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四、地下工程特殊施工技術(shù)

(一)地下工程施工中的幾種特殊幵挖方法

1.氣壓室法

將整個(gè)開挖洞段密封起來，在進(jìn)出口段做上氣密室，由洞外進(jìn)入氣密室再進(jìn)入洞內(nèi)，須經(jīng)過兩層密封門，洞內(nèi)氣壓大于外壓或大氣壓1.2bar(巴)。用這個(gè)超壓來減少滲入洞內(nèi)的水，也用此壓力來改善圍巖自穩(wěn)情況。當(dāng)然，氣壓室法需額外的設(shè)備投資，而且施工的速度將降低，一般只是在不得已時(shí)采用，上海過江隧道即用此法。

2.凍結(jié)法

自從1883年德國工程師波茲舒(F.H.Poetsch)在德國首次應(yīng)用凍結(jié)法開鑿井筒，并取得專利以來，該項(xiàng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于礦井建設(shè)、地下鐵道和河底隧道等工程。在地下水特多，難以施工時(shí)，也有采用冷凍法，用液氮注人地層中，將隧道周圍的土壤全部深度凍結(jié)起來。然后進(jìn)行開挖。這個(gè)方法非常昂貴，非不得已，一般不采用。

3.分部開挖、分部支護(hù)法

在軟弱地層中開挖較大的洞室，目前常用的辦法是先開挖一小部分，然后用噴錨支護(hù)做全斷面保護(hù)，再逐步擴(kuò)挖，逐步支護(hù)。最常用的是雙側(cè)導(dǎo)坑法，即挖好一個(gè)側(cè)導(dǎo)坑，支護(hù)好，再挖另一個(gè)側(cè)導(dǎo)坑，也支護(hù)好。最后再挖掉中間遺留下來的土柱，并支護(hù)形成封閉結(jié)構(gòu)。開挖后再在其中做鋼筋混凝土二次襯砌。我國北京地鐵王府井一東單區(qū)間折返線，就是采用類似的方法施工的。根據(jù)折返線斷面類型、地面沉降控制分析及工期、造價(jià)比較、同時(shí)兼顧前后斷面施工的銜接，選定了正臺階法、中隔壁法、“眼鏡”法、中洞法等分部開挖、分部支護(hù)形式。

4.超前灌漿、超前錨桿法

在地下水很豐富的地方，如海底隧道、河底隧道，常采用超前灌漿法。即在開挖前事先在掌子面上鉆孔深為二三十米的深孔，進(jìn)行壓力固結(jié)灌漿，使將要開挖洞段的巖縫盡量固結(jié)起來并減少漏水，然后開挖。挖到灌漿深度一半時(shí)，再做一圈深孔灌漿，如此不斷循環(huán)，使開挖工作面始終在灌漿固結(jié)過的巖層中進(jìn)行。

超前錨桿法也是常用的。在掌子面頂拱部位向前上方打入4?5m長的錨桿，錨桿后端出露較長，用噴混凝土或鋼拱架支護(hù)好，然后向前開挖1?2m支護(hù)好，再打下一輪錨桿，再往前挖，如此循環(huán)下去，使開挖始終在頂部錨桿的保護(hù)下進(jìn)行。

在軟巖或地下水多的軟巖中，錨桿可能強(qiáng)度不夠，則可改為打入鋼管。

(二)長距離頂管技術(shù)

地下管道的敷設(shè)一般采用開槽方法，這種方法施工時(shí)挖大量土方，占用大量臨時(shí)場地，管道安裝后需進(jìn)行回填，而且施工時(shí)影響交通，影響環(huán)境。而采用頂管技術(shù)敷設(shè)管道，無須挖槽或在水下開挖土方，并可避免為疏干和固結(jié)土體而采用的降低地下水位等輔助措施，從而大大加快施工速度，降低造價(jià)，并能克服在穿越江河湖海等無法降水的特殊環(huán)境下施工的困難。

普通頂管施工是在一般條件下的頂進(jìn)技術(shù)，在最佳施工條件下，一次頂進(jìn)長度為100m左右，但在城市干管施工中，或管線需穿越大型建筑群或河道時(shí)，普通頂管法的一次頂進(jìn)長度就不足以頂完全程，因此需要完善長距離頂管技術(shù)。

長距離頂管的施工程序是：先在管道的一端挖掘工作坑(井)，完成后在其內(nèi)安裝頂進(jìn)設(shè)備，將管道頂入土層，邊頂進(jìn)邊挖土，將管段逐節(jié)頂人土層內(nèi)，直到頂至設(shè)計(jì)長度為止。

(三)氣動夯管捶鋪管施工

氣動夯管錘是一種不需要阻力支座，利用動態(tài)的沖擊能將空心的鋼管推入地層的機(jī)械。它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)低頻，大沖擊功的氣動沖擊器，由壓縮空氣驅(qū)動，將所鋪設(shè)的鋼管沿設(shè)計(jì)路線夯入地層，實(shí)現(xiàn)非開挖鋪設(shè)管線。施工時(shí)，夯管錘的沖擊力直接作用在鋼管的后端，通過鋼管傳遞到前端的切削管靴上切削土體，并克服土層與管體之間的摩擦力，使鋼管不斷進(jìn)入土層。隨著鋼管的前進(jìn)被切削的土芯進(jìn)人鋼管內(nèi)，在第一節(jié)鋼管夯入地層后，后一節(jié)鋼管與其焊接在一起，如此重復(fù)，直到夯入后一節(jié)鋼管，待鋼管全部夯到目標(biāo)后，取下切削管靴，用壓縮空氣、高壓水、螺旋鉆、人工掏土等方式將管內(nèi)土排出，鋼管留在孔內(nèi)，完成鋪管作業(yè)。

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（責(zé)任編輯：zyc）

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