第1篇 土木,岩土,地基基础,基坑边坡,隧道立井生产实习报告范文论文
土木,岩土,地基基础,基坑边坡,隧道立井生产实习论文
前言
第一部分 隧道与地下工程
第一节 概述
隧道和地下工程随着我国经济和人民生活水平的提高而进一步发展和推广。隧道和地下工程已经是解决我国交通和工业的和很有前景的一门科学。
隧道是一种地下工程结构物，通常是指修筑在地下或山体内部，两端有出入口，供车辆、行人、水流及管线通过的通道。隧道一般包括交通运输方面的铁路、公路、航运和人行隧道；城市地下铁路和海底、水底隧道；军事工程方面的各种国防坑道；水利发电工程方面的各种水工隧道或隧洞等。
隧道工程是指从事研究和建造各种隧道的规划、勘测、设计、施工和养护的一门应用科学和工程技术，它是土木工程的一个分支。
目前，大部分隧道的设置以交通运输为主要目的，穿越山岭、河流、港湾等障碍，修建地下铁道，缩短交通线路，改善线形，可提到车辆行驶速度，以获得良好的经济效益和社会效益。除此之外，在水电工程中设置各类水工隧道可实现引水、排水、通风等目的；在市政工程中，设置各类公共隧道可实现污水排放、管线铺设等目的。隧道的这些功能，决定了其一般在长度方向上有较大的尺寸，多数长度为几千米道几十千米，有的甚至更长。而横断面的尺寸则相对较小，一般仅几米到几十米。断面较小的隧道，一般不作为交通设施，仅用于污水排放和水、气管道、电缆、通讯线路等敷设用途，这些通道常常也被称为隧硐、导沟、管沟等。断面较大、长度较短的隧道所形成的地下空间，一般有其专用功能，如作为地下变电站、地下停车场、地下仓库、地下广场等。
隧道之所以在近几年迅猛的发展，是因为它有独特的优点：
首先，利用隧道可以实现各种运输线路直线等穿越山岭而不必盘山绕岭。
其次，隧道还可以改善线路中的车辆运行情况和提高线路的运行能力。
其三，隧道是一项隐蔽在地下、水下或山体内部的重要结构。
其四，隧道在具有以上功能的同时，还存在有另一重要特点就是它不占据地面空间，这等于无形中增加了城市的有效面积，对于人口拥挤、道路密集、交通繁忙的城市来说，无疑是十分重要的。
最后，城市地下隧道的兴起，也带动了整个城市地下工程的发展。
隧道是地下工程的一种，而矿井和巷道同样是地下工程的重要组成部分。矿井的建设和施工比隧道更困难，因为它位于较深的地下，地质条件更复杂和施工技术不完善！
我们这次实习，主要是焦晋高速隧道工程和赵固煤矿的矿井建设。
第二节 隧道工程
我们这次实习地点是焦晋高速的隧道工程，特别是牛郎河隧道，它是焦晋隧道中工程量最大，地质条件最复杂，施工最困难的最长的隧道。
1、焦晋高速
1.1、概况
焦作至晋城高速公路（焦作境），是经国家计委批准立项的河南省重点工程，也是国内第一条由地、市级公路局自筹资金、自行建设、自主管理的跨省高速公路。焦晋高速（焦作境）穿梭在太行山崇山峻岭之中，悬挂于县崖峭壁之上，地质条件复杂，施工场地狭小，施工难度前所未有。去年年底全线通车的河南焦作至晋城高速公路，由于采用了多项诸如煤炭采空区注浆加固等先进技术，使这条穿越太行山的高速公路成为国内先进筑路技术的实验示范基地。
焦作至晋城高速公路（焦作至省界段）虽然只有短短的17.036公里，但因穿越太行山，地形复杂，地质
10 条件十分恶劣，全线从起点到终点总落差达566米，有大中型桥梁22座，隧道7座，并有多处穿越孤峰的桥隧工程，施工难度极大。具体表现为桥墩高、挡墙高，其中最高的桥墩达83米，有“河南第一墩”之称；最高的挡墙高达30米，接近工程规范极限，技术要求极高。省界至晋城段有隧道10座，其中牛郎河隧道是焦晋高速最长的隧道，约为3900米。
1.2、成果
为了优质完成工程建设，工程业主单位———焦作市公路局在设计过程中，先后采取了红外遥感、卫星导航摄像技术对地质构造、岩石进行科学分析，并普遍采用计算机辅助设计线路、桥隧、挡墙，使所有工程设计都达到了科学化和标准化。开工以后，工程指挥部相继聘请了省内外8名筑路工程专家成立了工程技术专家组，针对工程建设中出现的技术难题，定期召开科研论证例会进行技术攻关。
在治理大面积煤矿采空区时，工程施工单位在有关专家的帮助下，采用最先进的钻孔注浆施工方法实施治理，共钻孔912个，注浆近12万立方米，从根本上解决了采空区地表不规则沉降这一难题。其他如桥梁高墩滑模顶升、隧道浅埋偏压和膨胀土路基处理等高新技术的相继采用，使该工程的各分项工程合格率达到100％，优良率达到90％。
2、牛郎河隧道
2.1、概况
牛郎河隧道进口位于张庄河附近,出口位于牛郎河村,属越岭特长
隧道,为双线、双洞、双车道、双侧电缆槽和排水沟的隧道。其中左线起讫里程lk26 415～lk30 370,全长3955m;右线里程rk26 405～rk30 300,全长3895m。
牛郎河隧道地处太行山中低山区,海拔高度介于724m～1046m之间,隧址区地形起伏较大。地势陡峭,相对高差320m。隧道最大埋深280m。区内沟谷发育,多呈“u”及“v”型谷。
2.2、工程地质条件
隧道进口隧址区主要穿越中奥陶统上马家沟组第三岩性段中厚层灰岩及第四薄层泥灰岩,岩层产状平缓,近于水平。地表覆盖薄层第四系残坡积地层。进口80m属ⅲ类围岩,薄泥层灰岩,强～弱风化,硬质岩组。发育两组节理,岩体较破碎,呈碎石状镶嵌结构,围岩稳定性差。中间ⅳ围岩,中厚层灰岩,微风化～新鲜岩石,硬质岩组, 单斜构造,产状平缓。受构造影响较重,节理较发育,呈_型张性节理,节理走向分别5°～7°和290°,节理宽度约1～1.5cm,贯通性良好,由黄粘土残积物充填,层间结合性差。岩体呈块碎石状镶嵌结构块状砌体结构,围岩稳定性一般。地下水主要为岩溶水和基岩裂隙水,呈滴水状或涌水状。
2.3、施工概况
根据隧址区地形、地貌及地质条件，两端接线工程量和隧道照明的需求，隧道进、出口段平面线形分别设置为半径
1 9 10 r-2500m、r-1500m的不设超高的平曲线，洞身段均为直线，主要是考虑减少隧道长度和有利于通风而为之。左洞纵坡为-1.90%的单坡，右洞纵坡为-2.654%和-1.89%的合成坡。依救援逃逸的需求，隧道内布设车行横洞3道、人行横洞3道。另外，左、右洞内各设置4处应急停车带。牛郎河隧道采用分离式断面，两洞净间距约30m，其建筑限界为：净宽9.75m(0.75 0.25 0.50 3.752 0.50 0.25)，净高5m。洞内设单侧检修道，高0.40m，隧道内轮廓为单心圆。应急停车带处的内轮廓为三心圆。除明洞外，隧道衬砌结构系按natm原理，采用以柔性支护体系为主要受力结构的复合式衬砌，即以喷、锚、网、格栅或型钢钢架等为初期支护，模筑混凝土或模筑钢筋混凝土为二次衬砌，并在两者之间敷设防水板。这种支护方式既能充分维护和利用围岩的自承能力，减薄衬砌厚度，又便于机械化快速施工有利于保证施工安全和工程质量。隧道内设置有电光照明、全射流风机纵向式通风、消防、监控通讯以及配套的养管设施。
牛郎河隧道采用分离式、双洞、双车道布置,两洞净距30m。隧道净宽9.75m,净高6.8m。隧道内轮廊为r=527cm单心圆。本标段左、右线各设紧急停车带两处,行车方向右侧加宽2.5m,净宽12.25m,内轮廊为三心圆。车行横洞、人行横洞各两处,洞门为端墙式。隧道以柔性支护体系结构的复合式衬砌为主要受力结构,即以喷锚,钢筋网,钢格栅支撑、喷25#防水混凝土为初期支护,模注混凝土为二次支护,并敷设防水层防水;路面为25cm厚35#混凝土,上铺7cm沥青混凝土作为上路面。隧道采用新奥法施工技术,利用大型配套施工机械施工作业生产线。ⅲ类围岩采用上半断面开挖法作业,ⅳ围岩采用全断面光面爆破法开挖,洞口段采用上半断面弧形导坑开挖先拱后墙法施工,并且打入间距为50cm、长度为5m锚杆三排;明洞采用明挖方法施工。不良地质采用短循环、弱爆破、超前锚杆、强支撑方法。ⅲ类围岩开挖循环进尺1.5m～2.0m,ⅳ类围岩循环进尺2.5m～3.0m。装碴运输采用无轨装碴,无轨运输方案。二次衬砌采用自行全液压整体模板台车施工方案。
2.4、新奥法施工
新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称, 原 文 是 ew austria tu elling method 简称 atm , 新奥法概念是奥地利学者拉布西维兹 (l. v. rabcew icz) 教授于 50 年代提出的, 它是以隧道工程经验和岩体力学的理论为基础, 将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要支护手段的一种施工方法,经过一些国家的许多实践和理论研究, 于60年代取得专利权并正式命名。之后这个方法在西欧、北欧、美国和日本等许多地下工程中获得极为迅速发展, 已成为现代隧道工程新技术标志之一。六十年代natm 被介绍到我国, 七十年代末八十年代初得到迅速发展。至今,可以说在所有重点难点的地下工程中都离不开natm。新奥法几乎成为在软弱破碎围岩地段修筑隧道的一种基本方法。
2.4.1、新奥法施工特点
一、及时性
新奥法施工采用喷锚支护为主要手段，可以最大限度地紧跟开挖作业面施工，因此可以利用开挖施工面的时空效应，以限制支护前的变形发展，阻止围岩进入松动的状态，在必要的情况下可以进行超前支护，加之喷射混凝土的早强和全面粘结性因而保证了支护的及时性和有效性。
在巷道爆破后立即施工以喷射混凝土支护能有效地制止岩层变形的发展，并控制应力降低区的伸展而减轻支护的承载，增强了岩层的稳定性。
二、封闭性
由于喷锚支护能及时施工，而且是全面密粘的支护，因此能及时有效地防止因水和风化作用造成围岩的破坏和
10 剥落，制止膨胀岩体的潮解和膨胀，保护原有岩体强度。
巷道开挖后，围岩由于爆破作用产生新的裂缝，加上原有地质构造上的裂缝，随时都有可能产生变形或塌落。当喷射混凝土支护以较高的速度射向岩面，很好的充填围岩的裂隙，节理和凹穴，大大提高了围岩的强度。（提高围岩的粘聚力c和内摩擦角）。同时喷锚支护起到了封闭围岩的作用，隔绝了水和空气同岩层的接触，使裂隙充填物不致软化、解体而使裂隙张开，导致围岩失去稳定。
三、粘结性
喷锚支护同围岩能全面粘结，这种粘结作用可以产生三种作用：
① 联锁作用，即将被裂隙分割的岩块粘结在一起若围岩的某块危岩活石发生滑移坠落，则引起临近岩块的联锁反应，相继丧失稳定，从而造成较大范围的冒顶或片帮。开巷后如能及时进行喷锚支护，喷锚支护的粘结力和抗剪强度是可以抵抗围岩的局部破坏，防止个别威岩活石滑移和坠落，从而保持围岩的稳定性。
②复和作用，即围岩与支护构成一个复合体（受力体系）共同支护围岩。喷锚支护可以提高围岩的稳定性和自身的支撑能力，同时与围岩形成了一个共同工作的力学系统，具有把岩石荷载转化为岩石承载结构的作用，从根本上改变了支架消极承担的弱点。
③增加作用。开巷后及时继进行喷锚支护，一方面将围岩表面的凹凸不平处填平，消除因岩面不评引起的应力集中现象，避免过大的应力集中所造成的围岩破坏；另一方面，使巷道周边围岩由双方向受力状态，提高了围岩的粘结力c和内摩擦角，也就是提高了围岩的强度。
四、柔性
喷锚支护属于柔性薄性支护，能够和围岩紧粘在一起共同作用，由于喷锚支护具有一定柔性，可以和围岩共同产生变形，在围岩中形成一定范围的非弹性变形区，并能有效控制允许围岩塑性区有适度的发展，使围岩的自承能力得以充分发挥。另一方面，喷锚支护在与围岩共同变形中受到压缩，对围岩产生越来越大的支护反力，能够抑制围岩产生过大变形，防止围岩发生松动破坏。
2.4.2、新奥法理论要点及施工要点
一、新奥法与传统施工方法的区别：传统方法认为巷道围岩是一种荷载，应用厚壁混凝土加以支护松动围岩。而新奥法认为围岩是一种承载机构，构筑薄壁、柔性、与围岩紧贴的支护结构（以喷射混凝土、锚杆为主要手段）并使围岩与支护结构共同形成支撑环，来承受压力，并最大限度地保持围岩稳定，而不致松动破坏。
新奥法将围岩视为巷道承载构件的一部分，因此，施工时应尽可能全断面掘进，以减少巷道周边围岩应力的扰动，并采用光面爆破、微差爆破等措施。减少对围岩的震动，以保全其整体性。同时注意巷道表面尽可能平滑，避免局部应力集中。
新奥法将锚杆、喷射混凝土适当进行组合，形成比较薄的衬砌层，即用锚杆和喷射混凝土来支护围岩，使喷射层与围岩紧密结合，形成围岩-支护系统，保持两者的共同变形，故而可以最大限度地利用围岩本身的承载力。
二、保护巷道围岩自身的承载能力
新奥法施工在巷道开挖后采取了一系列综合性措施：构筑防水层、围岩巷道排水；选择合理的断面形状尺寸；给支护留变形余量；开巷后及时做好支护、封闭围岩等，都是为保护巷道围岩的自身承载能力，使围岩的扰动影响控制在最小范围内，并加固围岩，提高围筵强度。使其与人工支护结构共同承受巷道压力。
三、允许围岩有一定量的变形，以利于发挥围岩的固有强度。同时巷道的支护结构，也应具有预定的可缩量，以缓和巷道压力。
围岩的变形是控制在一定范围内的，必须避免围岩变形过大，从而导致围岩强度的削弱以致引起垮落、失稳。支护结构具有一定的变形量，允许巷道围岩产生一定的变形，以缓和来自巷道的巨大压力，更进一步减轻支护荷载。
2.4.3、新奥法的主要支护手段与施工顺序
新奥法是以喷射混凝土、锚杆支护为主要支护手段，因锚杆喷射混凝土支护能够形成柔性薄层，与围岩紧密粘结的可缩
3 9 10 性支护结构，允许围岩有一定的协调变形，而不使支护结构承受过大的压力。
施工顺序可以概括为：开挖→一次支护→二次支护。
一、开挖
开挖作业的内容依次包括：钻孔、装药、爆破、通风、出渣等。开挖作业与一次支护作业同时交叉进行，为保护围岩的自身支撑能力，第一次支护工作应尽快进行。为了冲分利用围岩的自身支撑能力开挖应采用灌面爆破（控制爆破）或机械开挖，并尽量采用全断面开挖，地质条件较差时可以采用分块多次开挖。一次开挖长度应根据岩质条件和开挖方式确定。岩质条件好时，长度可大一些，岩质条件差时长度可小一些，在同等岩质条件下，分块多次开挖长度可大一些，全断面开挖长度就要小一些。一般在中硬岩中长度约为2-2.5米，在膨胀性地层中大约为0.8-1.米。
二、第一次支护作业包括：一次喷射混凝土、打锚杆、联网、立钢拱架、复喷混凝土
在巷道开挖后，应尽快地喷一层薄层混凝土（3-5mm），为争取时间在较松散的围岩掘进中第一次支护作业是在开挖的渣堆上进行的，待把未被渣堆覆盖的开挖面的一次喷射混凝土完成后再出渣。
按一定系统布置锚杆，加固深度围岩，在围岩内形成承载拱，由喷层、锚杆及岩面承载拱构成外拱，起临时支护作用，同时又是永久支护的一部分。复喷后应达到设计厚度（一般为10-15mm）,并要求将锚杆、金属网、钢拱架等覆裹在喷射混凝土内。
完成第一次支护的时间非常重要，一般情况应在开挖后围岩自稳时间的二分之一时间内完成。目前的施工经验是松散围岩应在爆破后三小时内完成，主要由施工条件决定。
在地质条件非常差的破碎带或膨胀性地层（如风华花岗岩）中开挖巷道，为了延长围岩的自稳时间，为了给一次支护争取时间，安全的作业，需要在开挖工作面的前方围岩进行超前支护（预支护），然后再开挖。
在安装锚杆的同时，在围岩和支护中埋设仪器或测点，进行围岩位移和应力的现场测量：依据测量得到的信息来了解围岩的动态，以及支护抗力与围岩的相适应程度。
一次支护后，在围岩变形趋于稳定时，进行第二次支护和封底，即永久性的支护（或是补喷射混凝土，或是浇注混凝土内拱），起到提高安全度和整个支护承载能力增强的作用，而此支护时机可以由监测结果得到。
对于底板不稳，底鼓变形严重，必然牵动侧墙及顶部支护不稳，所以应尽快封底，形成封闭式的支护，以谋求围岩
10 的稳定。
2.4.4、新奥法适用范围
① 具有较长自稳时间的中等岩体；
② 弱胶结的砂和石砾以及不稳定的砾岩；
③ 强风化的岩石；
④ 刚塑性的粘土泥质灰岩和泥质灰岩；
⑤ 坚硬粘土，也有带坚硬夹层的粘土；
⑥ 微裂隙的，但很少粘土的岩体；
⑦ 在很高的初应力场条件下，坚硬的和可变坚硬的岩石；在下述条件下应用新奥法必须与一些辅助方法相配合
① 有强烈地压显现的岩体；
② 膨胀性岩体（要与仰拱与底部锚杆相配合）；
③ 在一些松散岩体中，要与钢背板与之配合；
④ 在蠕动性岩体中，要与冻结法或预加固法等配合；
在下列场合中应用应慎重
① 大量涌水的岩体；
② 由于涌水会产生流砂现象的围岩；
③ 极为破碎，锚杆钻孔、安装都极为困难的岩体；
④ 开挖面完全不能自稳的岩体等。
2.4.5、新奥法的缺点主要有
① 实施不仅要求有良好的施工组织和管理，也要求技术人员和量测人员都十分熟练，没有这一点就易于发生错误；作业质量都与每一个人的仔细操作有关。
② 开挖暴露出的地质会立即改变其状态，因此要求施工地质人员要亲临现场，以便发现问题；
③ 用能控制的施工量测，往往给施工带来不便；
④ 干喷射带来的灰尘以及由于易受化学药品的损害必须加强防护，尤其是对眼睛的防护，湿喷虽然可以避免此缺
5 9 10 点，但在同样条件下，不如干喷那样有效的支护岩体。
新奥法施工是从实际经验中总结出来的，又在不断实践经验中得以丰富其内容和进一步发展，新澳法施工在我国推广以来，经过几十年的发展，通过科研、设计、施工三结合，在修建下坑、西坪、大瑶山、军都山等铁路隧道以及中梁山、二郎山、西山坪等多座公路隧道中，应用新奥法远离及其相应的技术，取得了较大的成就。
不可否认，新奥法也存在不少缺点，不过经过工程技术人员和科技工的共同努力一定可以把新奥法不断完善，在我国的现代化建设进程中发挥更加重要的作用。
除此之外隧道掘进还有盾构法、明挖法和沉管法施工技术。
盾构是一种钢制活动防护装置或支撑，是通过软弱含水层，特别是河底、海底，以及城市中心区修建隧道的一种机械。在他的掩护下，头部可以安全的开挖地层，尾部可迅速地拼装隧道永久衬砌，并将衬砌与土层之间的空隙压浆填实。盾构推进主要依靠盾构内部设置的千斤顶，如此不断开挖不断拼装，并不断推进，借助盾构这种施工机械可用较快的速度完成隧道施工作业循环，直至隧道建成。
盾构的种类按其结构特点和开挖方式可分为：
①手掘式盾构：有敞开式、正面支撑式和棚式，此类盾构辅以气压法或降水法等疏干地层的措施并使用必要的正面支撑后，可适用于各种地层中，特别是地下障碍较多的地层；在精心施工的条件下，亦可将地表变形控制到中等或较小的程度。
