢与水泥土之间剪力为Q=q·L2/2，水泥土抗剪应满足： 水泥土局部抗剪：由于型钢刚度远大于水泥土刚度，必须验算水泥土与型钢联接部位的错动剪力，如图。

35 1.8 工具式组合内支撑技术 (1)基本原理、特点、适用范围和应用前景
组合内支撑技术是建筑基坑支护的一项新技术，它是在混凝土内支撑技术的基础上发展起来的一种内支撑结构体系，主要利用组合式钢结构构件截面灵活可变、加工方便等优点。当无大型钢管和型钢时，可用角钢组合成空间桁架支撑，它的外围尺寸可以根据需要设计。由于组合空间桁架外围尺寸、刚度大，稳定性好，常用于跨度长、受力大的支撑部位。 工具式组合内支撑技术具有以下特点：（1）适用性广，可在各种地质情况和复杂周边环境下使用；（2）施工速度快；支撑形式多样；（3）计算理论成熟；（4）可拆卸重复利用，节省投资。 组合内支撑技术适用于周围建筑物密集，相邻建筑物基础埋深较大，周围土质情况复杂，施工场地狭小，软土场地等深大基坑。

36 （2）施工方案设计、技术措施和技术指标 1）荷载 作用在水平支撑上的荷载主要是水平力和竖向荷载。水平力主要是由竖向围护结构传来的水、土压力和基坑外地面荷载。沿压顶梁、腰梁长度方向的分布力汇集到水平支撑的端部节点上。必要时还要考虑环境条件的变化，如温度应力或附加预压力等外荷载。竖向荷载主要是支撑自重和附加在支撑上的施工活荷载。 2）计算方法 支撑计算比较复杂，它的复杂性不在于支撑本身，而在于计算的精确性与同它相联系的围护结构、土质、水文、施工工艺等条件密切有关。计算方法主要有两种： 第一种是简化计算方法。它将支撑体系与竖向围护结构各自分离计算。压顶梁和腰粱 作为承受由竖向围护构件传来的水平力的连续梁或闭合框架，支撑与压顶梁、腰梁相联的节点即为其不动支座。当基坑形状比较规则并采用简化计算方法时，可以采用以下规定：

37 1．在水平荷载作用下腰梁和压顶梁的内力和变形可近似按多跨或单跨水平连续梁计算。计算跨度取相邻支撑点中心距。当支撑与腰梁、压顶梁斜交时或梁自身转折时，尚应计算这些梁所受的轴向力；
2．支撑的水平荷载可近似采用腰梁或压顶梁上的水平力乘以支撑点中心距； 3．在垂直荷载作用下，支撑的内力和变形可近似按单跨或多跨连续梁分析。其计算跨度取相邻立柱中心距； 4．立柱的轴向力取水平支撑在其上面的支座反力。 第二种是平面整体分析。它将支撑体系作为一个整体；传至环梁(即压顶梁、腰梁)的力作为分布荷载，整个平面体系设若干支座(以弹性支座为好，其刚度根据支撑标高处的土层特性及围护结构刚度综合选定，借助计算机软件进行分析，可同时得出支撑系统的内力与变形结果。 （3）水平支撑的截面设计 支撑截面设计方法基本上与普通结构类似，作为临时性结构尚可作如下一些规定： 1．支撑构件的承载力验算应根据在各工况下计算内力包络图进行。 2．水平支撑按偏心受压构件计算。杆件弯矩除由竖向荷载产生的弯矩外，尚应考虑轴向力对杆件的附加弯矩，附加弯矩可按轴向力乘以初始偏心距确定。偏心距按实际情况确定，且不小于40mm。 3． 支撑的计算长度：在竖向平面内取相邻立柱的中心距，在水平面内取与之相交的相邻支撑的中心距。如纵横向支撑不在同一标高上相交时，其水平面内的计算长度应取与该支撑相交的相邻支撑的中心距的1.5~2倍。

38 （4）技术措施 钢支撑的连接主要采用焊接或高强螺栓连接。钢构件拼接点的强度不应低于构件自身自截面强度。对于格构式组合构件的缀条应采用型钢或扁钢；不得采用钢筋。 钢管与钢管的连接一般以法兰盘形式连接和内衬套管焊接。当不同直径的钢管连接时，采用锥形过渡。 钢管或型钢与混凝土构件相连处须在混凝土内预埋连接钢板及安装螺栓等。当钢管或型钢支撑与混凝土构件斜交时混凝土构件宜浇成与支撑轴线垂直的支座面。 （5）技术指标 组合内支撑技术应符合国家行业标准《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)、中华人民共和国标准《钢结构设计规范》（GBJ）和中华人民共和国行业标准《建筑基坑工程技术规范》(YB )的规定。

39 (1) 概念 逆作法是地面以下主体结构各层自上而下(相对于传统方法反顺序)施工法的简称。它借助于地下逐层形成钢筋混凝土梁板的水平强度和刚度，对周边围护结构产生各道支撑作用，来保证内部土方相应逐步下挖的施工方法。 逆作法是建筑地下主体结构的一种施工技术，它通过合理利用建（构）筑物地下结构逐层施工产生的自身抗力，达到后续开挖支护围护结构的目的。一般意义上的逆作法是指主体结构的逆作，即，将地下结构的外墙作为挖土围护的挡墙（地下连续墙）、将结构的梁板作为挡墙的水平支撑、将结构的框架柱作为挡墙支撑立柱的自上而下作业的支护施工方法。根据对围护结构的支撑方式，逆作法又可分为全逆作法、半逆作法和部分逆作法等三种。逆作法设计施工的关键是随着开挖深度的变化，各层梁板及柱墙受力不断变化。因此，其节点连接问题，即墙与梁板的联接，柱与梁板的联接，它关系到结构体系能否协调工作，建筑功能能否实现。 逆作法适用于各种岩土工程条件和周边复杂环境条件下的地铁车站、超大超深地下空间施工等。在城市狭窄地段，施工场地有限，周边建筑物林立、道路、管线纵横分布，尤其对地基变形或环境影响限制严格区段，应选择逆作法施工。 1.9 逆作法施工技术

40 逆作法的工艺原理是：先沿建筑物地下室周边施工地下连续墙或桩等其他围护结构，同时在建筑物内部的有关位置打下或浇筑中间支承桩和柱，作为施工期间于底板封底之前承受上部结构自重和施工荷载的支撑。然后施工地面一层的梁板楼面结构，作为地下连续墙刚度很大的顶部支撑，随后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构，直至底板封底。同时可以同时向上逐层进行地上结构的施工。

41 （2）逆作法施工技术程序 ①首先施工四周围结构，一般采用地下连续墙或排桩； ②按设计图纸施工中间支承柱及其下部桩基础，严格控制垂直度； ③浇灌地下室±0.0层的顶层钢筋混凝土的梁板，并预留数个出土口； ④挖、运、出负一层土方，运到室外卸土区； ⑤浇注负一层墙、柱、板； ⑥参照程序②~⑤逐层进行地下室二、三层梁板混凝土的浇筑，土方挖运，直至底层； ⑦进行地下室底板混凝土的浇筑。 在上述施工中一定要预埋或预留出逆作法施工的特殊预埋件和预留孔。 （3）技术指标与技术措施 1)围护桩(墙)水平变形最大值控制在20mm以内(软土地区可适当放松)； 2)钢管立柱垂直度应严格控制不大于1/600； 3)相邻两柱沉降差严格控制不大于0.002L（L为柱间距） 4)立柱沉降或隆起最大值控制在10mm以内(软土地区可适当放松)； 5)周边地表下沉应控制在10mm以内； 6)基坑周边地下管线沉降、建筑物沉降、倾斜及裂缝的最大值按权属单位要求进行控制； 逆作法施工环境稍差，施工时施工人员处于相对封闭状态，因此，应采取积极的采光及有效的通风等技术措施。

42

43 (1) 机理和爆破排淤过程 爆破排淤填石法从机理上说，主要是置换功能，爆炸能量将淤泥排开同时使淤泥质土产生结构性破坏，强度弱化，爆炸引起抛石体的震动，产生的附加动荷载有助于挤淤，使堤身下沉。爆炸振动同时使得抛石体密实。 爆破排淤填石法是在淤泥质地基上抛石，在抛石堤头外缘适当位置的淤泥质地基内部中埋放群药包，爆炸（堤头爆）将淤泥向四周挤出并向上抛掷形成爆坑空腔，邻近爆坑的堤头堆石体在爆炸负压和强烈压缩、振动作用下滑向爆坑，形成瞬时定向滑移和泥、石置换。塌落石方滑向爆坑后，形成“爆炸石舌”。 1.10 爆破挤淤法技术 继而，在爆后堤头抛填，形成新的抛填堤头。新的抛填体将“石舌”上部浮淤挤走并压在“石舌”上。在新的抛填堤头前方继续埋药爆炸。这样，“抛填一爆炸”重复进行，直至完成整个抛石堤的施工。

44 （2）适用性 爆破挤淤可用于抛石置换水下淤泥质地基的工程，置换厚度宜取4-25m。 置换厚度小于4m或大于25m，石料缺乏、价格贵，水深浅、淤泥层厚的工程，应进行多种地基处理方案比选，对爆破挤淤法作技术经济论证。 在周围环境对噪声、震动敏感，环保要求高的地区需谨慎采用。  （3）技术特点与优势 爆破挤淤法是在深厚软土地基上快速筑堤较为理想的方法，弥补了自重抛石挤淤法和超高填抛石挤淤法处理深度方面的不足。 置换形成的石堤断面可控，结构稳定，后期沉降小； 在整个施工过程中，能确保海堤抛填体的稳定与安全。 施工方法简单，工序少，施工速度较快。爆炸挤淤法的施工速度主要取决于抛填速度和埋药时间，比之加载速度由堤身稳定控制的排水固结法，抛填作业完成的时间明显缩短，减少了施工周期，加快了工程进度。 石料用量大但对石料材质要求较低； 施工产生的噪声与震动，对环境造成一定的影响。爆破技术措施与安全措施与警戒工作十分重要。

45 （4）施工方案设计 a.抛填断面设计 抛填的宽度主要取决于抛石体的落底宽度，一般从落底宽度向上按1：1的坡度延伸到抛填标高，即为抛填宽度。 一般抛石自然挤淤的深度为4m左右（根据淤泥的性状、抛填速度不同会有1-2m的上下浮动），从自然抛石的底标高到设计底标高之间的抛石体方量视为“置换方量”，一般按照“置换方量”的90%考虑泥面以上的抛石体方量，以此确定抛填顶标高。 b.布药参数的设计包括布药深度、药包间距、单药包重量、布药宽度等。一般首先确定布药宽度，堤头端部爆破布药宽度一般根据自然挤淤的石舌宽度确定，药包间距端爆一般为2m，侧爆为3m。用布药宽度除以药包间距，就可得出药孔数。 单孔药包重量根据《爆炸法处理水下软基技术规程》中的计算公式进行设计。

46 （5）技术措施 a．“微差爆破”技术 在爆炸挤淤施工中最常用的是“微差爆破”技术。它的原理是通过使用毫秒电雷管，使不同的药孔以相同的毫秒级时差依次起爆，以减少一次起爆的炸药量，从而有效降低爆破震动速度。首先要根据建筑物的重要程度，离开爆破点的距离，确定爆破允许的振动速度，然后根据安全距离与安全振动速度，一次起爆药量关系式，反推一次起爆药量 。根据总药量除以 ，得出分时段数。 b．“气幕”技术 该技术主要应用在水中有较重要的构筑物，为了降低水冲击波对构筑物的损害而采用。在构筑物前方面对起爆点，布设一条气幕。方法是在水底铺设一排或多排无缝钢管，事先在钢管上钻出细密均匀的小孔，用空压机通过出气管连接到钢管上，起爆前开动空压机，在水中形成一个由繁密气泡组成的“气幕”，爆破冲击波经过“气幕”后（不同介质中波传播速不同），震动速度降低，从而达到保护构筑物的目的。

47 1.11 高边坡防护技术 (1)基本概念 边坡是指经人工改造形成的或受工程影响的边坡。分岩质边坡、土质边坡和岩土混合边坡。边坡防护是指通过工程措施，如支挡、浅层加固、深层锚固及排水相结合，使边坡安全、稳定。 目前，国内外针对边坡稳定采取的工程措施除地表和地下排水外，主要采取削坡减载、支挡、反压、锚固以及护坡等。 对于岩质高边坡的浅层加固支护处理，通常采用系统锚杆（桩）加固、坡面喷砼封闭等常规手段。 对于高边坡的安全稳定深层加固支护处理，预应力锚索（杆）、抗滑桩等是一种有效的加固支护措施，其中，预应力锚杆作为对边坡小型滑块进行快速加固这一有效手段，已在国内外得到广泛应用。目前国内工程如小浪底、大朝山、龙滩等均采用锚固端和自由端药卷式注浆体一次注入，后张拉方式的预应力锚杆对边坡进行加固支护，简化了施工程序，加快了施工进度。对于高边坡的安全稳定深层加固，预应力锚索应用较为普遍； 对于堆积体边坡开挖过程中如何确保边坡安全，已有一定的认识及手段，普遍采用引排水、及时喷砼封闭坡面、实施自进式中空注浆锚杆和锁口锚杆、挂网加强喷护、加强施工期安全监测等措施。

48 （2）主要技术内容及特点 1.对于自然高边坡：通过在坡体内施工预应力锚索、系统锚杆（土钉）或注浆加固对边坡进行处治。预应力锚索为主动受力，单根锚索设计锚固力可高达3000kN，是高边坡深层加固防护的主要措施。系统锚杆（土钉）对边坡防护的机理相当于螺栓的作用，是一种对边坡进行中浅层加固的手段。根据滑动面的埋深确定边坡不稳定块体大小及所需锚固力，一般多用预应力锚（索）杆有针对性的进行加固防护。为防治边坡表面风化、冲蚀或弱化，主要采取植物防护、砌体封闭防护、喷射（网喷）混凝土等作为坡面防护措施。 2.对于堆积体高边坡：堆积体高边坡的加固主要采取浅表加固、混凝土贴坡挡墙加预应力锚索固脚和浅表排水和深层排水降压的加固处理等技术。浅表加固采用中空注浆土锚管加拱形骨架梁混凝土对边坡浅层滑移变形进行加固处理；边坡开挖切脚采用混凝土贴坡挡墙加预应力锚索进行加固；在边坡治理采用浅表排水和深层排水降压相结合进行处置地表水和地下水的排放等。

49 （3）技术指标与技术措施 1.对于自然边坡：根据边坡高度、岩体性状、构造及地下水的分布，判断潜在滑移面的位置。选择适宜的计算方法确定所需的锚固力并给出整体安全系数。采用加固防护措施提高边坡的稳定性。主要技术指标为： 1）锚索锚固力：500～3000kN。 2）锚杆锚固力：100～500kN。 3）喷射混凝土：强度不低于C20。 4）锚（索）杆固定方式：可采用机械固定、灌浆（胶结材料）固定、扩张基底固定方式，根据粘结强度确定锚固力设计值。 在实际工程中，要结合边坡坡度、高度、水文地质条件、边坡危害程度合理选择防护措施，提高地层软弱结构面、潜在滑移面的抗剪强度，改善地层的其它力学性能，并加固危岩，将结构物与地层形成共同工作的体系，提高边坡稳定性。

50 2.对于堆积体高边坡： 1）土锚管注浆：土锚管灌注M20的水泥净浆，水灰比0.8∶1，注浆压力0.3MPa以内。 2）在拱形骨架梁主梁、中空注浆土锚管相间布置，间距1.0m，坡面按1.4m×1.4m交错布置。 3）坡面出现塌滑的区域，坡面按1.0m×1.0m交错布置，在拱形骨架梁主梁布置位置，按1.0m间距布置相间布置中空注浆土锚管。 4）对已开挖的坡面全部进行拱形骨架梁混凝土护坡支护。 5）预应力锚索锚固力：500～3000kN。 6）浅表排水花管直径为100mm~50mm。 7）在堆积体岩体内部设置永久深层排水降压平洞。 （5 ）适用范围与应用前景 1.高度大于30m 的岩质高陡边坡、高度大于15m 的土质边坡、水电站侧岸高边坡、船闸、特大桥桥墩下岩石陡壁、隧道进出口仰坡等。 2.适用50-300m堆积体高边坡加固。

51 1.12 非开挖埋管技术 (1)基本原理与定义 非开挖地下管线施工技术是指在地面不开挖沟槽的情况下采用地下顶管或水平定向钻技术铺设、修复和更换地下管道和电缆的施工技术。包括顶管技术及水平定向钻进穿越埋管技术。 1 .顶管施工技术原理 顶管施工就是借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推到接收坑内吊起。与此同时，也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两坑之间，这是一种非开挖的敷设地下管道的施工方法，如图。 1—混凝土管；2—运输车；3—扶梯；4—主顶油泵；5—行车；6—安全扶栏；7—润滑注浆系统；8—操纵房；9-配电系统；10—操纵系统；11—后座；12—测量系统；13—主顶油缸；14-导轨；15—弧形顶铁；16—环形顶铁；17-混凝土管；18—运土车；19-机头

52 （2）水平定向钻技术原理 水平定向钻机的钻进系统具有导向作用，在楔形钻头到达目的地后，钻头将被换成一个锥形扩孔器，接着在回拉钻杆时将钻孔直径扩大到所需尺寸，再将管道牵引入已扩好的孔洞，在该过程中所有的作用力都在通过钻杆传到钻头。导向钻进过程主要是通过钻杆的旋转和控制一个特殊设计的楔形钻头来完成线性前进，需改变方向时，暂停钻杆旋转，并将楔形钻头固定到相应位置。钻头的位置、倾斜度和楔面角度等重要数据通过一探测仪传送至地面接收仪。成孔后，在扩孔器后面拖带着需敷设的管线缓慢回拉完成管线敷设，如图。 水平定向钻施工示意

53 （3） 技术指标与技术措施 2. 水平定向钻考虑因素 1.顶管法推力计算： 总推力为初始推力与各种阻力之和
式中：F——总推力(kN)； F0——初始推力(kN)； Bc--管外径(m)； q--管周边均布载荷(kPa)； W——单位长度管的重力(kN／m)； μ’——管与土之间的摩擦系数； c——管与土之间的粘聚力(kPa)； L——推进长度(m)。 2. 水平定向钻考虑因素 水平定向钻设计须考虑的因素较多，地层状况、钻机性能、出入土角、引导孔曲率半径、泥浆比重、管子重力和浮力、最大回拖力、管孔摩阻力、曲线绞盘力、管材拉应力以及拉出口的富余长度等。其中最为关键的管道回拖力最大值计算公式可简化如下： 式中：Fu——泥浆对回拖管道的浮力，kN； G——穿越管道总重量，kN； D——管道外径，m； μ1——摩擦系数，一般为 ； μ2——泥浆对管材外表面粘滞力，一般为 ，kPa； L——穿越孔总长度。

54 1.13 大断面矩形地下通道掘进施工技术 (1)基本原理与定义
大断面矩形地下通道掘进施工技术是利用矩形隧道掘进机在前方掘进，而后将分节预制好的混凝土结构在土层中顶进、拼装形成地下通道结构的非开挖法施工技术。 矩形隧道掘进机在顶进过程中，通过调节后顶主油缸的推进速度或调节螺旋输送机的转速，以控制搅拌舱的压力，使之与掘进机所处地层的土压力保持平衡，保证掘进机的顺利顶进，并实现上覆土体的低扰动；在刀盘不断转动下，开挖面切削下来的泥土进入搅拌舱，被搅拌成软塑状态的扰动土；对不能软化的天然土，则通过加入水、粘土或其他物质使其塑化，搅拌成具有一定塑性和流动性的混合土，由螺旋输送机排出搅拌舱，再由专用输送设备排出；隧道掘进机掘进至规定行程，缩回主推油缸，将分节预制好的混凝土管节吊入并拼装，然后继续顶进，直至形成整个地下通道结构。

55 （2）主要施工技术参数的控制 1．正面土压力的设定 在实际顶进后，通过顶进参数、地面沉降监测数据，将土压力的最初设定值调整到0.13～0.14MPa左右时，此时的出土量、地面沉降情况较为理想。减小正面土压力可适当减小刀盘扭矩，但同时会导致地面沉降加大。 2．出土量控制 单个管节的理论出土量为4.3×6.2×1.5=40m³。在顶进过程中，应精确地统计出单个管节的出土量，尽量使之与理论出土量保持一致，以保证正面土体的相对稳定，减小地面沉降量。 3．顶进速度 顶管的顶进速度是控制切口土压力稳定、正面出土量均匀的主要手段。在顶进时，应不断调整顶进速度，找出顶进速度、正面土压力与出土量三者的最佳匹配值，以保证顶管的顶进质量，确保顶进设备以最佳状态工作。增加润滑泥浆压注量，可减小顶进阻力，同时适当提高顶进速度。 （3）顶进轴线的控制 轴线控制是矩形顶管顶进的一大难题。在顶进时，一旦出现较大的偏差并形成导向，将增大纠偏难度。顶管在正常顶进施工过程中，必须密切注意对顶进轴线的控制。每节管节顶进结束后，必须根据顶管机的姿态，及时纠偏。纠偏量不宜过大，以免土体出现较大的扰动及管节间出现张角。

56 （3）管节减摩 为减小土体与管壁间的摩阻力，控制好地面沉降，提高工程质量和施工进度，在顶管顶进的同时，向管道外壁压注一定量的润滑泥浆，变固固摩擦为固液摩擦。每个管节上有十个孔，单节管节注浆量一般在0.5到1方左右。加强润滑泥浆的压注管理，一方面要保证一定的压注量，另一方面还应保证所注泥浆要有质的要求。 （4）施工中对周围地面沉降的控制 顶进速度不宜过快，一般控制在5mm/min左右；尽量做到均衡施工，避免在顶进过程中产生延误；严格控制顶管的出土量，防止超、欠挖；严格控制顶管顶进的纠偏量，尽量减小对正面土体的扰动；保证持续、均匀压浆，使出现的建筑空隙能被迅速得到填充，保证管道上部土体的稳定。

57 1.14 盾构施工技术 (1)基本原理与定义 盾构主要是用来开挖土砂围岩的隧道机械，由切口环、支承环及盾尾三部分组成。也称为盾构机。如图。
所谓盾构施工技术，是指使用盾构机，一边控制开挖面及围岩不发生坍塌失稳，一边进行隧道掘进、出渣，并在盾构机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆，从而在不扰动围岩的基础上修筑地下工程的方法。“盾”是指保持开挖面稳定性的刀盘和压力舱、支护围岩的盾型钢壳，“构”是指构成隧道衬砌的管片和壁后注浆体。 (a) 闭胸式盾构 (b)敞开式盾构

58 （2）盾构选型 选择盾构型式时，除考虑施工区段的围岩条件、地面情况、断面尺寸、隧道长度、隧道线路、工期等各种条件外，还应考虑开挖和衬砌等施工问题，必须选择能够安全而且经济地进行施工的盾构型式。在选择盾构型式时，最为重要的是要以保持开挖面稳定为基点进行选择。为了选择合适的盾构型式，除对土质条件、地下水进行调查以外，还要对用地环境、竖井周围环境、安全性、经济性等作充分地考虑。 （3）主要施工技术 1.竖井：须按盾构推进时渣土的运出，衬砌材料的运入等来设置。竖井的结构，须考虑盾构的大小、运人、组装、出发方法、出发时反力的提供、出发部分的辅助施工法、同隧道的关系及周围环境等。竖井施工时须考虑其地质条件、路面条件、交通量、工程噪声和振动对周围的影响等，采取安全且经济可行的施工法。 2.出发与到达：出发时把盾构正确地安装在规定的位置后，要贯入围岩，沿着规定的路线严格周密地进行推进，严禁给竖井结构、路面、地下管线等带来不良的影响。到达时应准确地测定盾构的位置。 3.推进：应根据围岩条件，正确地使用盾构千斤顶，在确保围岩稳定的同时，沿规定的线路正确地进行盾构推进。

59 4.土压平衡式盾构作业 土压平衡式盾构的开挖，为了保持开挖面的稳定，根据围岩条件适当注入添加剂，确保渣土的流动性和止水性，同时要慎重进行压力舱的压力调节和排土；渣土的处理，要适合开挖、排土方法和渣土性质，需配置满足设计能力的排土设备，对污泥要选定适当的中间处理设备处理后外运。 5.泥水加压式盾构作业 泥水加压式盾构施工法的开挖，为保持开挖面的稳定，根据围岩条件调整泥浆质量，能满足在开挖面上形成充分泥膜的同时，要慎重地进行开挖面泥浆压力和开挖土量的控制。渣土的处理，须适合围岩粒度组成，并满足设计能力的泥浆处理设备进行处理后外运。 6.敞开式盾构作业 手掘式、半机械式和机械式盾构施工法的开挖，应考虑围岩条件、隧道断面大小等，以尽量不发生围岩松动为原则来选定适当的支护方式，一边确保开挖面的稳定一边进行推进。渣土的处理，要根据开挖方法、适合渣土性的处理方法和具有满足设计能力的处理系统。 7.管片组装：在推进完成后，管片组装成管片环，迅速按照规定的方法正确而且坚固地联接施工。 8.壁后注浆：壁后注浆施工应以最适合于围岩的注浆材料和注浆方法，在盾构推进的同时进行，并要做到完全填充盾尾空隙以防止围岩松弛和下沉。 9.防水：防水须根据隧道的使用目的，用适合作业环境的方法施工。一般采用管片间设置止水条，管片后灌浆等方法。

60 （4）技术指标 1.承受荷载：设计盾构时需要考虑的荷载如:垂直和水平土压力、水压力、自重、上覆荷载的影响、变向荷载、开挖面前方土压力以及其他荷载。 2.盾构外径，是指盾壳的外径，不考虑超挖刀头、摩擦旋转式刀盘、固定翼、壁后注浆用配管等突出部分。 3. 盾构本体长度(LM)系指壳板长度的最大值，而盾构机长度(L1)则指盾构的前端到盾尾端的长度。 4.刀盘扭矩 5.总推力 （5）技术措施 1.地基变形预估 2.提前准备防止地基变形的对策 3.地基变形监测 4.采取相邻建筑物的防护措施

61 1.15 智能化气压沉箱施工技术 (1)基本原理 大深度智能化气压沉箱施工技术，是指在沉箱下部设置一个气密性高的钢筋混凝土结构工作室，并向工作室内注入压力与刃口处地下水压力相等的压缩空气，使在无水的环境下进行无人化远程遥控挖土排土，箱体在本身自重以及上部荷载的作用下下沉到指定深度后，在沉箱结构面底部浇筑混凝土底板，形成地下沉箱结构的新型施工技术。 压缩空气 大深度智能化气压沉箱在施工中，利用气体压力平衡箱体外水压力，沉箱底土体在无水状态下进行无人化远程遥控开挖，通过远程监视系统，沉箱在下沉过程中可以直接辨别并较方便地处理地下障碍物，同时避免了坑底隆起和流砂管涌现象。 气压沉箱工法原理图

62 （2）主要技术内容及特点 大深度智能化气压沉箱施工技术主要包括：沉箱结构制作技术、远程遥控智能化挖掘及出土技术、高气压环境下生命保障技术、3D地貌与信号监测技术、沉箱的助沉与纠偏技术、气压沉箱封底施工技术等。 气压沉箱工艺 气压室 出土通道 人行通道 土砂バケット 远程控制室等 土砂搬出装置 出土装置 机械臂 作業室 气压沉箱工法设备系统图

63 （3）大深度智能化气压沉箱施工工艺与步骤简略描述如下：
1. 场地平整 沉箱支承地基的平整，并保持场地有适当的地基承载力。 2. 作业室的构筑 沉箱下部设置一个作业空间，从这里进行土体的开挖、运输的作业，作业室中施加与地下水压力相当的空气压力，使作业室处于干燥状态。 3. 运输出入口的设置 人员进出具有空气压力的作业室或从作业室进出的土体，需要分别通过钢制竖井形式的人员塔和物料塔来调节地上大气压与作业室的压力差。 4. 下沉开挖与沉箱体的浇筑 沉箱体通常以4m高的分节高度浇筑；其顺序为浇筑→开挖→浇筑循环进行，直到箱体达到所定深度为止。 5. 基底混凝土的浇筑与竖井的撤去 当气压沉箱稳定后，拆除作业室内的设备，在其中浇筑封底砼，充填中空并撤去竖井。

64 （4）主要技术指标： 1.无排气环保螺旋机出土速度：16m3/h； 2.远程遥控自动挖掘机，铲斗容量0.15~0.2m3，并配有专门的 远程监视系统； 3.减摩泥浆：钠基膨润土、纯碱、CMC，密度 1.05~1.08g/cm3，黏度30~40S； 4.配有专门的人员生命保障系统（包括医疗舱、减压舱等）， 工作室在有人状态下氧气含量保持19%~23%，气压小于 0.4MPa，人员在高压常压环境之间转换有专门操作规程并有 各种故障的应急预案，防止减压病的发生。

65 1.16双聚能预裂与光面爆破综合技术 1 基本原理与定义 “双聚能预裂与光面爆破综合技术”是采用专用装置进行聚能预裂（光面）爆破的一项世界领先的轮廓控制爆破技术。其基本原理是基于“瞬时爆轰论”将聚能爆破应用于预裂爆破和光面爆破的最新爆破技术，即利用椭圆双极线性聚能药柱的聚能破岩机理进行预裂爆破和光面爆破的最新轮廓控制爆破技术

66 2主要技术内容及特点 使用一种特制的专用装置装入粉状或乳化炸药制作椭圆双极线性聚能药柱进行轮廓控制爆破的新技术，专用装置由双聚能槽管、连接套管、孔口及孔内对中环组成，详下图。 1 孔口对中环 2 孔内对中环 3 联接套管 4 双聚能槽管 5 炸药 1 孔口对中环 2 孔内对中环 3 联接套管 4 双聚能槽管 5 炸药 利用该装置装入炮孔联网引爆后会高度聚集爆破能量，在对中装置的控制下，聚能射流将按照人为的控制方向最大限度的发挥作用，从而可以大大提高爆破效率并且减小对保留岩体的破坏作用。采用该技术可显著提高施工速度、降低施工成本、提高施工质量并有利于节能减排、有利于环境保护。

67 （1）根据轮廓控制爆破岩石的力学特性和岩石的结构构造预裂或者光面爆破孔距可以增大2～3倍。
3技术指标与技术措施 （1）根据轮廓控制爆破岩石的力学特性和岩石的结构构造预裂或者光面爆破孔距可以增大2～3倍。 （2）据云南小湾水电站水垫塘水平双聚能预裂爆破测试，保留岩体建基面以下40cm范围内，爆后波速最大衰减只有4%，远低于国家规范要求。 （3）半孔残留率远高于国家规范要求并且爆后残留半孔没有爆破再生裂隙。 （4）施工成本降低50%以上。 （5）节省能源消耗50～60%、造孔矽尘大量减少有利于环境保护。

68 4 适用范围与应用前景 可广泛适用于水利水电、矿山、交通、房屋建筑、风电、核电等建筑行业各种岩石的轮廓控制爆破设计与施工。由于其技术指标、经济效益均居世界领先水平，有广阔的应用前景！ 5 典型工程与应用实例 该项研究成果已在小湾、溪洛渡、构皮滩、彭水、龙开口、鲁地拉、铅厂、南水北调、武都引水等大中型水利水电工程建设中推广应用，取得了良好的效果。与现行的预裂与光面爆破技术相比，可减少钻孔量和装药量50％以上，有效地降低了爆破危害，提高了爆破质量，经济与社会效益显著。

69 溪洛渡水电站强卸荷强风化玄武岩15m梯段采用双聚能预裂爆破的预裂面，孔距2.0～2.5m
小湾水电站微风化花岗岩15m段水平预裂爆破对比，内侧为80cm孔距普通预裂爆破，外侧为200~250cm孔距双聚能预裂爆破

70 谢 谢！ 欢迎批评指正!