旋喷桩毕业论文

旋喷桩毕业论文

　　高压旋喷桩在道路软基处理中的应用

　　摘 要：在津沽改线下穿通道的U15-U18段及搭板处，因按照原计划用于加强软土地基承载力的深层水泥搅拌桩机具过高，容易使机具与其上的高压线发生电击事故而在施工中无法得到实施，所以此段变更为高压旋喷桩。本文结合工程实例，分别从工作机理、施工流程、和质量检验三个方面对高压旋喷桩做了阐述。
　　关键词：软土地基处理，高压旋喷桩，质量控制

　　1、工程简介
　　津沽该线下穿通道工程全长440米，宽为30.5米，其中U型槽的JK3+493.302?— JK3+573.302的范围内，道路中心线两侧上方有110KV高压线干扰，所以此段由原来的深层水泥搅拌桩变更为高压旋喷桩。此段旋喷桩设计桩长10—15 米，设计桩径600mm，梅花形布置，桩距1.5米，总根数为668根，总米数为8095.4米，从2009年11月8日始到2009年11月19日止，历时12天，工后检验效果理想。
　　2、高压旋喷桩概述
　　2.1.概念：高压旋喷桩是高压喷射注浆法处理地基中的一种，是利用钻孔设备，把安装在注浆管底部侧面的特殊喷嘴，置入土层预定深度后，用高压泥浆泵等装置，以20Mpa左右的压力把预先制备好的水泥、水玻璃等材料作为主固化剂的浆液从喷嘴中喷射出去冲击破坏土体，同时借助注浆管的旋转和提升运动，使浆液把从土体上崩落下来的土搅拌混合，经一定时间的凝固，便在土中形成圆柱状的具有一定强度和抗渗能力的固结体，从而使地基承载力得到加强的一种工程方法。
　　2.2. 加固机理：高压喷射注浆是利用工程钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置，以高压设备使浆液成为20Mpa左右的高压流从喷嘴里喷射出来，冲击破坏土体，当能量大、速度快和呈脉动状的喷射流的动压超过土体结构强度时，土料便从土体剥落下来，高压流切割搅碎的土层，呈颗粒状分散，一部分被浆液和水带出钻孔，另一部分则与浆液搅拌混合，随着浆液的凝固，组成具有一定强度和抗渗能力的固结体，当喷射流以360°旋转、自下而上喷射提升时，固结体的截面形状为圆形即称为旋喷。在钻机的钻杆最前端设置一个高压液体喷射装置，当钻机把该高压喷射装置送到土层预定深度时，通过高压泵向钻杆中心孔连续输送高压水泥浆液，高压水泥浆液即通过喷射装置中的喷嘴小孔喷入钻杆周围的砂层、土层及砂土层，与此同时钻机带动钻杆缓慢旋转并提升使喷嘴缓慢螺旋上升，从而使高压水泥浆不断切割搅拌土层，形成水泥、砂、土及速凝剂的混合搅拌浆体，通过固化剂和软土间所产生的一系列物理化学反应，生成水化物，然后水化物胶结形成凝胶体，将土颗粒凝结在一起形成具有整体性、水稳定性和较高强度的结构整体，从而提高其复合地基承载力及改变地基土物理化学性能，达到提高地基承载力、减少地基沉降、阻止水体流动、增强地基稳定性的目的。旋喷桩主要用于加固地基，提高地基的抗剪强度，改善地基土的变性性能，使其在上部结构荷载作用下，不至破坏或产生过大的变形。
　　3、施工流程
　　旋喷注浆施工流程可大致分为:施工准备，试桩、技术参数确定→测量放样，桩机就位，钻孔，水泥浆制备，旋喷和复搅，提管冲洗，移动设备→桩基工后检测；
　　3.1、 施工准备：钻机进场之前首先进行场地布置，清除施工区域的杂物，平整场地施工段落要平整密实，做好排水工作，确保在较干净的环境中进行施工,其次，准备好施工用电和施工用水；施工用电使用沿线设置的变压器并配备发电机在施工现场，架设电缆接线到施工作业区。
　　3.2、试桩、技术参数确定：每个工点施工前必须先打不少于3根的工艺试验桩，以检验机具性能及施工工艺中的各项技术参数，其中包括最佳的灰浆稠度、工作压力、钻进和提升速度等，还应根据被加固土的性质及单桩承载力要求，确定水泥掺入量。通过试验桩确定本工程高压旋喷桩施工技术参数为：水灰比为1：1；钻进、工作压力20～25Mpa；提升速度≤0.25m/min；桩顶1米范围提升速度≤0.2m/min；转速应控制在20～25r/min，水泥掺入量范围在180～220Kg/m之间。
　　3.3、测量放样：测量人员根据施工图纸提供的坐标、平面布置图，在施工段落进行布桩，桩位用小木桩红色头醒目标注，桩间距误差不大于50mm，布桩完成自检合格后报监理工程师验收，验收合格后进行下一步工序。
　　3.4、钻机就位：搅拌机具运至现场后进行安装调试，待转速、压力及计量设备正常后就位。钻机就位时先使钻头对准桩位标志中心，然后进行钻杆的双向调平，之后，再次调整对中，最后再精确调平。垂直度误差不超过1%，对中误差小于5cm。
　　3.5、钻孔：每台钻机在开钻前，技术人员对钻杆总长度进行尺量，根据桩长、设计桩顶标高、原地面标高计算下钻节数，并在最后一节钻杆上标定出下钻结束位置。钻孔的目的是为了把注浆管置入到预定深度，钻孔方法采用单管法旋转钻机。在钻杆下钻时采用小于10Mpa的水泥浆压力，一方面防止堵喷嘴，另一方面对土体进行第一次喷射，使土体成为混合液，减小喷浆时土体的阻力，以利于浆液充分搅拌，钻到设计的深度。成孔后，应校检孔位、孔深及垂直度，是否符合设计要求。
　　3.6、灰浆的制作：选用优质42.5#普硅水泥，根据搅拌桶的大小、水灰比、泥浆比重来标定最大水位线，按水灰比1：1添加水泥，并经充分搅拌，测定泥浆比重是否达到试配时比重1.47，如达不到继续添加水泥直至达到试配水泥浆比重为止。搅拌时间少于4分钟的不得使用，超过初凝时间的浆液也不得使用；灰浆经过两道过滤网的过滤，以防喷嘴发生堵塞；抽入储浆桶内的灰浆要不停地搅拌。
　　3.7、旋喷和复搅：将注浆管下到预定深度后，调整回流阀门，使旋喷罐内的压强达到规定值，水泥浆到达喷嘴后，检验喷射方向、摆动角度，一切合格后，调整工作台和油泵阀门，使旋转速度控制在20—25 r /min和提升速度达到20-25cm /min的范围时开始提杆、旋喷，由下往上成桩，在桩头以下1米范围复喷提钻时采用最慢的1档提钻上升，并复喷一次，增加桩体的密实度，因为桩顶以下1米范围将承受较大的荷载，加强此处桩体的质量对发挥桩体的承载力起关键作用。当喷浆结束后，要对注浆孔进行二次回灌，防止旋喷桩体因水泥浆固结出现顶部凹陷而达不到设计桩顶标高。在施工过程中，旋转速度、提升速度、旋喷压力、水泥用量参数的变化将直接影响桩的均匀程度和桩径，水灰比参数的变化将会影响桩身的强度，因此必须时刻注意检查浆液初凝时间、水泥浆流量及压力、提升速度、旋摆角度、喷射方法等参数是否符合设计要求，并随时作好记录，如遇故障应及时排除。
　　3.8、提管冲洗：喷射作业完成后，将注浆泵的吸浆管移到水箱内，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管内的浆液全部排除，防止残存水泥浆将管路堵塞。
　　3.9移动设备:移动钻机至下一孔位，为确保桩与桩之间能很好咬合，宜采用打一跳一法，且间隔时间应大于36小时。
　　4、质量检验 高压旋喷桩完成28d后方能进行质量检验。
　　4.1、触探及抽芯检验
　　成桩7d内采用轻型触探进行N10检测，检测频率为工程桩数的2%。抽芯检验的总桩数不得少于工程桩数的3‰，单位工程桩数小于1000根时，至少做3根。桩芯无侧限抗压强度（28d）应满足如下要求：桩顶～2/3桩长范围：≥1.6MPa；2/3桩长～桩尖范围：≥1.4MPa。
　　4.2、高压旋喷桩单桩承载力要求
　　高压旋喷桩单桩承载力表
　　桩长（m） 单桩承载力（KN）
　　10 307
　　11 337
　　12 367
　　13 397
　　14 427
　　15 442
　　质量检验标准
　　序号 控制参数 控制标准值 备 注
　　1 桩机安装垂直度偏差 ＜1% 查施工记录
　　2 桩位偏差 ±50 mm 查施工记录
　　3 注浆压力 ≥20Mpa 查施工记录
　　4 水灰比 1：1 查施工记录
　　5 水泥用量 ≥180kg/m 查施工记录
　　6 桩径 ≥600mm 开挖抽查2％
　　7 桩长 不小于设计值 查施工记录
　　8 旋转速度 20~25r/min
　　9 喷提升速度 10~25 cm/min
　　10 桩身强度 不小于设计值 抽芯检查

　　5、注意事项
　　5.1、施工时应先施工内排桩，后施工外排桩
　　5.2、水泥浆液应连续供应。如发生断浆现象，须复打，复打重叠长度必须大于1.0m。
　　5.3、浆液拌和应均匀，不得有结块；浆液不得离析或停滞时间过长，超过2小时应停止使用。
　　5.4、构造物基底水泥搅拌桩桩顶高程应根据构造物底高程进行计算确定，同时应考虑凿除50㎝桩头的影响。
　　5.5、旋喷废浆应予以充分利用，施工过长中可在相邻桩之间开挖一定深度的浆液存贮沟（沟宽0.6～0.8米，深0.8～1.0米），待浆液凝固后形成具有一定强度的桩间横系梁，以增强各桩间共同作用，提高地基承载力。施工中控制冒浆量小于注浆量的20％，超过20％或完全不冒浆应查明原因，采取措施。
　　5.6、成桩28d后，可开始基槽开挖，凿除50㎝软桩头，桩头凿除后桩长不得小于设计桩长。
　　5.7、提钻喷浆的速度控制，控制好旋喷速度，保证不大于25cm/min且稳定，灌浆管分段搭接的长度不得小于10cm。底部时应适当加大压力保证底部桩头大于设计，顶部时应重复提钻喷浆一次保证桩头的完整。
　　5.8、提升旋喷过程中确保压力达到设计要求，不小于20Mpa，使足够的水泥浆压入土体，钻杆旋转速度再规定范围内，20~25r/min，确保桩体的均匀性和整体性及强度。
　　6、结语
　　实践表明，采用高压旋喷桩技术进行软土地基加固的效果是显著的，它具有加固体强度高、加固质量均匀、施工操作简便、占地高度小等特点，可用于处理加固淤泥质土、粉土、粘土等软土地基，适用于场地狭窄、不宜进驻大型机械设备等场合，可有效地减少地基总沉降量和不均匀沉降，地基处理效果明显。
　　参考文献:
　　[1] 叶书麟. 地基处理工程实例应用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1983，3
　　[2] 程云朋. 高压旋喷桩在地基加固中的应用探讨[J]. 山西建筑，2007
　　[3] 李 兵. 高压旋喷桩施工技术[J]. 甘肃科技，2005

建筑专业毕业论文3000字范文(2)

　　建筑毕业论文3000字篇4
　　浅谈建筑工程进度影响因素及其控制措施

　　一、建筑工程进度的影响因素

　　(一)自然环境因素

　　建筑施工过程中，自然环境的影响不可忽略，因为处于不同的地区，气候和水文有极大的差别，而不同的地质和地貌也会给施工进程带来不同的阻碍，周围环境的影响也要考虑在施工过程中，若建筑工程开设在崎岖的山路或交通不便的山里时，地形复杂，施工的地方狭隘，建筑材料供应困难，要是碰到比较恶劣的天气，施工的安全性也会受到考验，施工的困难也大大增加，从而影响了整个施工进程。

　　(二)施工资源因素

　　为了确保工程的质量，施工资源必须得到有力的支持，首先要做到资金的及时到位，没有资金的支撑，建筑工程中的机械设备、建筑材料的购买都会遇到各种各样的问题，而建筑材料又是建筑工程完美实施的基础，有些企业为了谋取更大的利益，而在建筑工程上偷工减料，采用劣质的材料来完成施工，但却无法满足施工过程的要求，极易出现质量问题，而质量不过关，则建筑工程又要重新进行维修或者返修，从发展的眼光看，不仅延误了工程进度，还使得资源白白浪费了许多，从而使得整个工程的成本增加。

　　(三)施工技术因素

　　进行一项完整的工程前，往往要进性提前的安排和规划，而在施工过程中，各种自然条件的变化使得工程的具体落实不一定是按照原先的计划来进行，若之前的施工计划安排不合理，在后期的进程中就应做出相应的调整，而现阶段大多数建筑队伍对进度调节的能力有限，大多数情况下施工方案赶不上施工进度。另外，施工工程中若采用高新的技术和设备也会很难控制施工的进程。

　　(四)施工人员因素

　　施工人员是影响是施工进程的关键因素，一项庞大的建筑过程涉及的内容众多，且施工现场人员的数量也很多，施工的具体实施情况也无法一个一个仔细地检查，工作人员的施工技术和自身能力以及道德素质都直接关系到整个施工的进程，所以要对施工员进行科学的安排和管理，防止在施工期间出现纰漏，有的施工人员的技术较差，且自身素质较低，安全防范意识不强，则会大大增加施工的危险性，工程的质量也受到牵连，使得工程的进度难以把握。

　　二、控制建筑工程施工进度的措施

　　(一)科学管理施工进程

　　在建筑项目开展前，就应做好详细的规划和设计。首先，要去施工现场进行调查和研究，因地制宜，科学的安排施工进度，制定完善的方案，对施工图纸进行严格的审查，开展技术交流活动，参与方认真分析研讨文件，并及时纠错，减少文件的错误，以确保施工持续稳定的运行。其次，施工前应对员工普及正确的施工意识，使其了解到确切的施工计划从而能更好的理解施工意图，组织员工学习规范的技术并掌握整个施工流程，使其在施工期间遇到问题时能进行相应的调整。最后，也要对承包方进行严格的审查，选择信誉良好且实力雄厚的承包商，明确劳务合同关系，落实各方责任，防止出现质量差错或者其他纠纷，提高施工效率。

　　(二)保证施工资源供给

　　没有充足的资源则无法实施建筑工程，所以要确保现阶段资金的流通，在安排每一段施工时，都要进行合理的规划，根据工作流程来确定资金使用的过程，并落实资金的支付。而在购买施工材料时，选择有信誉、质量高的厂家，并对施工材料进行严格的质量审查，对施工过程中需要的小配件反复取样试验，确保施工材料符合施工程序的要求，避免因小失大，影响施工的质量。另外，若购买大量材料时，对与材料的维护和防护等问题也要重视，减少外界条件对建筑材料的破坏和腐蚀，是施工进度持续有度的开展。最后，在施工期间，要保证设备的及时供应，并对建筑设备进行检查和故障排除，操作人员也应规范的使用设备仪器，保证整个施工高效率的进行。

　　(三)提高施工人员整体素质

　　建筑工程的施工人员是一个工程中的主体，施工人员的综合素质影响着是施工的进程和质量。在施工进行前，要选择合适的项目经理，项目经理不仅要管理经验丰富、责任心重还要行动力和组织能力强，能带动整个施工团队有序快速的开工。而对于劳作在建筑场地的施工人员，企业应定期为他们开展技术培训，或者聘请相应的专家来对施工人员讲解施工过程中应注意的要素和项目内容，在开展项目前，要做好各项准备，根据具体的工程情况划分好不同的团队，进行平行作业，合理的组织施工进程，在保证施工质量的前提下，缩短工期时间。公司也可以安排适当的奖惩制度，调动起广大施工人员的积极性，让工作人员各司其职，保证施工顺利地进行。

　　(四)完善施工技术

　　施工技术影响着整个施工进程的快慢，在开展一项建筑项目之前，可以多多参考以前的项目，借鉴之前成功项目的经验，根据工程实施的周围环境，科学合理的制定项目计划，并将可能出现的情况都提前做出预选方案，若施工过程中出现问题，则可以有条不紊的进行另一种备选方案。实施建筑过程中，对于技术要求较高的工程时，可以借助其他技术力量来完成，或与其他工程相互协助同时施工，以保证建筑工程的顺利进行。另外，在施工的过程中，要根据实际的情况对原定计划进行合理地调整，不断完善进度管理技术和措施，若工程遇到不可抗力而不得不延期时，则应对人力和物力等资源进行重新配置，对施工人员的技术进行严格要求，避免出现施工错误，从而影响施工的质量和进度。

　　三、小结

　　影响建筑工程的因素有很多，而对建筑过程的管理和控制更是一项至关重要的工作，开展一个复杂的项目前，项目管理者应根据具体的施工场地进行科学的预测和判断，在进行完善的考察后再制定合适的计划，加强项目的管理和人员组织，采购高质量的施工材料，提升施工人员的技术，工程竣工后也要进行定期的检查和维护，保证工程高效率的进行。
　　建筑毕业论文3000字篇5
　　试谈超高层建筑深基坑支护技术的应用

　　现今，伴随着高层、超高层建筑的不断涌现，深基坑工程逐年增多。当前深基坑支护技术应用范围很广，在高层建筑的地下车库、地下商场、地下室、地铁站等，都会涉及深基坑的问题。伴随深基坑施工技术的不断完善，为了更好的控制基坑支护施工的质量，在实际的施工过程中，应依据现场条件、地质状况等，选取合适的基坑支护措施，进而有效的确保施工人员、周边建筑物的生命、财产安全[1]。

　　1深基坑支护技术的现实意义

　　在超高层建筑深基坑施工中，深基坑支护技术具有非常重要的现实意义。首先，深基坑支护技术，可以保证工程上部结构，满足设计的质量标准，符合工程施工的基本条件，因而可以保证基础的整体质量[2]。其次，深基坑支护施工，可以为基础施工起到关键的作用，是基础施工的有力保障。第三，深基坑支护技术，为基础在刚度、强度方面提供了技术保障，有效的提高了建筑结构的可靠性、稳定性。

　　2深基坑支护技术分类

　　2.1锚拉式支护

　　锚拉式支护，选用的材料主要有：钻孔灌注桩支护;型钢支护;钢筋混凝土板桩支护等。锚拉式支护，主要是采取在支护结构的上部，实施支撑、或者是拉锚，进而确保支护土壁的稳定。在实际中，为了节约材料，以及提高支护结构的承载力，常在支护结构的中部、顶部，增加一道或者多道，由抗拉结构构成的支护体系，进而确保基坑开挖的顺利实施。其受力情况与支护形式，具体如图1所示[3]。

　　2.2悬臂式支护

　　悬臂式支护，与锚拉式支护选用的材料相同。悬臂式支护，主要是依靠支护结构，进入坑地土层中部分的水平阻力，确保在基坑挖土期间的挡水、挡土作用，保证施工的安全进行。其受力情况、支护形式，具体如图2所示。

　　2.3重力式支护

　　重力式支护，其选用的材料主要有：旋喷桩帷幕墙、深层搅拌水泥土桩挡墙等支护结构。重力式支护，具体的主要依据支护结构的强度、重量;土体中的锚固长度等，确保支护结构的稳定。

　　2.4土层锚杆支护

　　土层锚杆支护，主要是在深开挖的地下室墙面;地面;坑立壁未开挖的土层等，进行钻孔、掏空至一定的深度，同时进行再扩大，进而形成球状或其余形状。同时在孔内放入钢管;钢丝束;钢筋，实施化学浆液、水泥浆液的灌入，进而形成与土层结合的抗拉力强的锚杆。

　　3超高层建筑深基坑支护技术的应用

　　深基坑支护技术研究的主要目的，就是将深基坑支护技术运用到城市立体的发展之中[4]。探讨深基坑支护技术的应用，主要以城市中心区域的超高层建筑为例，高层主要采取钢筋混凝土，基础建设主要采取钢筋混泥土梁板筏基。

　　3.1勘察水文条件

　　在进行深基坑支护建设时，需要对施工环境的水文条件进行勘察[5]。针对超高层建筑，对于水文条件而言，应据实说明建筑工程的地下水状况，进而有效的定位施工的深度，以及钢筋环的位置，确保深基坑技术保护层的厚度。

　　3.2勘察地质结构

　　地质结构的勘察，需要明确工程位置的地形，进行地质土层的勘测，同时进行土体、岩土的对比，明确土体的稳定性。同时推断地基的承载标准值，进而确保超高层建筑施工的稳定。

　　3.3做好工程质量控制

　　超高层建筑，是采取钢筋混泥土进行施工，因此应做好工程质量控制。首先，应确保施工原材料满足施工的标准要求。其次，确保施工程序的高效、合理、有序性。在具体施工中，应确保护筒的中心、桩中心偏差值在50mm内，控制好泥浆、孔底沉渣厚度，应使埋深度不能小于设定的数值。同时还应确保水下浇筑混泥土的连续施工，进而确保施工各方面的顺利实施。

　　3.4确保施工支护的工作要点

　　支护工作的重要工具，就是锚杆。土层锚杆支护，可以有效的与土体进行有机结合，可以使建筑结构的稳定性大大提升，因此在支护工作中应重点进行实施操作。

　　4结语

　　基坑工程，是建筑工程的关键组成部分之一。深基坑施工的质量，直接的影响着超高层建筑的整体稳定性、安全性与持久性。深基坑施工技术，是工程顺利实施的保障，但在现实中深基坑施工技术，存在着技术的复杂性、多样性的问题，因此在未来我们更应加强对其技术的研究与认识，进而确保高层建筑的顺利施工。

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深基坑施工方案
1.1. 基坑排水、降水方法
　　在土方开挖过程中，当开挖底面标高低于地下水位的基坑(或沟槽)时，由于土的含水层被切断，地下水会不断渗入坑内。地下水的存在，非但土方开挖困难，费工费时，边坡易于塌方，而且会导致地基被水浸泡，扰动地基土，造成工程竣工后建筑物的不均匀沉降，使建筑物开裂或破坏。因此，基坑槽开挖施工中，应根据工程地质和地下水文情况，采取有效地降低地下水位措施，使基坑开挖和施工达到无水状态，以保证工程质量和工程的顺利进行。
　　基坑、沟槽开挖时降低地下水位的方法很多，一般有设各种排水沟排水和用各种井点系统降低地下水位两类方法，其中以设明(暗)沟、集水井排水为施工中应用最为广泛、简单、经济的方法，各种井点主要应用于大面积深基坑降水。
　　1.1.1. 集水坑排水法
　　一、排水方法
　　集水坑排水的特点是设置集水坑和排水沟，根据工程的不同特点具体有以下几种方法：
　　1．明沟与集水井排水
　　2．分层明沟排水
　　3．深层明沟排水。
　　4．暗沟排水
　　5．利用工程设施排水
　　二、排水机具的选用
　　基坑排水广泛采用动力水泵，一般有机动、电动、真空及虹吸泵等。选用水泵类型时，一般取水泵的排水量为基坑涌水量的1.5—2倍。当基坑涌水量Q<20m3／h，可用隔膜式泵或潜水电泵；当Q在20-60m3／h，可用隔膜式或离心式水泵，或潜水电泵；当Q>60 m3／h，多用离心式水泵。隔膜式水泵排水量小，但可排除泥浆水，选择时应按水泵的技术性能选用。当基坑涌水量很小，亦可采用人力提水桶、手摇泵或水龙车等将水排出。
　　1.1.2. 井点降水法
　　在地下水位以下的含水丰富的土层中开挖大面积基坑时，采用一般的明沟排水方法，常会遇到大量地下涌水，难以排干；当遇粉、细砂层时，还会出现严重的翻浆、冒泥、流砂现象，不仅使基坑无法挖深，而且还会造成大量水土流失，使边坡失稳或附近地面出现塌陷，严重时还会影响邻近建筑物的安全。当遇有此种情况出现，一般应采用人工降低地下水位的方法施工。人工降低地下水位，常用的为各种井点排水方法，它是在基坑开挖前，沿开挖基坑的四周、或一侧、二侧埋设一定数量深于坑底的井点滤水管或管井，以总管连接或直接与抽水设备连接从中抽水，使地下水位降落到基坑底0.5—1.0m以下，以便在无水干燥的条件下开挖土方和进行基础施工，不但可避免大量涌水、冒泥、翻浆，而且在粉细砂、粉土地层中开挖基坑时，采用井点法降低地下水位，可防止流砂现象的发生；同时由于土中水分排除后，动水压力减小或消除，大大提高了边坡的稳定性，边坡可放陡，可减少土方开挖量；此外由于渗流向下，动水压力加强重力，增加土颗粒间的压力使坑底土层更为密实，改善了土的性质；而且，井点降水可大大改善施工操作条件，提高工效加快工程进度。但井点降水设备一次性投资较高，运转费用较大，施工中应合理地布置和适当地安排工期，以减少作业时间，降低排水费用。
　　井点降水方法的种类有：单层轻型井点、多层轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点、无砂混凝土管井点以及小沉井井点等。可根据土的种类，透水层位置，厚度，土层的渗透系数，水的补给源，井点布置形式，要求降水深度，邻近建筑、管线情况，工程特点，场地及设备条件以及施工技术水平等情况，作出技术经济和节能比较后确定，选用一种或两种，或井点与明排综合使用。表1为各种井点适用的土层渗透系数和降水深度情况。可供选用参考。
　　表1各种井点的适用范围
项次 井点类别 土层渗透系数（m/d） 降低水位深度（m）
1 单层轻型井点 0.5—50 3-6
2 多层轻型井点 0.5—50 6-12
3 喷射井点 0.1—2 8—20
4 电渗井点 <0.1 根据选用的井点确定
5 管井井点 20-200 3—5
6 探井井点 5-25 >15
　　注：无砂混凝土管井点、小沉井井点适用于土层渗透系数10-250m／d，降水深度5-10m。
　　1.2. 边坡稳定
　　开挖基坑时，如条件允许可放坡开挖，与用支护结构支挡后垂直开挖比较，在许多情况下放坡开挖比较经济。放坡开挖要正确确定土方边坡，对深度5m以内的基坑，土方边坡的数值可从有关规范和文献上查出，对深基坑的土方边坡，有时则需通过边坡稳定验算来确定，否则处理不当就会产生事故。我国在深基坑边坡开挖方面发生过一些滑坡事故，有的虽然未滑坡，但产生了过大的变形，影响施工正常进行。对于有支护结构的深基坑，在进行整体稳定验算时，亦要用到边坡稳定验算的知识。
　　从理论上说，研究土体边坡稳定有两类方法，一是利用弹性、塑性或弹塑性理论确定土体的应力状态，二是假定土体沿着一定的滑动面滑动而进行极限平衡分析。
　　第一类方法对于边界条件比较复杂的土坡较难以得出精确解，国内外许多人在这方面进行不少研究工作，也取得一些进展，近年来还可采用有限单元法，根据比较符合实际情况的弹塑性应力应变关系，分析土坡的变形和稳定，一般称为极限分析法。
　　第二类方法是根据土体沿着假想滑动面上的极限平衡条件进行分析，一般称为极限平衡法。在极限平衡法中，条分法由于能适应复杂的几何形状、各种土质和孔隙水压力，因而成为最常用的方法。条分法有十几种，其不同之处在于使问题静定化所用的假设不同，以及求安全系数方程所用的方法不同。
　　1.3. 基坑土方开挖
　　高层建筑基坑工程的土方开挖，在设法解决了地下水和边坡稳定问题之后，还要解决土方如何开挖的问题，即选用什么方法、什么机械、如何组织施工等一系列问题。
　　在基坑土方开挖之前，要进行详细的施工准备工作，在开挖施工过程中要考虑开挖方法和人工开挖和机械开挖的配合问题，开挖后还要考虑对一些特殊地基的地基处理问题。
　　1.3.1. 施工准备工作　
　　基坑开挖的施工准备工作一般包括以下几方面内容：　
　　1．查勘现场，摸清工程实地情况。
　　2．按设计或施工要求标高整平场地。
　　3．做好防洪排洪工作。
　　4．设置测量控制网。
　　5．设置就绪基坑施工用的临时设施。
　　1.3.2. 机械和人工开挖
　　在开挖施工过程中人工开挖和机械开挖的配合问题一般要遵循以下几条原则和方法：
　　1．对大型基坑土方，宜用机械开挖，基坑深在5m内，宜用反铲挖土机在停机面一次开挖，深5m以上宜分层开挖或开沟道用正铲挖土机下入基坑分层开挖，或设置钢栈桥，下层土方用抓斗挖土机在栈桥上开挖，基境内配以小型推土机堆集土。对面积很大、很深的设备基础基坑或高层建筑地下室深基坑，可采用多层同时开挖方法，土方用翻斗汽车运出。
　　2．为防止超挖和保持边坡坡度正确，机械开挖至按近设计坑底标高或边坡边界，应预留80~50cm厚土层，用人工开挖和修坡。
　　3．人工挖土，一般采取分层分段均衡往下开挖，较深的坑(槽)，每挖1m左右应检查边线和边坡，随时纠正偏差。
　　4．对有工艺要求，深入基岩面以下的基坑，应用边线控制爆破方法松爆后再挖，但应控制不得震坏基岩面及边坡。
　　5．如开挖的基坑(槽)深于邻近建筑基础时，开挖应保持一定的距离和坡度，以免在施工时影响邻近建筑基础的稳定。如不能满足要求，应采取在坡脚设挡墙或支撑进行加固处理。
　　6．挖土时注意检查基坑底是否有古墓，洞穴，暗沟或裂隙、断层(对岩石地基)存在，如发现迹象，应及时汇报，并进行探查处理。　
　　7．弃土应及时运出，如需要临时堆土，或留作回填土，堆土坡角至坑边距离应按挖坑深度，边坡坡度和土的类别确定，干燥密实土不小于3m，松软土不小于5m。
　　8．基坑挖好后，应对坑底进行抄平，修整。如挖坑时有小部分超挖，可用素土、灰土或砾石回填夯实至与地基土基本相同的密实度。
　　9．为防止坑底扰动，基坑挖好后应尽量减少暴露时间，及时进行下一道工序的施工，如不能立即进行下一工序时，应预留15—30cm厚覆盖土层，待基础施工时再挖去。
　　1.3.3. 地基局部处理
　　对于基坑开挖过程中或开挖后遇到特殊地基问题要进行地基局部处理，以下介绍了几种特殊地基的局部处理方法。
　　一、 坑(填土，淤泥，墓穴)的处理
　　1 若松土坑在基槽中，且较小时， 将坑中软弱虚土挖除，使坑底见天然土为止，然后采用与坑底的天然土压塑性相近的土抖回填，当天然土为砂土时，用砂或级配砂回填，天然土为较密实的粘性土，则用3:7灰土分层夯实回填，天然土为中密可塑的粘性土或新近沉积粘性土，可用1:9或2:8灰土分层夯实回填。
　　2 若松土境较大且超过基槽边沿时，因各种条件限制，坑(槽)壁挖不到天然土层时，可将该范围内的基槽适当加宽，用砂土或砂石回填时，基槽每边均应按l1:h1=1:1坡度放宽，用l:9或2:8灰土回填时，基槽每边均应按l1:h1=0.5:1坡度放宽，用3:7灰土回填时，如坑的长度2m，基槽可不放宽，但灰土与槽壁接触处应夯实。
　　3 若松土坑较大且长度超过5m时，将坑中软弱土挖去，如坑底土质与一般槽底土质相同，可将基础落深，做1:2踏步与两端相接，每步不高于50cm，长度不小子100cm，如深度较大，用灰土分层回填夯实至坑(槽)底一平。
　　4 若松土坑较深，且大于槽宽或1.5m时，槽底处理完后，还应适当考虑是否需要加强上部结构的强度，常用的加强办法是；在灰土基础上l～2皮砖处（或混凝土基础内）、防潮层下1～2皮砖处及首层顶板处各配置3～4根φ8～12钢筋，跨过该松土坑两端各1m。
　　5 对地下水位较高的松土坑，将坑(槽)中软弱的松土挖去后，再用砂土或混凝土回填
　　二、 井或土井的处理
　　1水井，在基础附近将水位降低到可能限度，用中，粗砂及块石，卵石或碎砖等夯填到地下水位以上50cm．如有砖砌井圈时，应将砖井圈拆除至坑（槽）底以下1m或更多些， 然后用素土或灰土分层夯实回填至基底(或地坪底)。
　　2 桔井在距基础边沿5m以内，先用素土分层夯实，回填到地坪下1.5m处，将井壁四周砖圈拆除或松软部分挖去，然后用素土或灰土分层夯实回填。
　　3 枯井在基础下，条形基础3B或柱基2B范围内先用素土分层夯实，回填到基础底下2m处，将井壁四周较软部分挖去，有砖井圈时，将砖按规定拆除，热后用素土或灰土分层夯实回
　　4 井在房屋转角处，但基础压在井上部分不多时 除按以上办法回填处理外，还应对基础加强处理，如在上部设钢筋混凝土板跨越。当影响不大时，可采用从基础中挑梁的办法。
　　5 井在房屋转角处，且基础压在井上部分较多用挑梁的办法较困难或不经济时，则可将基础沿墙长方向向外延长出去，使延长部分落在天然土上，并使落在天然土上的基础总面积，不小于井圈范围内原有基础的面积，同时在墙内适当配筋或用钢筋混凝土梁加。
　　6 井巳淤填，但不密实可用大块石将下面软土挤紧，再用上述办法回填处理，若井内不能夯填密实时，则可在井砖圈上加钢筋混凝土盖封口，上部再回填处。
　　三、 局部软硬(高差)地基的处理
　　1若基础下局部遇基岩、旧墙基、老灰土、大块石或构筑物 尽可能挖除，以防建筑物由于局部落于较硬物上造成不均匀沉降而建筑物开裂，或将坚硬物凿去30～50cm深，再回填土砂混合物夯实。
　　2若基础部分落于基岩或硬土层上，部分落于软弱土层上。 采取在软土层上作混凝土或砌块石支承墙(或支墩)，或现场灌注桩直至基岩。基础底板配适当钢筋，或将基础以下基岩凿去30～50cm深，填以中、粗砂或土砂混合物作垫层，使能调整岩土交界部位地基的相对变形，避免应力集中出现裂缝，或采取加强基础和上部结构的刚度、来克服地基的不均匀变形。
　　3若基础落于高差较大的倾斜岩层上，部分基础落于基岩上，部分基础悬空。 则应在较低部分基岩上作混凝土或砌块石支承墙(墩)，中间用素土分层夯实回填，或将较高部分岩层凿去、使基础底板落在同一标高上，或在较低部分基岩上用低标号混凝土或毛石混凝土填充。
　　四、 橡皮土，古河、古湖泊的处理
　　1橡皮土处理：地基局部含水量很大趋近于饱和，夯拍后使地基土变成有颤动感觉的“橡皮土”。地基处理方法避免直接夯拍，可采用晾槽或掺石灰粉的办法降低土的含水量。如已出现橡皮土，可铺填一层碎砖或碎石将土挤紧，或将颤动部分的土挖除，填以砂土或级配砂石夯实。
　　　　2天然古河、古湖泊处理 根据其成因，有年代久远经过长期大气降水及自然沉实，土质较为均匀、密实，含水量20%左右，含杂质较少的古河、古湖泊。有年代近的土质结构较松散，含水量较大的、含较事碎块，有有机物的古河、古湖泊对年代久远的古何，古湖泊，土的承载力不低于相接天然土的，可不处理．对年代近的古河、古湖泊则应将松散含水量大的土挖除，视情况用素土或灰土分层夯实，或采用加固地基的措施。
　　　3人工古河，古湖泊处理分老填土和薪填土，老填土为长期生括填积而成，内含有砖瓦碎块，草木灰等杂物，土质较均匀、密实，稳定。新填土形成时间短，沉降未稳定，土中含有较多的砖瓦碎块、草木灰，炉渣譬，结构松散不均匀，含水量一般大于20%。老填土如承量力不低于同一地区天然土，可不予处理。新填土要将填土挖除，用素土或灰土分层夯实回填，或采用加固地基的措施。
　　　五、 流砂的处理 流砂现象，形成原因及处理方法
　　　基坑开挖深于地下水位0.5m以下时，在坑内抽水，有时坑底的土会成流动状态，随地下水涌起，边挖边冒，无法挖深的现象称为流沙，当坑外水位高于坑内抽水后的水位，坑外水压向境内移动的动水压力大于土颗粒的浸水浮重时，使土粒悬浮失去稳定，随水冲入坑内，从坑底涌起或两侧涌入，变成流动状态。如施工时强挖，抽水愈探，动水压力就愈大，流砂就愈严重。产生流砂的条件是，水力坡度愈大或砂土空隙度愈大，愈易形成流砂，砂土的渗透系数愈小，排水性能愈差时，愈易形成流砂，砂土中含有较多的片状矿物，如云母、绿泥石等，易形成流砂。采取措施的方法是“减小或平衡动水力”，使坑底土颗粒稳定，不受水压干扰。常用处理方糖有，a．安排在枯水期施工，使最高的地下水位不高于坑底0.5m；b. 采取水中挖土，即不抽水或少抽水，使基坑内水压与坑外水压基本平衡，缩小水头差距；c. 对于较重要或流砂严重的工程，可采用井点人工降低地下水位方法，将基坑和附近的地下水位降低至坑底以下，使坑底土面保持无水状态；d. 沿基坑周围打板桩，使深入到不透水层，以阻挡坑外水向坑内压入，减小坑内动水压力涌上。
　　1.4. 基坑支护体系的选型
　　　作为保证基坑开挖稳定的支护体系包括挡墙和支撑两部分，其中挡墙的主要作用是挡土，而支撑的作用是保证结构体系的稳定，若挡墙结构足够强，能够满足开挖施工稳定的要求，该支护体系中可以不设支撑构件，否则应当增加支撑构件（或结构）。对于支护体系组成中任何一部分的选型不当或产生破坏，都会导致整个支护体系的失败。因此，对挡墙和支撑都应给予足够的重视。
　　　1.4.1. 挡墙的选型
　　　工程中常用的挡墙结构有下列一些型式：
　　　　1 钢板桩
　　　　2 钢筋棍凝土板桩
　　3 钻孔灌注桩挡墙
　　　4 H型钢支柱(或钢筋混凝土桩支柱)、木挡板支护墙
　　　　5 地下连续墙
　　　　6 深层搅拌水泥土桩挡墙
　　　7 旋喷桩帷幕墙
　　　　除上述者外，还有用人工挖孔桩(我国南方地区应用不少)、预制打入钢筋混凝土桩等作为支护结构挡墙的。
　　　　支护体系挡墙的选型，涉及技术因素和经济因素，要从满足施工要求、减少对周围的不利影响、施工方便、工期短、经济效益好等几方面，并经过技术经济比较后方可加以确定，而且支护结构挡墙选型要与支撑选型、地下水位降低、挖土方案等配套研究确定。
　　1.4.2. 支撑结构的选型
　　　当基坑深度较大，悬臂的挡墙在强度和变形方面不能满足要求时，即需增设支撑系统。支撑系统分两类：基坑内支撑和基坑外拉锚。基坑外拉锚又分为顶部拉锚与土层锚杆拉锚，前者用于不太深的基坑，多为钢板桩，在基坑顶部将钢板桩挡墙用钢筋或钢丝绳等拉结锚固在一定距离之外的锚桩上。土层锚杆锚固多用于较深的基坑，具体详见“土层锚杆”一章。
　　　　以下为常用的几种支撑形式：
　　　　1 锚拉支撑
　　2 斜柱支撑
　　　3 短桩横隔支撑
　　　　4 钢结构支护
　　　　5 地下连续墙支护
　　　　6 地下连续墙锚杆支护
　　　7 挡土护坡桩支撑
　　　8 挡土护坡桩与锚杆结合支撑
　　9板桩中央横顶支撑
　　　10 板桩中央斜顶支撑
　　　11 分层板桩支撑
　　　1.5. 挡土支护结构体系计算
　　　　由于土体结构的复杂性及土参数的离散性或不确定性，使得挡土支护结构体系承受的荷载的分布规律比较复杂，因此要想达到跟上部结构相同的计算精度是比较困的，难甚至说是不可能的。
　　　近年来各国都有不同的计算方法和规范规定，但计算方法差异很大，用不同的计算方法，对挡土结构如桩长，弯距，拉杆荷载等计算，其结果相差可达50％，因为挡土结构的计算，不但涉及到计算理论和计算方法，还涉及到土的性质，水位高低，挖土深度，地面荷载和邻近建筑物等诸多因素，设计计算是比较复杂的。在我国还没有设计计算规范，因此，一个比较安全、稳定、经济合理的挡土支护设计，必须要求设计人员研究各种客观条件，掌握一些经验资料和试验研究资料，综合运用计算理论和方法来进行设计，就能得到比较合理的结果。

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城市地下岩土工程是岩土工程的一部分，是城市可持续发展，特别是我国大城市可持续发展所面临的诸多问题之一，更是摆在岩石力学工作者面前的新课题和新任务。

1 城市地下岩土工程是新世纪城市建设的重要环节
随着国民经济的高速发展，我国城市化水平正在快速提高，从1990年的18.96%提高到1997年末的28.9%。城市化水平的提高标志着城市工程建设的飞速发展。但是，我国城市建设基本上沿用“摊大饼”的粗放发展模式，给国民经济带来不应有的损失。主要是：
(1)城市范围无限制地外延扩展，耕地损失严重。据卫星遥感资料判断和测算，1986～1996年间，全国31个特大城市城区实际占地规模扩大50.2%，有的城市占地成倍增长。另据预测，至2010年，我国城市总数将从1996年的640座增加到1 000座，其结果是占用了大量耕地。到下世纪中叶，我国城市化水平将提高到65%左右，这意味着城市人口将比1990年增加7亿多人，按每个城市人口用地100 m2计，将占用耕地1亿多亩。土地问题是我国可持续发展的关键，城市人口急剧增长与地域规模的限制已成为城市发展的突出矛盾，城市 发展非走节约土地的集约化发展模式不可。
(2)城市人口密度大，形成了所谓的“城市综合症”。首先表现在城市交通阻塞，行车速度缓慢。例如北京市干道的平均车速比10年前降低50%以上，且正以年递减2 km/h的速度持续下降。上海、北京每公里道路的汽车拥有量相应为506辆与345辆，为发达国家大城市相应拥有量的1倍及至数倍。其次是，由于城市基础设施落后于城市面积的扩展和城市人口的增长，造成城市环境的恶化。当前我国城市环境形势日趋严重，大气污染日趋加剧，全国500多座城市大气质量达到一级标准的不到1%，酸雨面积超过国土面积的40%，重庆等城市尤为严重；城市污水80%未经处理排入江河；城市地下水受到污染；垃圾围城现象普遍；噪声污染普遍超标，建筑空间拥挤，城市绿地减少，生态恶化。
(3)城市总体抗灾抗毁能力偏低。在城市总体规划中，除防洪、防空外，目前尚缺少综合防灾的内容，城市基础设施的防灾措施处于空白。为了克服这方面的弊端，解决城市人口、环境、资源三大危机，医治“城市综合症”，实施城市可持续发展，世界发达国家都在把地下空间作为新的国土资源，开发利用城市地下空间，成为越来越受到重视的城市建设指导方针和发展方向。
城市功能空间能转入和宜转入地下的领域是很广阔的，包括商业、交通、部分市政设施、文化娱乐休闲、部分工业生产、仓储、防灾(避难)和救灾空间等。充分利用地下空间是城市立体化开发的最重要组成部分。它可以达到扩大空间容量、提高开发集约度、消除步车混杂、交通顺畅、商业更加繁荣，地面绿地增加，环境优美开敞，购物与休闲，娱乐相互交融的多功能效果，与向城市上空发展的模式相比，是一种更为合理的发展模式。
向地下要土地、要空间已成为城市建设发展的必然趋势，显示了无比的优越性。我国及国外大城市的地下商业城(街)、地下车库、地下影剧院、地下铁道、地下人防系统，是众所周知的城市地下工程。有的国家已开始实施和计划采用地下污水收集和处理设施、地下垃圾处理厂、地下超导磁直接储存电能、地下供热供冷系统、地下多功能公用隧道(共同沟)以及具有抗灾功能的地下空间系统。它们是未来城市建设的发展方向。

2 城市地下岩土工程的特点及难点
众所周知，地下岩土工程是一个具有悠久历史的领域。可以说自有人类以来就有岩土工程，特别是进入工业社会以后岩土工程处处存在，但是城市岩土工程，除了传统的地面房层工程外，地下岩土工程却是随着现代城市的兴起而发展的。经过最近几十年的实践，无论从设计、施工、设备和工艺，还是理论、技术和经验，都已达到相当高的水平，特别是深埋地下岩石工程，更是达到了较成熟的程度。
但是，城市地下岩土工程却具有与一般岩土工程不同的特点，主要是：多数埋深较浅。地面建筑、交通设施密集，地下管线多，开挖造成的影响大，地质条件复杂，多以土体为主，常有膨胀土、沙层、地下水，尤其是沿海沿江城市，淤土、软土的开挖难度更大。因此，城市地下岩土工程存在许多需要解决的特殊问题。主要是：
(1)浅埋、超浅埋暗挖施工技术。城市地下工程的埋深，不仅直接影响工程造价，而且关系到工程使用方便与否，因此，城市地下工程一般埋深较浅。在浅埋、特别是超浅埋的条件下，地下工程需要穿越建筑物和线路、街道，地面保护成为施工技术中的首要问题。
(2)复杂、恶劣环境下的开挖技术。诸如流砂层、膨胀土、高压缩性软土淤土、风化破碎岩石、高浓度瓦斯地层、大涌水、硫化氢、岩溶、高应力、地下管线、地面大车流量、大型载重车多、建筑物密集等等，都是地下岩土工程施工中的难题。
(3)大断面隧道开挖、支护技术。主要是地铁车站及商场、仓库、厅、室，其跨度尺寸达10 m以上。
(4)开挖影响控制技术。随着工程埋深的减小，开挖对地面的影响越来越大，在超浅埋条件下，开挖影响的控制与开挖方式、施工工艺、支护方法等众多因素有关，是地下工程施工中最为复杂的问题。

3 城市地下岩土工程的开挖技术及其适应条件
我国城市地下工程建设起步较晚，随着人防、地铁、地下商场、仓库、影剧院等大量工程的建设，特别是近年来的工程实践，城市地下空间开挖技术得到了长足发展和提高。我国城市地下隧道及井孔工程先后采用了明挖法、暗挖法、盖挖法、盾构法、沉管法、冻结法及注浆法等，这些技术有的已达到国际先进水平。
3.1 明挖法
明挖法具有施工简单、快捷、经济、安全的优点，城市地下隧道式工程发展初期都把它作为首选的开挖技术。其缺点是对周围环境的影响较大。
明挖法的关键工序是：降低地下水位，边坡支护，土方开挖，结构施工及防水工程等。其中边坡支护是确保安全施工的关键技术。主要有：
(1)放坡开挖技术。适用于地面开阔和地下地质条件较好的情况。基坑应自上而下分层、分段依次开挖，随挖随刷边坡，必要时采用水泥粘土护坡。
(2)型钢支护技术。一般使用单排工字钢或钢板桩，基坑较深时可采用双排桩，由拉杆或连梁连结共同受力，也可采用多层钢横撑支护或单层、多层锚杆与型钢共同形成支护结构。
(3)连续墙支护技术。一般采用钢丝绳和液压抓斗成槽，也可采用多头钻和切削轮式设备成槽。连续墙不仅能承受较大载荷，同时具有隔水效果，适用于软土和松散含水地层。
(4)混凝土灌注桩支护技术。一般有人工挖孔或机械钻孔两种方式。钻孔中灌注普通混凝土和水下混凝土成桩。支护可采用双排桩加混凝土连梁，还可用桩加横撑或锚杆形成受力体系。
(5)土钉墙支护技术。在原位土体中用机械钻孔或洛阳铲人工成孔，加入较密间距排列的钢筋或钢管，外注水泥砂浆或注浆，并喷射混凝土，使土体、钢筋、喷射混凝土板面结合成土钉支护体系。
(6)锚杆(索)支护技术。在孔内放入钢筋或钢索后注浆，达到强度后与桩墙进行拉锚，并加预应力锚固后共同受力，适用于高边坡及受载大的场所。
(7)混凝土和钢结构支撑支护方法。依据设计计算在不同开挖位置上灌注混凝土内支撑体系和安装钢结构内支撑体系，与灌注桩或连续墙形成一个框架支护体系，承受侧向土压力，内支撑体系在做结构时要拆除。适用于高层建筑物密集区和软弱淤泥地层。
3.2 暗挖法
适用于城市中不能采用明挖法施工的地方，亦适用于松散层及含水松散层地层。
一般应按照“新奥法”原理设计和施工，采用较强的初期支护，先注浆后开挖的方法。施工原则是：“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”。一般用30～50 mm钢管超前棚顶导管，然后注入水泥或化学浆，形成“结石体”，以增强围岩自稳能力。每次开挖进尺0.75 m左右，先进行环状开挖，留核心土，预喷5～8 cm混凝土，架拱架和钢筋网，再喷25～30 cm混凝土，形成初期支护，做防水层后再做二次衬砌。
暗挖法有单拱单跨和多拱多跨暗挖施工技术。北京地铁西单车站为多拱多跨。也有三连拱、四连拱、五连拱地铁车站、公路隧道和地下商场。北京天外天地下商场为五连拱结构。还有平直墙暗挖施工技术。国际上传统的暗挖法其顶部都是拱形结构，我国创造出平顶直墙超浅埋暗挖施工技术，如北京长安街过街道。
在岩石中进行暗挖施工时，一般采用钻爆法。为了保护围岩的自承能力，普遍采用光面爆破技术。为了减少对地面的振动影响，还采用微差爆破及合理设计爆破参数等减振技术。
3.3 盖挖法
指的是边坡支护为连续墙、混凝土灌注桩，其上为盖板所构成的框架结构，并在其保护下开挖及结构施工的方法。它具有快速、经济、安全的优点，是较明挖法对环境影响少，较暗挖法成本低的一种方法。适于市区高层建筑密集区。
盖挖法可分为由浅而深地逐层开挖、逐层做结构的盖挖逆作法以及依次开挖至底后再做结构的正作法两种。前者适用于地质条件复杂、开挖断面大的情况，后者反之。
3.4 盾构法
指的是全断面推动园筒状钢盾构进行开挖的方法。施工方法有人工、半机械及全机械化多种。盾构由液压千斤顶推进。用盾构法能完成直径几十厘米至十多米尺寸的隧道，以及双联、三联和四联盾构的大型工程。它适于稳定和不稳定松散含水地层。
从施工技术上看，盾构法有泥水盾构法、土压平衡法(可控制地面沉降)、开敞式机械化盾构、气压盾构、插刀盾构及混合盾构等多种。在岩石地层中，也可采用隧道掘进机(岩石盾构)。
此外，国内外还开发了称为“地老鼠”的非开挖技术，包括导向钻进、定向钻进、冲击矛、夯管、水平顶管及螺旋钻等。我国首都机场跑道下采用这种方法完成一次顶进�273 mm、壁厚8 mm、长110 m作为安装通讯电缆用的钢管。我国最长铺管长度可达500 m，最大铺管直径800 mm，铺设设备达到国际先进水平。
3.5 冻结法
地层冻结法是采用人工制冷固结不稳定松散砂土地层或软岩地层，并隔断地下水的施工方法。在拟开凿的地下工程周围钻凿一定数量的冻结孔，通过冻结管中的供液管，循环由制冷设备提供的低温盐水，使地层局部形成不透水且有一定强度能抵抗地压的冻结壁，并在其保护下进行开挖施工，工程完工后，冻结壁融化，地层岩土恢复原状。此法适用于松散含水地层，已在煤矿广泛采用。上海地铁1#线、2#线的联结通道及泵站、上海杨树浦水厂泵站基坑、北京地铁大北窑区间隧道等复杂高难地段，均用此法获得成功，并首次试成水平冻结技术及液氮快速冻结技术。
3.6 沉管(箱)法
沉管(箱)法是采用将事先预制的钢筋混凝土结构，焊封头部钢板、然后放水浮运沉入到设计的位置来建造水下岩土工程的方法。国外及我国煤矿均有大量施工实例。广州珠江隧道采用了这种方法。适于修建过江、过海隧道的水中部分及浅表土层中的竖井施工。
3.7 钻井法
钻井法是一种用途广泛、技术先进的岩土井、孔施工方法，其全部开挖工程在地面操作，工人不需“入地”，劳动强度小，它是通过专门的大直径钻机(我国最大钻井直径9.3 m)驱动钻杆及钻头钻进，泥浆护壁，压气排渣，井壁漂浮下沉，壁后充填固井等工序，一次超前钻进，分级扩孔成井。我国煤矿已成功采用此法完成47个深井井筒。此外还有由下而上施工的反井钻进技术。钻井法在我国矿山、铁路、交通、国防、水电等复杂及水下岩土工程中得到成功应用。
3.8 注浆法
注浆法指的是通过注浆设备以选定的注浆工艺利用钻孔进行岩土加固的一种施工技术。它早就被广泛应用。根据注浆材料不同有单液和双液注浆，水泥注浆、粘土水泥和化学材料注浆；根据注浆机具不同有重力注浆和压力注浆，有渗透注浆和喷射注浆等。
近年来发展起来的高压喷射注浆法，在岩土工程的加固和治水中更是发挥了独特作用，例如高压旋喷桩法、高压定喷墙法以及水平旋喷法。三重管高压旋喷桩法在上海地铁1#线的施工中，对淤泥地层进行帷幕堵水、防渗加固，效果十分理想。高压旋喷桩与灌注桩结合法在高层建筑地基基坑护坡工程中更是得到广泛应用。

4 城市地下岩土工程中的开挖影响及环境保护
城市地下岩土工程中的开挖影响指的是开挖引起的围岩移动与地面沉降，不包括其它扰民影响。地下开挖必然会在其周围岩土体中引起位移与变形。由于开挖深度小，其影响必然要波及到地面上，但由于开挖宽度有限，其影响也是可以控制的。影响的程度与范围，取决于众多因素。对于浅理、超浅埋隧道式开挖工程，主要取决于开挖方式、断面跨度、导坑形式、机具、支护方式与时机、构件刚度、回填、地面载荷(动、静载)、岩土体性质及地下水抽排等。
据实测研究，隧道式开挖引起的地面沉降，其横剖面一般呈盆状，大体上用可概率积分曲线来描述。
对于浅埋和超浅埋隧道式开挖引起的地面沉降，其最大下沉值大致由开挖空间支护前的下沉、地下水抽排引起的下沉以及开挖空间支护后的下沉等构成。这些下沉可通过采取一定的减沉措施减少到最小程度。从北京、上海和广州等城市的地铁施工实例结果看，北京地铁“复—八线”两侧高大建筑物累计下沉量最大仅为2.5 mm，北京地铁西单车站正上方累计地表最大下沉量也未超过30 mm；广州地铁有一段隧道横穿市区主干道天河路，隧道顶距路面7 m，地层为饱含水细砂层，地下密布有供水管、污水管及电缆线，地面昼夜车流量约12万辆，还有载重30～60 t大型集装箱运输车快速通过。开挖后，据对128个测点观测，最大下沉为20.7 mm，低于国际上地面沉降控制标准。
根据国内外浅埋开挖实践，地面减沉的措施有：
(1)围岩预加固。为了加固软弱和松散岩、土体，一般采取导坑或全断面预注浆。对于软弱或破碎岩体，采用单液或双液压力预注浆；对于松散土体，采用单液或双液高压旋喷预注浆。
(2)强力支护。包括预支护、提高支护构件刚度及壁后充填等。预支护有管棚和插板两种方法。管棚钻孔深度受导坑尺寸限制，可兼作注浆管，适用条件广泛。插板需用千斤顶顶进，具有防水效果，但不能用于卵石地层。及时支护可以有效减少支护前的下沉。锁脚锚管是用于分步支护构件基础的稳定，为下部开挖与支护安装创造良好条件，减少上部支护构件的沉降。提高支护构件刚度可以减少支护后的下沉。壁后充填是减少支护构造与岩土体之间空隙的有效措施，在一次支护和二次支护后采用小导管注浆法进行充填。
(3)分步开挖，及时支护。实践证明，分步开挖、及时支护可以有效地减少围岩及地面下沉。例如北京长安街过街道，跨度大(开挖跨度11.6 m)、超浅埋(表土厚度仅0.6～1.0 m)、有动载、地下管线多，为了减少地面下沉，采用“中洞法”分步施工，地面下沉减到24 mm，效果良好。
(4)降水—回灌技术，是治理地下水和减少地面下沉的有效方法，已在北京地铁施工中推广应用。一般是“浅抽深灌”或“前抽后灌”。据北京地铁“复—八线”实测，采用此法后其两侧高大建筑物下沉未超过2.5 mm。
值得研究的是，近年来我国试验成功的“高水速凝材料”，具有快速固结含水砂层的性能。如能在地下工程中进行试验，对于阻隔地下水渗入施工空间，将具有良好的应用前景。

5 国外地下岩土工程开挖技术的新进展
(1)全过程机械化。从护坡、土方开挖、结构施工，包括暗挖法施工的拱架安装、喷射混凝土、泥浆配制和处理等工序的机械化，同时采用计算机技术进行监控，从而保证了施工安全、快速施工和优良的工程质量。
(2)盾构法得到较大发展。近30年内英、美、法、日等国大量采用盾构施工技术，日本已生产盾构近万台，用于地铁、铁路、公路，水工及管网施工，已出现双联、三联、四联盾构，能完成三跨地铁车站，开挖宽度达17 m。日本正设想设计直径80 m的盾构，在地下建造人造太阳和住宅区。
(3)微型盾构和非开挖技术已广泛应用。主要用于建造各种直径的雨、污水、自来水管道和电缆管道。微型盾构就是直径2 m以下的盾构。刀盘掘进，遥控和卫星定位控制方向和坡度，然后安装管片。非开挖技术就是采用微型钻机，通过切割轮成孔，退回钻杆后安装管线或电缆。
(4)预砌块法施工技术。拱圈是在土方开挖后采用拼装机安装，管片上留有注浆孔，衬砌拼装完成后，由注浆孔向壁后注浆，堵塞空隙，增强围岩与衬砌的共同作用。法国用此法施工的最大单拱跨度达24.48 m。
(5)预切槽法施工技术。意、法等国制造了一种地层预切槽机，采用链条沿拱圈将地层切割出一条宽15 cm，长4～5 m的槽缝，然后向槽缝内喷射混凝土，并在其保护下开挖土方，做防水层及二次衬砌，形成隧道。
(6)顶管大管棚法。修建地铁车站时，在顶管内灌混凝土，形成大管棚，再在其保护下进行暗挖施工。
(7)微气压暗挖法。就是在具有1个大气压以下的压缩空气环境下，按照“新奥法”原理进行施工。优点是可以排出地下水，保证工作面干燥；由于气压存在，可减少地面沉降；还可降低衬砌成本。
(8)数字化掘进，又称计算机化掘进(Data drilling，Computerised drilling)，应用于硬岩工程的开挖。在数字化掘进时，钻杆的推进是程序化的，从一个洞到另一个洞也是自动的。掘进机手可以同时管理3套钻杆，其作用是监督钻杆的运动，必要时予以调整。孔位、孔深和掘进序列预先已在掘进机的计算机软件中安排，掘进方向由激光束控制，实现了孔的严格定位，从而可以实现掘进工艺的最优化以及曲线隧道的掘进。数字化掘进的优点是：控制隧道掘进的超挖；实现掘进方案的优化；消除了工作面上的人工测量。

作者简介 刘天泉 教授，院士，1927年生，1958年毕业于波兰克拉科夫矿冶学院采矿系，获硕士学位，1959年起至今，在煤炭科学研究总院从事地下开挖影响理论与控制技术研究工作。地址：北京市和平里煤炭科学研究总院，邮码：100013。
作者单位：刘天泉（中国工程院院士，煤炭科学研究总院）
钱七虎（中国工程院院士，总参军事科学技术委员会）

参 考 文 献

1 城市地下空间开发利用设计与施工技术.中国建筑科学研究院，1998(8)
2 钱七虎.可持续城市化与地下空间开发利用.世界科技研究与发展，1998(10)
3 邵根大.北京地下铁路建设中最新的技术进步.北京地铁建设，1994(5)
4 侯景岩等.北京地铁工程降水—回灌技术研究.北京地铁建设，1996(4)
5 洪伯潜等.地下工程特殊施工技术.能源与矿业工程学部学术报告汇编，1998
6 傅同雷.从广州地铁施设中探求防止地面下沉的方法.北京地铁建设，1996(3)

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公路工程中软土地区路基处理措施

　摘要：修建在软土地区的路基，主要是路堤填筑荷载引起软基滑动破坏的稳定问题和大量且时间长的沉降问题。本文为了减少软土路基出现的问题，总结了几种软土路基的处理措施。
　　关键词：软土地区；路基；处理措施
　　中图分类号：U231文献标识码： A
　　1 前言
　　淤泥、淤泥质土及天然强度低、压缩性高、透水性小的一般黏土统称为软土[1]。软土地区的路基特点是强度低、变形量大且持续时间长，含水量高
且透水性差。修建在软土地区的路基，会出现一系列的问题，如路基滑动破坏的稳定问题，沉降问题。因此，必须对软基进行处理，才能满足工程需要。为了解决软
土路基问题，本文总结了几种软土路基的处理措施。
　　2 软土路基的处理措施
　　2.1 表层处理法
　　（1）砂垫层
　　在软土层顶面铺砂垫层，主要起浅层水平排水作用，使软土在路堤自重的压力作用下，加速沉降发展，缩短固结时间。但对基底应力分布和沉降量的大小无显著影响。
　　砂垫层用于路堤高度小于2倍极限高度（在天然软土地基上，基底不作特殊加固处理而用快速施工方法修筑路堤的填筑最大高度）软土层及其硬壳较
薄，或软土表层渗透性很低的硬壳等情况。亦可用于软土层稍厚但具有双面排水条件的地基[2]。有排水砂垫层、换土砂垫层、砂垫层和土工布混合使用等形式。
　　（2）反压护坡道
　　在路堤两侧填筑一定宽度和高度的护道，以改善路堤荷载方式来增加抗滑力，使路堤下软基向两侧隆起的趋势得到平衡，从而保证路堤的稳定性。
　　反压护道用于路堤高度不大于1.5～2倍的极限高度，非耕作区和取土不太困难的地区。
　　 （3）土工聚合物处治
　　① 土工布
　　土工布铺设于路堤底部，在路基自重作用下受拉产生抗滑力矩，提高路基稳定性。土工布在软土地基加固中的作用包括排水、隔离、应力分散和加筋补强。土工布连接一般采用搭接或缝接法。缝接法有一般缝法、丁缝法和蝶形法。
　　② 土工格栅
　　土工格栅加固土的机理在于格栅与土的相互作用，一般可归纳为格栅表面与土的摩擦作用、格栅孔眼对土的锁定作用和格栅肋的被动抗阻作用[3]。
三种作用均能充分约束土的颗粒侧向位移，从而大大地增加了土体的自身稳定性，对土的加固效果，明显高于其他土木织物，可迅速提高地基承载力，加快施工进
度，控制软基地段沉降量发展，缩短工期，使公路及早投入使用。
　　2.2 换填法
　　换填法一般适用于地表下0.5～3.0m之间的软土处治。
　　（1）开挖换填法

　　将软弱地基层全部挖除或部分挖除，用透水性较好的材料（如砂砾、碎石、钢渣等）进行回填。该方法简单易行，也便于掌握。对于软基较浅（1～2m）的泥沼地特别有效。但对于深层软基处理，要求沉降控制较严的路基、桥涵构造物、引道等，应考虑采用其他方法。
　　（2）抛石挤淤法
　　在路基底部抛投一定数量片石，将淤泥挤出基底范围，以提高地基的强度。这种方法施工简单、迅速、方便，适用于常年积水的洼地，排水困难，泥炭
呈流动状态，厚度较薄，表层无硬壳，片石能沉达底部的泥沼或厚度为3～4m的软土；在特别软弱的地面上施工由于机械无法进入，或是表面存在大量积水无法排
除时；石料丰富、运距较短的情况。
　　（3）爆破排淤法
　　将炸药放在软土或泥沼中爆炸，利用爆炸时的张力作用，把淤泥或泥沼扬弃，然后回填强度较高的渗水性土壤，如砂砾、碎石等。爆破排淤较一般方法换填深度大、工效较高，软土、泥沼均可采用。
　　 爆破排淤法用于当淤泥（泥炭）层较厚，稠度大，路堤较高和施工期紧迫时；路段内没有桥涵等构造物，路基承载力均衡一致，因整体沉降对道路不会产生破坏，也可考虑换填。但对桥涵构造物及两侧引道等，应考虑采用其他方法。
　　2.3 重压法
　　（1）堆载预压法
　　 在软基上修筑路堤，通过填土堆载预压，使地基土压密、沉降、固结，从而提高地基强度，减少路堤建成后的沉降量。进行预压的荷载超过设计的道路工程荷载，称为超载预压；预压荷载等于道路工程荷载，称为等载预压。
　　（2）其他重压法
　　① 真空预压法
　　利用大气压强0.098Mpa等效堆载预压法对软基进行加固。即依靠真空抽气设备，使密封的软弱地基产生真空负压力，使土颗粒间的自由水，空
气沿着纵向排水通道，上升到软基上部砂垫层内，由砂垫层过滤再排到软基密封膜以外，从而使土体团结。该法适用于含水量高、孔隙比大、强度低、渗透系数和固
结系数均较小的黏土。
　　 ② 真空预压加堆载预压法
　　 堆载预压和真空预压方法两种方法的结合，原理与真空预压相同，但加载更大，预压时间缩短了一半。
　　2.4 垂直排水固结法
　　利用砂井、袋装砂井、塑料排水板增加土层竖向排水途径，缩短排水距离、加速地基固结。
　　（1）砂井
　　 用振动打桩机、柴油打桩机（冲击式和振动式）以及下端装有活瓣钢桩靴的桩管将砂（含泥量不大3%）或砂和角砾混合料（含泥量不大于5%）灌入形成砂井。在施工时考虑避免“缩颈”和减少对土的扰动。
　　砂井适用于软土层厚度大于5m的条件，最大有效处理深度18m。
　　（2）袋装砂井
　　
主要用导管式振动打桩机（在行进方式上普遍采用的有轨道门架式、履带臂架式、吊机导架式等），选用聚丙烯或其他适用的编织料制成的袋，采用渗水率较高的
中、粗砂（大于0.5mm的砂的含量宜占总重的50%以下，含泥量不应大于3%，渗透系数不应小于5×10-3cm/s）制成砂袋。砂袋砂井按整平原地面
→摊铺下层砂垫层→机具定位→打入套管→沉入砂袋→拔出套管→机具移位→埋砂袋头→摊铺上层砂垫层的施工工艺流程进行。
　　（3）塑料排水板
　　
用插板机或与袋装砂井打设机共用（将圆形套管换成矩形套管）打设。按整平原地面→摊铺下层砂垫层→机具就位→塑料排水板穿靴→插入套管→拔出套管→割断塑
料排水板→机具移位→摊铺上层砂垫层的施工工艺程序进行。振动打设工艺。锤击振力大小，根据每次打设根数、导管断面大小、入土长度和地基均匀程度确定。
　　2.5 其他软基处理施工技术
　　（1）旋喷桩
　　
根据固化剂喷入的形态（浆液或粉体），采用不同的施工机械组合。用水泥、生石灰、粉煤灰等作为加固料。利用工程钻机，将旋喷注浆管置入预定的地基加固深
度，通过钻杆旋转，徐徐上升，将预先配置好的浆液以一定的压力从喷嘴喷出，冲击土体，使土和浆液搅拌成混合体，形成具有一定强度的人工地基，最大有效处理
深度20m。
　　（2）粒料桩
　　主要用振动器、吊机或施工专用平车和水泵，将砂、碎石、砂砾、废渣等粒料（粒径宜为20～50mm，含泥量不应大于10%）加入振密。按整平地面→振冲器就对对中→成孔→清孔→加料振密→关机停水→振冲器移位的施工工艺程序进行。
　　选择振冲器型号应与桩径、桩长及加固工程离周围建筑物距离相适应。应配备使用的供水设备，出水口压应为400～600kPa，流量20～30m3/h。起重机械起吊能力应大于100～200kN。
　　（3）生石灰桩
　　
主要用振冲器、吊机或施工专用步履式、门架式振动沉桩设备。配备适用的空压机，起重机械起吊能力应大于100～200kN。使用材料为生石灰（颗粒直径不
超过30mm要求填充材料要密实）。按整平地面→振冲器就位对中→成孔→空气压缩机注入生石灰→边振动边拔出套管→振动器移位→封紧生石灰桩孔的施工工艺
程序进行。
　　 选择振冲器型号应与桩径、桩长及加固工程离周围建筑物距离相适应。
　　参考文献
　　[1] JTG F80/1-2004.公路工程质量检验评定标准[S].
　　[2] JTJ017-96.公路软土地基路基设计与施工技术规范[S].
　　[3] 俞伯汀，孙红月，尚岳全，等．浙江下山滑坡特征及稳定性分析 [J]．岩石力学与工程学报，2006，25(SI)：2875～2881．