城市地下岩土工程發展的背景

都會地下岩土工程是岩土工程的一部分，是都會可持續開展，特別是我國多數會可持續開展所面對的諸多成績之一，更是擺在岩石力學任務者面前的新課題跟新任務。 1 都會地下岩土工程是新世紀都會建立的重要環節 隨着公平易近經濟的高速開展，我首都會化程度正在疾速進步，從1990年的18.96%進步到1997歲終的28.9%。都會化程度的進步標記着都會工程建立的飛速開展。但是，我首都會建立基本上因襲「攤大年夜餅」的集約開展形式，給公平易近經濟帶來不該有的喪掉。重如果： (1)都會範疇無窮制地外延擴大年夜，耕地喪掉嚴重。據衛星遙感材料斷定跟測算，1986～1996年間，世界31個特多數會城區現實佔地範圍擴大年夜50.2%，有的都會佔地成倍增加。另據猜測，至2010年，我首都會總數將從1996年的640座增加到1 000座，其成果是佔用了大年夜量耕地。到來世紀中葉，我首都會化程度將進步到65%閣下，這意味着都會人口將比1990年增加7億多人，按每個都會人口用地100 m2計，將佔用耕地1億多畝。地皮成績是我國可持續開展的關鍵，都會人口急劇增加與地區範圍的限制已成為都會開展的凸起抵觸，都會 開展非走節儉地皮的集約化開展形式弗成。 (2)都會人口密度大年夜，構成了所謂的「都會綜合症」。起首表示在都會交通梗阻，行車速度遲緩。比方北京市幹道的均勻車速比10年前降落50%以上，且正以年遞減2 km/h的速度持續降落。上海、北京每公里道路的汽車擁有量響應為506輛與345輛，為興旺國度多數會響應擁有量的1倍及至數倍。其次是，因為都會基本設備掉落隊於都會道積的擴大年夜跟都會人口的增加，形成都會情況的好轉。以後我首都會情況局勢日趨嚴重，大年夜氣污染日趨加劇，世界500多座都會大年夜氣品質達到一級標準的不到1%，酸雨面積超越國土面積的40%，重慶等都會尤為嚴重；都會污水80%未經處理排入江河；都會地下水遭到污染；渣滓圍城景象廣泛；噪聲污染廣泛超標，制作空間擁堵，都會綠地增加，生態好轉。 (3)都會總體抗災抗毀才能偏低。在都會總體打算中，除防洪、防空外，現在尚缺乏綜合防災的內容，都會基本設備的防災辦法處於空白。為了克服這方面的弊病，處理都會人口、情況、資本三大年夜危機，醫治「都會綜合症」，履行都會可持續開展，世界興旺國度都在把地下空間作為新的國土資本，開辟利用都會地下空間，成為越來越遭到器重的都會建立領導目標跟開展偏向。 都會功能空間能轉入跟宜轉上世界的範疇是很廣闊的，包含貿易、交通、部分市政設備、文化文娛休閑、部分產業出產、倉儲、防災(避難)跟救災空間等。充分利用地下空間是都會破體化開辟的最重要構成部分。它可能達到擴大年夜空間容量、進步開辟集約度、打消步車混淆、交通行暢、貿易愈加繁華，空中綠地增加，情況精美開敞，購物與休閑，文娛相互融合的多功能後果，與向都會上空開展的形式比擬，是一種更為公道的開展形式。 向地下要地皮、要空間已成為都會建立開展的必定趨向，表現了無比的優勝性。我國及海外多數會的地下貿易城(街)、地下車庫、地下影劇院、地下鐵道、地下人防體系，是家喻戶曉的都會地下工程。有的國度已開端履行跟打算採用地下污水收集跟處理設備、地下渣滓處理廠、地下超導磁直接儲存電能、地下供熱供冷體系、地下多功能公用地道(獨特溝)以及存在抗災功能的地下空間體系。它們是將來都會建立的開展偏向。 2 都會地下岩土工程的特點及難點 家喻戶曉，地下岩土工程是一個存在長久歷史的範疇。可能說自有人類以來就有岩土工程，特別是進入產業社會以後岩土工程到處存在，但是都會岩土工程，除了傳統的空中房層工程外，地下岩土工程倒是隨着現代都會的掘起而開展的。經過近來多少十年的現實，無論從計劃、施工、設備跟工藝，還是現實、技巧跟經驗，都已達到相稱高的程度，特別是深埋地下岩石工程，更是達到了較成熟的程度。 但是，都會地下岩土工程卻存在與一般岩土工程差其余特點，重如果：少數埋深較淺。空中制作、交通設備轆集，地下管線多，開挖形成的影響大年夜，地質前提複雜，多以土體為主，常有收縮土、沙層、地下水，尤其是沿海沿江都會，淤土、軟土的開挖難度更大年夜。因此，都會地下岩土工程存在很多須要處理的特別成績。重如果： (1)淺埋、超淺埋暗挖施工技巧。都會地下工程的埋深，不只直接影響工程造價，並且關係到工程利用便利與否，因此，都會地下工程一般埋深較淺。在淺埋、特別是超淺埋的前提下，地下工程須要穿越制作物跟線路、街道，空中保護成為施工技巧中的重要成績。 (2)複雜、惡劣情況下的開挖技巧。諸如流砂層、收縮土、高緊縮性軟土淤土、風化粉碎岩石、高濃度瓦斯地層、大年夜涌水、硫化氫、岩溶、高應力、地下管線、空中大年夜車流量、大年夜型載重車多、制作物轆集等等，都是地下岩土工程施工中的困難。 (3)大年夜斷面地道開挖、支護技巧。重如果地鐵車站及煩忙煩忙、客棧、廳、室，其跨度尺寸達10 m以上。 (4)開挖影響把持技巧。隨着工程埋深的減小，開挖對空中的影響越來越大年夜，在超淺埋前提下，開挖影響的把持與開挖方法、施工工藝、支護方法等眾多要素有關，是地下工程施工中最為複雜的成績。 3 都會地下岩土工程的開挖技巧及其順應前提 我首都會地下工程建立起步較晚，隨着人防、地鐵、地下煩忙煩忙、客棧、影劇院等大年夜量工程的建立，特別是頻年來的工程現實，都會地下空間開挖技巧掉掉落了長足開展跟進步。我首都會地下地道及井孔工程先後採用了明挖法、暗挖法、蓋挖法、盾構法、沉管法、凍結法及注漿法等，這些技巧有的已達到國際進步程度。3.1 明挖法 明挖法存在施工簡單、快捷、經濟、保險的長處，都會地下地道式工程開展初期都把它作為首選的開挖技巧。其毛病是對四周情況的影響較大年夜。 明挖法的關鍵工序是：降落地下水位，邊坡支護，土方開挖，構造施工及防水工程等。其中邊坡支護是確保保險施工的關鍵技巧。重要有： (1)放坡開挖技巧。實用於空中廣闊跟地下地質前提較好的情況。基坑應自上而下分層、分段順次開挖，隨挖隨刷邊坡，須要時採用水泥粘土護坡。 (2)型鋼支護技巧。一般利用單排工字鋼或鋼板樁，基坑較深時可採用雙排樁，由拉杆或連梁貫穿連接獨特受力，也可採用多層鋼橫撐支護或單層、多層錨桿與型鋼獨特構成支護構造。 (3)持續牆支護技巧。一般採用鋼絲繩跟液壓抓鬥成槽，也可採用多頭鑽跟切削輪式設備成槽。持續牆不只能承受較大年夜載荷，同時存在隔水後果，實用於軟土跟鬆散含水地層。 (4)混凝土灌注樁支護技巧。一般有人工挖孔或機器鑽孔兩種方法。鑽孔中灌注壹般混凝土跟水下混凝土成樁。支護可採用雙排樁加混凝土連梁，還可用樁加橫撐或錨桿構成受力體系。 (5)土釘牆支護技巧。在原位土體頂用機器鑽孔或洛陽鏟人工成孔，參加較密間距陳列的鋼筋或鋼管，外注水泥砂漿或注漿，並放射混凝土，使土體、鋼筋、放射混凝土板面結剖析土釘支護體系。 (6)錨桿(索)支護技巧。在孔內放入鋼筋或鋼索後注漿，達到強度後與樁牆停止拉錨，並加預應力錨固後獨特受力，實用於高邊坡及受載大年夜的場合。 (7)混凝土跟鋼構造支撐支護方法。根據計劃打算在差別開挖地位上灌注混凝土內支撐體系跟安裝鋼構造內支撐體系，與灌注樁或持續牆構成一個框架支護體系，承受側向土壓力，內支撐體系在做構造時要撤除。實用於高層制作物轆集區跟脆弱淤泥地層。3.2 暗挖法 實用於都會中不克不及採用明挖法施工的處所，亦實用於鬆散層及含水鬆散層地層。 一般應按照「新奧法」道理計劃跟施工，採用較強的初期支護，先注漿後開挖的方法。施工原則是：「管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測」。一般用30～50 mm鋼管超前棚頂導管，然後注入水泥或化學漿，構成「結石體」，以加強圍岩自穩才能。每次開挖進尺0.75 m閣下，進步行環狀開挖，留核心土，預噴5～8 cm混凝土，架拱架跟鋼筋網，再噴25～30 cm混凝土，構成初期支護，做防水層後再做二次襯砌。 暗挖法有單拱單跨跟多拱多跨暗挖施工技巧。北京地鐵西單車站為多拱多跨。也有三連拱、四連拱、五連拱地鐵車站、公路地道跟地下煩忙煩忙。北京天外環宇下煩忙煩忙為五連拱構造。另有平直牆暗挖施工技巧。國際上傳統的暗挖法其頂部都是拱形構造，我國發明出平頂直牆超淺埋暗挖施工技巧，如北京長安街過街道。 在岩石中停止暗挖施工時，一般採用鑽爆法。為了保護圍岩的自承才能，廣泛採用光面爆破技巧。為了增加對空中的振動影響，還採用微差爆破及公道計劃爆破參數等減振技巧。3.3 蓋挖法 指的是邊坡支護為持續牆、混凝土灌注樁，其上為蓋板所構成的框架構造，並在其保護下開挖及構造施工的方法。它存在疾速、經濟、保險的長處，是較明挖法對情況影響少，較暗挖法本錢低的一種方法。適於市區高層制作轆集區。 蓋挖法可分為由淺而深地逐層開挖、逐層做構造的蓋挖逆作法以及順次開挖至底後再做構造的正作法兩種。前者實用於地質前提複雜、開挖斷面大年夜的情況，後者反之。3.4 盾構法 指的是全斷面推動園筒狀鋼盾構停止開挖的方法。施工方法有人工、半機器及全機器化多種。盾構由液壓千斤頂推動。用盾構法能實現直徑多少十厘米至十多米尺寸的地道，以及雙聯、三聯跟四聯盾構的大年夜型工程。它適於牢固跟不牢固鬆散含水地層。 從施工技巧上看，盾構法有泥水盾構法、土壓均衡法(可把持空中沉降)、開敞式機器化盾構、氣壓盾構、插刀盾構及混淆盾構等多種。在岩石地層中，也可採用地道掘進機(岩石盾構)。 其余，國內外還開辟了稱為「地老鼠」的非開挖技巧，包含導向鑽進、定向鑽進、衝擊矛、夯管、程度頂管及螺旋鑽等。我國首都機場跑道下採用這種方法實現一次頂進