城市地下工程概论范文

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1、概况：

建于上世纪五十年代的厦门集杏海堤工程，是鹰厦铁路、海湾大道、九龙江北溪引水干渠等的通道。由于海堤的建设，使得杏林湾的海水流通不畅，水质恶化，海滩淤积，影响了周边的环境。为了改善杏林湾的生态环境，市政府计划在公铁大桥建成后，在园博园至厦门大桥集美互通间局部拆除集杏海堤。因此，原来设在海堤上的引水干渠和管道必须改造，海堤拆除段的引水干渠、特供管需设置管道在集杏海堤的北侧（内侧）水域的地下通过，两端与原来的引水干渠，特供管或北引水大池连接。根据设计图纸，工程采用的是推介方案即顶管法结合明挖浅埋的施工法案。（即原引水干渠段设置2根DN2600的钢管，中心距5.2~15.0m；原特供管设置1根DN2000的钢管）。

2、顶管技术在该工程施工中的应用

2.1顶管工具管进出洞地基加固

为了确保施工顺利进行，必须对顶管机进、出洞沉井外侧土体进行加固，本工程采用高压旋喷桩加固土体。旋喷桩桩直径为φ800mm，需要钻进到顶管顶进位置进行浆体施喷，采用双重管高压旋喷机施工。土体加固范围横断面为顶管进、出洞口上下左右周边各2.5m宽度，纵断面为洞口外顶进线路上2.5m长度。

2.2顶管工具管选型

本工程的顶管特点是：从地质、水文条件看，顶管断面绝大部分分布在粘土、淤泥、淤泥泥砂、中粗砂土层、残积砾质粘性土，地下水位高，从顶进长度看，三根管道顶进818.7m、805.2m、及763.9m，顶进距离长。

为适应本工程的特点，本工程选择泥水平衡顶管机。

泥水平衡式工具管是全断面钻削式掘进机，分前后两段，前端的端都是刀盘，其后是格板，将前段分成两部分，格板的前方是泥水舱，承受泥水压力，后方是动力舱，处于常压。以泥水压力来平衡土压力和地下水压力，又以泥水作为输送弃土介质的机械式工具管。

2.3顶管施工设备配置

⑴顶进系统

1工作井及2工作井每个主顶装置均为四只千斤顶，分两列布置，主顶千斤顶为单冲程千斤顶，总行程为1.1m，主顶千斤顶每只最大顶力为3000KN，主顶最大总顶力可达12000KN；实际施工时应控制油压。各油缸有其独立的油路控制系统，可根据施工需要通过调整主顶装置的合力中心来进行辅助纠偏。

⑵出泥系统

出泥系统采用TSWA150×9级高压水泵抽水，并采用6寸管输送高压水。高压水送至工具管尾部后一路输送至顶管掘进机尾部水力机械设备。

由于本工程为长距离顶管，当在施工时随顶进距离的增加管道内进水、出泥效率差时，可在进水管路中串联增压泵，及在排泥管路中串联排泥泵接力。并先将泥浆排入工作井内的泥浆箱中，然后再启动渣浆泵或备用水力机械进行二级提升。

泥水系统包括泥水输送（平衡）系统和泥水处理系统两大部分。

①泥水输送（平衡）系统：该系统具有两大功能，一是通过加压的泥水来平衡开挖面的土体，二是将刀盘切削下来的土体在泥水压力室中混合通过泵经泥水管路输送到地面。

②泥水处理系统：该系统的主要功能是通过泥水处理设备，将多余的泥水进行分离、排渣，并将泥水的比重和粘度等指标调整到比较合适的值，通过送泥泵将其送回到顶管机中重复使用。主要采用泥水分离装置、泥水沉淀池和泥水处理再生池。

⑶泥浆系统

①泥浆减阻

用泥浆减阻是长距离顶管减少摩阻力的重要环节之一。在顶管施工过程中，如果注入的泥浆能在管子的形成一个比较完整的浆套，则其减摩效果将是十分令人满意的，一般情况摩阻力可由12～20KN/m2减至3～5KN/m2。本工程采用顶管掘进机尾部同步注浆和中继环后面管段补浆两种方式进行减阻。

②泥浆置换

顶进结束，对已形成的泥浆套的浆液进行置换，置换浆液为水泥砂浆并掺入适量的粉煤灰，在管内用单螺杆泵压住。压浆体凝结后（一般为24h）拆除管路换上封盖封堵，并进行局部防腐处理。

③注浆设备

符合物理性能要求的泥浆用BW-200压浆泵通过总管、支管、球阀、管节上的预留注浆孔压到管子与外管土体之间，包住钢管。

⑷组合密封中继间与自动控制系统

长距离顶管中，随着顶进距离的增长，仅依靠后座顶进系统无法满足顶力要求，这时必须采用管道内设中继间接力顶进。

①组合密封中继间

如何在顶进中对中继间损坏的密封装置进行有效调换是长距离顶管的关键技术之一，本工程中继间采用组合式密封中继间，其主要特点是密封装置可调节、可组合、可在常压下对磨损的密封圈进行调换，从而攻克了在高水头、复杂地质条件下由于中继间密封圈的磨损而造成中继间渗漏的技术难题，满足了各种复杂地质条件下和高水头压力下的超长距离顶管的工艺要求。

组合密封中继间先后应用于多项重要工程中，有砼管顶管工程、钢顶管工程，有在海底下施工、在中细砂中穿越或在水压0.3MPa下施工。

②中继环的布置

经过计算，实际中继环按以下原则布置：

本工程2、3顶管第一道中继间（A环）布置在离工具头20m处，第二道（B环）布置在离第一道中继间35m处，其余长度范围内按照每隔70m布置一道中继间，2顶管布置12道中继间，3顶管布置12道中继间。1顶管第一道中继间（A环）布置在离工具头50m处，第二道（B环）布置在离第一道中继间40m处，其余长度范围内按照每隔90m布置一道中继间，布置8道中继间，也可以根据顶进情况确定具体的中继间数。其余中继间的布置考虑了一定的安全系数。每道中继间安装20只350KN油缸，合计最大顶力7000KN，额定顶力为5600KN，中继间设计允许转角1°。中继间可通过径向调节螺旋丝自由调节，在圆角方向可以根据需要局部或整体调节，具有良好止水性能，每道中继环安装一套行程传感器及限位开关与DK-20自动控制台相连。由于本工程为长距离顶管，中继环可联动操作。

⑸通风系统

在长距离顶管中，通风是一个不容忽视的问题，它直接影响至管内工作人员的健康。抽风采用抽出式轴流风机安装在距掘进机12～15m处，中间设接力轴流风机，向管道外排出浑浊空气。

⑹通讯

管内通讯与工作面现场通讯采用HE系列自动电话总机，用程控电话机互相联系。电话设置在空压机房、压浆棚；各工种间、中控室、办公室、掘进机、每道中继环、工作井内。

⑺供电系统

建设单位提供800KVA市电至工作井区域，但在顶管施工时可能仍无法满足施工用电需求，因此采取市电为主，发电为辅的方式解决。输出端电缆分三路，分别供工作井上供电系统、井下顶管机头、及井内主千斤顶。

综上所述，1工作井需配备250KW分配电箱一只、75KW发电机一台。2工作井需配备250KW分配电箱两只、75KW发电机两台。同时市电分别拉至施工现场辅助施工。

⑻测量系统

①建立控制点

工作井、接收井施工结束后，按工作井穿墙孔与接收井接收孔的实际坐标测量放线，定出管道顶进轴线并将轴线投放到工作井测量平台上和井壁上。在工作井四周建立测量控制网，并定期进行复核各控制点。

为保证精度，工作井上下点的投放采用莱卡全站仪。

投放顶管测量始测点和2个后视点，始测点设在顶管后座专用测量平台上，后视点设于穿墙孔上部的井壁上，定期互相校核。

②管道施工测量

施工管道测量采用高精度全站仪系统进行测量，测量平台设在顶管后座处。测量光靶安装在掘进机尾部，测量时全站仪系统直接测量机头尾部的测量光靶位置，根据机头内的倾斜仪计算机头实际状态。

③施工过程中的测量校核

施工过程中的测量校核是相当重要的工作，主要从以下两个方面进行控制：

a.轴线复核

为防止测量产生累积误差，当顶进距离较长时，对管道的轴线采用导线法进行复测，并利用复测结果在下一根管道顶进时进行修正。

2.4泥水平衡顶管顶进施工

1、顶进主要参数

在顶管机掘进中，泥浆的压力、浓度对保持挖掘面的稳定性起着关键作用。泥水初定参数：

顶进速度10mm/min 泥水比重1.15t/m3

泥水仓压力 P=245KPa泥水流量Q1≤0.65m3/min

排泥流量 Q2≤1.07m3/min

⑴顶进速度

为保证管外触变泥浆套的形成和有3cm厚触变泥浆（3cm厚触变泥浆主要为纠偏考虑）。机头顶进速度设定10mm/min。如要加大顶进速度，在保证泥水仓泥压的条件下，要先加大泥浆流量，再计算顶进速度，否则排泥管会堵塞。

⑵泥水压力

 泥水压力值P的选定：P值应能与地层土压力和静水压力相抗衡，设刀盘中心地层静水压力、土压力之和为P0，则P一般控制在P= P0+20（Kpa），并在地层掘进过程中根据地质和埋深情况以及采取的相应技术措施进行反馈和调整优化。

2、泥浆管理

泥浆管理就是对泥浆质量的控制，即对泥浆四大要素的调整。四大要素为：最大颗粒粒径、粒径分布、泥浆水密度和泥浆水压力。

3、顶进工序

⑴ 无中继间时顶进

启动输泥管和排泥管道泵，Z1、Z电动阀关闭，Z3电动阀打开（平常Z4、Z5开启，Z6关闭），泥路循环，自控系统调正管路压力，使Z2阀处压力达到设定压力并稳定。

机头顶进：当没加中继间时，工作井顶进千斤顶设定顶进速度10mm/min，在计算机控制下，千斤顶以10mm/min速度顶进。如加中继间，中继间J设定顶进速度10mm/min，在计算机控制下，中继间千斤顶以10mm/min速度顶进。同时，流量计测量流量，通过PLC调整工作井变频泵，使排泥管流量保持在1.07 m3/min。压力计Z1测量压力，通过PLC系统，控制Z1电动阀的开启度，保持泥水仓压力。

⑵ 中继间顶进操作程序

中继间J顶进一个行程 (350mm) 后，通过行程开关反应到计算机，计算机会停止中继间J顶进；同时，打开电动阀Z3，关闭电动阀Z1、Z2，保持泥水仓压力。序号1中继间顶到位后，序号2中继间顶进，顶进350mm后停顶；重复以上程序，直到管顶进完。当机头中继间J顶进时，管路上如有序号3的中继间也跟着顶进。

⑶ 下管时的操作程序

关闭Z1、Z2电动阀，保持泥水仓压力，Z3打开冲洗排泥管路；全部中继间停止顶进，停止油泵；机头刀盘停转；待排泥管路冲洗干净后，停止输泥泵、排泥泵；关闭触变泥浆、输泥管、油管、排泥管阀门。拆除工作井管接口各种管线、电缆，管内应急灯工作。

4、触变泥浆系统

只要管开始出洞，触变泥浆只有在下管焊管时不补浆，其他时间全部补浆。

5、排风系统

排风系统下管后马上接通送风，在顶管焊管过程中保持不间断送风。

6、测量

每次下管后对工作井中心线校测，同时人工测量机头后第一管口、第二管口中心、高程，与计算机中记录数据对照，同时绘制机头、第一节管、第二节管中心、高程测绘曲线，作为纠偏方案的依据。

7、纠偏

本工程使用的顶管机带自动纠偏功能，纠偏原理是：全站仪（GTS-800A型）发出不可见光，到机头中心光靶，光靶把偏移反应到计算机，计算机控制纠偏千斤顶工作。

8、砂水分离和泥浆再生

储浆罐设10m3可供15min的泥量。

在顶进过程中，泥浆系统是一直不停的，砂水分离工作也必须一直不停，并有专人负责。

排除砂直接装车外运，沉淀池两座轮流使用，沉淀池上清液水排放，中层泥由配浆技术员测定比重，用泵把中层泥浆抽到搅拌机内搅配比重新制泥水，下层泥用挖掘机挖出，运到晒干场，晒干后外运。

2.5顶管到达接收井段施工

1、到达接收井的施工准备

（1）在顶管机切口到达接收井前30米左右时，作一次贯通测量。作贯穿测量的目的：

 测定顶管机的里程，精确算出刀盘与洞门之间的距离，使刀具一旦贴近洞门，即采取相应的措施。

 校核顶管机姿态，以利于进洞过程中顶管机姿态的及时调整。

安装顶管基座：顶管进洞前，将顶管基座按设计轴线在接收井内准确定位安装；

（2）根据顶管机进洞位置安装导轨，调整导轨高度，使其紧贴钢顶管，以免顶管机叩头。顶管机进洞时其切口平面偏差拟定允许值：平面≤±50mm、高程≤±50mm。

（3）进洞设备、材料的准备。

（4）安装弧形钢板：顶管进洞前，在洞圈封门钢板上按顶管姿态将一圈弧形钢板安装就绪。

2、进洞

(1)顶管机靠上洞门

顶管机前端靠近洞门时，为避免顶管机进洞门过程中因正面顶力过大而造成封门变形，正面土体涌入井内等严重后果，待顶管机切口距封门3m左右位置时，打开预设在洞门上的2个1寸的应力释放孔，释放部分由于顶管顶进而造成对封门的挤压并通过应力释放孔对外部土体情况进行初步探查,加强对土体及洞门的变形观测，严格控制排碴量。

(2)顶管机进入接收井

在顶管机靠上洞门后，先割去中间位置的一道横封门；然后在封门中心位置割出一直径5cm左右的圆洞；通过此圆洞察看外部土质情况并找出顶管机中心位置；迅速顶进顶管机，并同时插下弧形钢板；在顶管机完全脱离洞圈并且首节的钢顶管脱出洞圈30cm后立即将弧形钢板与管节焊牢。

（3）进出洞段地表沉降控制

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该项教学改革的基本内容和发挥的重要作用如下。

1.寻找学科共性，深入分析存在问题，找准改革切入点

通过调查、分析、研究了采矿工程与岩土工程学科的知识体系、人才培养计划、工作性质、毕业生就业岗位的相通性，得出本科生所学的基础课95%相同、专业基础课80%相同、专业课60%相同、实习环节在广义上也是相同的结果。研究生完全可以从事采矿工程和岩土工程领域课题的研究。

2.征集多方意见，提出改革思想，创建复合型人才培养模式

通过倾听工业界、科技界、教育界及国外同行的意见；经过组织教师多次论证，提出将“采矿工程”专业拓宽为“采矿与岩土工程”专业的指导思想，以适应人才市场的需求。按照该指导方针，在近十年的时间里对原采矿工程专业的培养计划、教学大纲、教材内容、教学实践、实验室以及教师知识体系等进行了卓有成效的改革和建设。

3.拓宽教学内容，缩短知识学习流程，创新课程教学方法

在目标正确和优化原则确立的基础上，遵循教育规律，调整和重组专业课程结构、更新课程内容，科学协调各层次课程及其实践环节；改革部分知识体系从基础专业基础专业实践的传统长流程培养模式，保证在不増加教学课时的前提条件下实现培养目标。例如，将地下开采系统联系起来比较和讲授；将井巷工程和隧道工程联系起来比较和讲授。

4.指导思想明确，培养计划配套，系列教材建设同步

根据培养计划需要，先后开展了《矿山地质与工程地质》、《弹塑性力学》、《环境工程概论》、《工程机械》、《井巷与隧道工程》、《地下工程通风与空调》6门课程的整合和相关集中教学实践环节的调整，编写了《控制爆破与拆除爆破》、《施工组织与概预算》、《城市地下工程规划与设计》、《土力学地基基础》、《岩石地下建筑工程》等13门本科生教材和《岩石冲击动力学》、《AdvancedMiningTechn-lology》等7种研究生教材。

5.选定主干课程，有序组织教学试验，建立质量保障体系

通过确定若干门主干课程为试验课，改革过去“不同层次课程”和“不同类型课程”相对分割独立的课程设置、课程安排和教学模式；改革课程体系实施过程中传统的教学手段和方法，应用多媒体工具増大单位时间内传递给学生的信息量；建立一套应用“故障树分析”评价教学质量和教学管理体系，为新的教学计划实施提供保障。

6.大胆起用青年教师，鼓励教师讲授新课，拓宽教学科研范围

对于青年教师，基本无所谓新课和老课，而且他们知识新颖，接受新知识能力强，在任务明确之后，很快进入角色。通过上述改革，很大程度拓宽了采矿工程专业教师的知识面，有20多名原采矿工程专业的教师能开出多门岩土工程的课程；同时，也使教师的研究领域有所拓宽和发展。

7.开拓现有仪器设备用途，大幅度提高实验室利用率

由于采矿与岩土工程实验室的相通性，其实验室和实验装备也有许多相通之处。例如，矿井通风的许多仪器都可以用于地下工程通风的实验，矿山岩石力学的许多仪器设备都可以用于岩土工程的实验。采矿与岩土工程的交融使实验室利用率提高20%以上。

8.复合型人才满足市场需要，有利于毕业生实现人生价值

近十年来，我校采矿与岩土工程专业毕业生约有20%服务于矿山，70%服务于涉及大量岩土工程建设项目的建筑、交通、水利、地下工程等部门，毕业生就业面宽，一次分配成功率接近100%，毕业生具有市场自适应性。实践证明了采矿工程人才和岩土工程人才可以双向流动，具有一定的等效性和可合并性。

9.十年改革不懈，结出丰硕成果

近十年来，我们培养了7届400多名复合型学士、硕士和博士，他们在矿山和涉及大量岩土工程项目的建筑、交通、水利、地下工程等选择职业，为我国现代化建设作出重要贡献。

10.教学改革稳定师资队伍，带动学科快速发展

由于上述改革保证了我校采矿工程学科的教学没有受到社会不利因素的影响而削弱，在较长时间里和大环境非常不利的形势下，采矿学科不仅得以生存而且得到较大的发展，使学科能够成功申请到国家重点学科，为我国采矿与岩土工程的建设作出了重要贡献。同时，采矿工程学科相继申请到岩土工程硕士和博士授予权。

11.及时鉴定所取得的成果，在全国范围推广应用

2000年元月，在我校召开了国家教育部拥有采矿工程专业的重点高校工作会议，与会专家对该成果给予高度评价；之后，国内10多所高校的采矿工程专业也相继开展了类似的改革。在2001年和2002年我校举办的两届国际采矿高级研讨班期间，该项改革成果也得到与会10多个国家的采矿专家和教授的认同。

二、该项教学改革的创新点

该项教学改革在以下5个方面有所创新。

1.提出和实现了采矿与岩土工程本科生和研究生培养计划、实验室及教师知识体系的有机交融，使采矿与岩土工程专业毕业生可在矿山和涉及大量岩土工程建设项目的建筑、交通、水利、地下工程等多部门选择职业，证明了采矿工程人才和岩土工程人才可以双向流动，具有一定的等效性和可合并性。

2.培养目标、要求和计划打破过去由教学单位单方（或为主）凭经验提出，未广泛征集工业界、科技界、教育界的综合意见和市场预测及国内外比较研究的结果而定的做法。

3.课程体系的优化紧密围绕优化目标而定，除了遵循教学规律、己有的教学经验成果以外，其优化过程还采用系统分析方法和数学手段，这比过去凭经验设定课程体系更科学，在研究方法上有所不同。

4.由于教学目标、教学计划面向市场和未来，更注重学生的创新能力、创业能力、自我完善提高能力和社会适应能力等。

5.在教材编写方面，研究了如何缩短一些“知识链”、“知识网”、“知识层次”模型的长流程问题，为采矿与岩土工程专业的综合教科书编撰积累了经验，具有实际意义。

三、成果应用

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中图分类号：TU723.3 文献标识码：A

地铁具有运量大、速度快、污染小、能耗低、占地省的特点，是缓解现代城市人多、车多带来的交通拥挤、交通环境污染严重两大难题的必由之路，但其也有投资规模大、建设周期长、投资回报慢、点利水平低等不足，是一个城市有史以来最大的公益性基础设施，同时也是现代化城市的象征。

1 地铁的组成

地铁主要由土建和设备两大部分构成。其中，土建部分又分为车站、区间隧道、轨道、路基以及车辆段和综合基地等;设备部分包括建筑设备和轨道交通系统设备安装。建筑设备是指建筑电气、暖卫、通风、电梯和自动扶梯、消防系统、人防系统、防灾报警(FAS)系统、设备监控(BAS)系统工程.轨道交通系统设备是指通信系统、信号系统、供电系统、电力监控(SCADA)、屏蔽门/安全门系统、自动售检票系统、旅客信息系统等。此外，还有车辆系统、控制中心。

1.1 土建部分

地铁车站由车站主体(站台，站厅，生产、生活用房)、出入口及通道(乘客进行地面和地下换乘的必经之路)、通风道及地面通风亭(一般布置在车站的两头端部)等三大部分组成。车站主体是列车在线路上的停车点，其作用是供乘客集散、候车、换车及上下车。它又是地铁运营设备设置的中心和办理运营业务的地方。出入口及通道是供乘客进、出车站的建筑设施。通风道及地面通风亭的作用是保证地下车站具有一个舒适的地下环境。

区间隧道是连接两个地下车站之间的建筑物，包括行车隧道、渡线、折返线、地下存车线、联络线以及其他附属建筑物。其施工方法分为明挖法、矿山法(钻爆法、新奥法)、浅埋暗挖法、盾构法和特殊方法等类型。

轨道是指路基面或结构面以上的线路部分，是由钢轨、轨枕、连接零件、道床、道岔和其他附属设备等组成的构筑物。根据环境保护对地铁沿线不同地段的减振、降噪要求，轨道应采用相应的减振轨道结构，并具有良好的绝缘性。

路基是指按照线路位位置和一定技术要求修筑的带状构筑物，一般位于地下隧道通往地面车辆段或停车场的线路上，包括路堤、路堑和附属结构。路基工程作为土工结构物，必须具有足够的强度、稳定性和耐久性。

车辆段是指具有配属车辆以及承担车辆的运用管理。整备保养、检查工作和承担较高级别的车辆检修任务的基本生产单位。综合基地是为保证轨道交通正常运营而设立的综合维修中心、物资总库、培训中心和必要的生活设施场所。车辆段及综合基地的土建工程包括路基工程、道路及广场工程、房屋工程等。

1.2 设备部分

建筑设备安装与一般房屋建筑工程类似，但需要考虑地铁工程的特点，如给排水系统需要与城市市政管网相衔接等。这里主要介绍轨道交通系统设备。

通信系统：主要分为专用通信和公务通信两大类。为满足城市地铁安全、高效运营的需要，地铁建立有安全可靠的、独立的、能传送语言、文字、数据、图像等信息的综合业务数字网。其中包括：传输交换、专业电话、无线通信、电视监视、遥控遥测、有线广播、列车广播、时钟、自动电话、直通电话会议、办公管理自动化和集中监测等子系统。

信号系统：城市地铁信号系统一般采用列车自动控制系统(ATC)，主要由列车自动监控子系统(ATS)、列车自动防护子系统(ATP)和列车自动运行子系统(ATO)组成。

ATC系统是负责调整和监督轨道交通列车运行，以保证系统安全高效的自动控制系统。其设备应技术先进、性能可靠、操作简便、维修方便，并具有成熟的运用经验，系统必须保证每日24h连续工作。

ATS子系统由控制中心、车站和车辆段ATS设备组成；ATP子系统是保证列车运行安全的系统;ATO子系统是自动控制列车运行的设备，应确保工作状态正确。

供电系统:由两大部分组成，一部分为外部电源，即城市电网;一部分为地铁内部供电系统，即通常所说的供电系统，包括三部分，即变电所、牵引供电系统和变配电系统。

2 降低地铁项目工程造价的措施

初步设计工程概算是确定工程投资的主要依据，是控制资金、降低造价主要的环节.是决策性经济技术文件和研究分析建设项目经济效益的依据.在投资估算编制时，要根据类似工程技术经济指标筛选、分析并结合工程现行实际认真编制。要做好这些工作，首先，要创定切实可行的制度，保证工程造价管理人员参与工程造价可行性研究经济管理;其次，领导决策等部门要重视决策阶段的投资估算，积极让造价管理人员参与项目经济决策.发挥经济管理部门的经济参谋作用。

2.1 工程招投标阶段管理，降低工程造价

控制投资的另一个重要要素是严格实行招投标制度.工程招投标是改革开放的一种建筑业市场竞争模式，它对控制工程造价、缩短工期、提高工程质量、促进企业发展、提高施工队伍素质起到了一定作用。但是，从目前大型重点工程招投标看，仍不尽如人意，特别在控制造价方面问题不少，如为保证实施进度和质量，在不少地铁车站、区间隧道标中定向议标，使参加招标的施工队伍不可避免地产生高标价的可能，这势必无形中提高工程造价，给工程投资控制埋下隐患。要扭转这种局面.造价技术经济部门应参与工程招标，且需要有严密的招标文件和准确的工程清单。

2.2 工程建设实行控制全过程社会监理

目前工程项目建设普遍实施工程监理，它是对项目设计、施工阶段的工期、质量、投资控制实施监理，现仍侧重于施工质量监理并起了相当大的作用。然而，全过程实施监理显得不够.尤其地铁工程实施过程中，因地质条件变化，必须采取相应的技术措施，因此需要社会审计机构施行投资控制全过程监理，严格审查，限制和约束不合理的施工方法而增加费用的发生，进一步起到控制工程造价从而确保投资合理性的作用。

2.3 降低地铁项目工程造价施工过程中采取措施

项目制定管理办法并严格执行，各部门分工明确，职责分明。充分与业主及监理搞好关系，项目安全、质量、进度达到业主及监理的要求标准。严格控制施工质量及进度，施工过程中通过招投标选定综合实力强的施工队伍，并对其施工安全、质量、进度进行考核奖罚。项目内部定期召开生产例会，紧抓施工安全、质量、进度，对每周制定的生产计划进行考核并总结，找出问题并及时解决。项目内部做好成本管理，每月进行成分资料分析，找出节超原因，制定盈亏措施，最大限度的为项目创造效益。项目每个员工每个季度进行自我总结，时时以饱满的热情积极投入到地铁项目施工过程中，最大限度的为降低地铁项目造价努力，为地铁项目建设贡献力量。

结束语

对地铁工程建设项目投资控制、降低工程造价，不仅仅是地铁工程本身的问题。同时也涉及到规划、设计、施工、建设管理、社会监理、审计机构等各部门，甚至还涉及到地铁交通工程持续建设和发展，应引起同业们的高度关注.。进一步找出适应我国地铁工程发展的计价模式.努力降低工程造价，把我国地铁交通工程建设推向新。

参考文献

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1．1新阶段采矿人才知识体系的智力支持

知识经济时代到来后，人工智能、网络化、信息化将人从工业经济中解放出来，同时也正在改变资源和化石能源的开采方式和消费方式，必须将传统采矿模式适时调整到基于大数据信息技术、智能技术和网络技术的新常态采矿模式。采矿工程是对储存在地下、大海中、山体内的矿藏进行开采的工程，包括矿产资源的储量探测、矿藏定位、矿区建设和后期采矿实施等一系列工程。由于矿产资源是按地质规律储存的，矿区建设和后期采矿也不能违背地应力及其发展规律，基于大数据信息的统计分析离不开智能技术，故新常态采矿的一系列工程离不开大数据信息技术和智能技术的支持。此外，采矿过程中存在多种信息(如地应力场、采动应力场、瓦斯渗流与运动场、水渗流场、温度场)的获取与实时传输，网络技术能实现实时传输与实时分析，故新常态采矿的一系列工程也离不开网络技术的支持。综上所述，新阶段采矿人才知识体系应从知识经济时代中获取智力支持，即将信息技术、智能技术和网络技术融入采矿人才知识体系中，为采矿工程专业人才的创新技能发展提供智力支持。

1．2新阶段矿业工程活动的社会责任需求

长期的采矿活动对环境造成了大量的破坏，生态环境严重恶化，采矿工程与环境的矛盾日益凸显，采矿工程与环境的和谐发展是新阶段采矿人才在发展采矿工程中必须始终坚持的社会责任。采矿工程目前正处在结构调整期，必须将采矿与环境和谐发展战略运用到采矿工程中的各个环节，这将成为未来采矿工程活动的必然趋势。对新阶段采矿人才知识体系的培养也应体现环境保护方面的智力支持，增设与环境保护相关的课程与实践活动。

1．3新阶段矿业工程活动的国际化发展

进入新的阶段，矿业市场世界一体化趋势在增强，伴随着美欧经济复苏，印度、非洲经济快速发展对矿产资源的需求量大幅度提升，我国采矿工程即将迎来新的、更加健康的稳步发展。同时，随着我国更多的矿产资源开采企业走向国际市场，这些企业必将在国际化竞争中强化管理机制，革新理念，提高机械化、智能化水平，保证我国采矿工程的竞争优势。另外，合同制采矿模式将是今后国际采矿的通用模式，根据承包商的设备投入水平，合同制采矿模式有劳务合同采矿和投资合同采矿两种形式。我国合同采矿模式伴随着国际矿业承包的发展也逐步兴起，一些新的矿山开发无一例外地采取合同制采矿模式，采矿权人负责矿山的管理、协调和经营工作，由工程承包单位负责矿山的生产。综上所述，新阶段的矿山资源开采模式将更多地采用合同制开采模式，新阶段采矿专业人才的知识体系也应适应这种合同制开采模式。在我国计划经济时代，矿井建设由井巷建设公司施工，煤炭开采由煤炭开采企业开采，而且大多数资源开采企业只熟悉一种矿产资源的开采，故传统的采矿工程培养方案知识面过窄，不能适应国际化采矿和合同制开采的需求。合同制开采模式与传统采矿模式的区别主要表现在矿山的拥有者不再直接参与生产经营，而是将重点放在如何融资、资本市场运作上;矿山的生产管理者从矿井建设、主体资源开采、伴生资源开采等方面开展全现代化管理模式的生产经营活动。当主体资源为煤时，其伴生资源为煤层气，这类矿山的生产管理者不仅要有煤炭开采方面的主体知识(传统采矿工程专业的知识面)，还要有矿山建设、矿山管理、煤层气开采方面的知识。目前我校的采矿工程专业培养方案在传统采矿工程专业培养方案基础上已拓展了矿山管理方面的知识，仍需在矿业经济、矿山建设和煤层气开采方面加强知识储备，完善采矿工程知识体系。

2采矿工程专业方向课程优化

未来一段时间，采矿工程活动必须坚持采矿与环境和谐发展，顺应国际化发展趋势。而作为培养专业技术人才的高等院校必须调整教学计划和培养方向，使培养的人才更适应矿业工程健康发展的需要。为确保在坚持固体矿床开采方向的基础上尽量拓展矿业经济、矿山建设和煤层气开采方面的专业知识，我校采矿工程专业培养方案应在大的采矿工程专业基础上实施小的专业方向。即在采矿工程专业下设固体矿床开采、矿山建设和煤与煤层气工程三个方向，三个方向的课程既要体现共性(联系)，也要体现个性(适应就业的多样化)，在共性方面要体现专业固有特点，专业基础课程一致;在个性方面要体现专业发展特点，设置体现就业和专业发展方向的专业方向课程，也即需在三个专业方向上进行专业方向课程优化。

2．1专业基础课程优化

随着矿业工程活动中机械化、智能化和国际化的普及，采矿工程专业人员也应在机械、智能和经济方面进行知识储备。基于上述需求，采矿工程专业的固体矿床开采方向和矿山建设方向应在原高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理、地质学基础、矿山地质、测量学、C语言程序设计、理论力学、材料力学、岩体力学、机械设计基础、电工与电子学等专业基础课程基础上增加微机原理与接口技术、技术经济分析等课程;而煤与煤层气工程方向应在上述原有专业基础课程基础上增加大学化学、构造地质学、煤层气地质学。

2．2固体矿床开采方向课程优化

采矿工程专业固体矿床开采方向主要学习固体矿床开采的理论、技术和装备，本专业方向毕业生能在固体矿床开采(含煤炭、金属和非金属开采)领域围绕矿山开采和环境保持从事生产、管理、设计及科学研究等方面工作。同时，随着固体矿床开采向机械化、智能化、少人化方向发展，对矿山生产技术水平、装备水平、安全和环境保护要求也越来越高，要求毕业生有相应的知识储备。根据行业和就业要求，固体矿床开采方向应在原弹性力学、流体力学、煤矿开采学、矿山压力与岩层控制、非煤固体矿床开采、通风安全学、井巷工程、矿山机械、矿山电工、矿井设计、矿山企业管理、采矿工程专业英语、采矿CAD等必修专业课程基础上增加矿山系统工程、矿山环境保护等课程;同时，根据矿山企业发展方向，开设特殊开采、计算机辅助设计、文献检索、法律法规与事故案例、软岩巷道支护技术、数字化矿山、数据库技术、矿山突害监控与防治、物联网技术与应用等选修课程。

2．3矿山建设方向课程优化

采矿工程专业矿山建设方向主要学习矿山岩土工程的理论、技术和装备，本专业方向毕业生能在矿山、公路、铁路、地铁、水利和建筑等行业从事岩土工程等方面的规划、设计、施工、管理及科学研究工作。根据专业方向就业要求，矿山建设方向应开设弹性力学、流体力学、结构力学、土力学、采矿学基础、地下工程测试理论与技术、混凝土结构设计基本原理、钢结构设计基本原理、井巷工程、地下工程、爆破工程、岩土工程施工、工程项目管理等基础性必修专业课程;同时，根据矿山建设发展方向，开设城市地下工程、土木工程概论、计算机辅助设计、文献检索、法律法规、工程估价、地基处理技术、建设监理概论、边坡工程、矿山建设专业英语、砌体工程等选修课程。

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中图分类号：TU126 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）29-0202-01

1、工程概况

深圳地铁四号线上民区间下穿梅坳八路结构段为浅埋暗挖变断面矩形隧道，位于梅坳八路与中康路交叉路口下，全长68m，两端为明挖结构。暗挖结构覆土厚度5.4～7.57m。地面交通繁忙，其中厦深客专施工运土重载车必经该路口。线路左侧是居民生活小区，整栋楼为浅基础，距离隧道结构边界最近处约20m；隧道顶板上方有大量地下管线（雨水箱涵），该段隧道为典型的城市浅埋暗挖隧道。

暗挖隧道的地质情况自上而下为：人工填土厚5.16m～8.75m，中砂层厚度2.0m～1.2m，砾砂层厚度1.3m～2.8m厚，有机质粉质粘土层厚度1.0m～1.3m，含粘性土粉砂层厚度1.2m～2.5m，以下依次是花岗岩残积土、全、强、中、风化粗粒花岗岩，隧道主体结构基本位于砾砂层、有机质粉质粘土层、含粘性土粉砂层中，地下水埋深2.5m左右，地下水丰富，砂层及粘性土粉砂层常年处于饱和状态。

由于前期隧道上方雨水箱涵施工破坏了原状土，使得隧道上方覆土变得松散，隧道又处于砾砂层，水源丰富，隧道开挖易引起掌子面和洞周土体坍塌、涌砂和塌顶等地质灾害[1]，造成开挖困难和地表沉降过大。

2、总体施工方案和施工工艺

2.1 总体施工方案

由于隧道穿越砾砂层，地下水位较高。同时隧道上部为梅坳八路，隧道顶板距雨水箱涵及各种管线较近，确定采用CRD工法[2]，四台阶分步平行开挖法，大断面分左中右三跨进行开挖。其中K7+300～326.5里程段，左洞跨度达6.0～4.5m，根据经验针对单个洞室开挖宽度大于4.2m时，对左洞分解为左右两个小洞开挖，因此整个断面分上下导八洞室开挖。如图3～4所示。

⑴隧道开挖前，利用隧道南北端基坑做管棚工作井，从南北两端沿隧道结构外50cm、环向间距30cm，打设Φ159×8mm超前大管棚并注浆，从而提高围岩整体强度与稳定性，减小地面沉降，确保道路正常通车。

⑵隧道开挖采取多导洞分台阶法。开挖前，沿隧道拱部和边墙打设Φ42×3.5mm@0.3m，L=3m超前小导管，纵向间距1.5m，注浆加固，确保隧道拱部围岩稳定。

⑶格栅钢架间距布置为0.5m，设双层Φ8@0.1×0.1m钢筋网，喷C25混凝土0.3m厚。

⑷围岩较差地段采用洞内全断面注浆加固。注浆花管：Φ42×3.5，L=5m；采用水泥-水玻璃双液浆，间隔3m封闭一次进行全断面注浆。

⑸施做结构时，保留部分临时中立柱（即间隔三榀保留一榀临时中立柱），将临时立柱埋在结构底板中，同时对防水卷材施工做相应的变动，待施工侧墙及顶板时再将其拆除，减少顶板下沉量。

2.2 主要施工工艺

2.2.1 隧道开挖

超前管棚施工完成后，即可进行隧道开挖施工。按照总体方案，隧道采用CRD法开挖，工序及步骤：打设超前小导管、注浆加固、分四台阶预留核心土开挖、钢格栅架设及临时型钢支撑、钢筋网搭接、纵向联系钢筋焊接、喷射砼、封闭后回填注浆。隧道开挖顺序横断面图见图3～4。

3.2.2 结构施工及技术措施

总体施工顺序为：。

3.2.3.1 底板结构施工

底板结构按6m一段进行施工，采用水平型钢代换法和保留部分临时型钢。

水平型钢代换法：间隔1榀截断3榀竖向临时型钢支撑，在中隔墙1.5m高度位置安设一根水平I25a型钢，两端与临时型钢焊接牵固，铺设空隙内防水层，在铺设好的防水层上垫2层无纺布及一块钢板，恢复一榀竖向支撑，截断未拆除的竖向临时型钢，铺设剩余部位底板防水层，确保每2m有一根竖向型钢支撑到底板初期支护上，之后绑扎钢筋，浇筑底板混凝土，最后在每个空隙位置内恢复1根竖向型钢至底板混凝土面，减少拱顶下沉。如图5。

3.2.3.2 中隔墙施工

中隔墙6m一板。由于是平顶隧道，存在顶部混凝土填充不密实的情况。对顶部混凝土的浇筑做特殊设计。在中隔墙顶部沿隧道纵向预埋混凝土输送管，采用后退式浇筑。变更为用流动性更好、粒径更小的C30细石防水混泥土。中隔墙浇筑示意图见图7。折模后安设临时支撑。

3.2.3.3 侧墙顶板施工

侧墙顶板每6m一板。中隔墙达到设计强度后，及时增加型钢回撑（见图7）。之后拆除中隔墙一侧的临时型钢立柱，以便施做侧墙顶板。本工程右线为标准断面，采用模版台车进行二次施工，左线为渐变断面，采用模板满堂脚手架法。

这样进行受力转换后，及时施做侧墙顶板，确保了拱顶沉降在限值范围内，实际监测发现采用分步施做二次结构是安全可行的。

4、监控量测

因该段隧道的特殊性，对监测累计沉降值进行阶段性分解，根据地表及管线沉降布点和洞内布点的监测数据，结合注浆检查结果，如发现地表沉降量超出设计值时，实施跟踪动态注浆。隧道开挖完毕，初期支护处于稳定状态，在二次结构施工时临时支撑体系代换拆除前进行第一次量测，收集初始数据，通过监测及时反馈信息，判断支撑拆除代换过程中原支护体系是否处于稳定状态。监测结果表明，二次结构施工临时支撑拆除代换过程中的沉降基本控制在10mm以内，其中中隔墙施工支撑代换后中隔墙支撑本身沉降5mm，拱顶沉降基本控制在6mm以内。隧道开挖到初期支护完成，直到二次结构施工完毕，地表沉降基本在30mm以下。

5、结论

过梅坳八路暗挖隧道为大跨度浅埋平顶隧道，采用CRD工法，四台阶分步平行法开挖。通过打设大管棚注浆，开挖加密小导管注浆及全断面注浆加固保证了很好的开挖条件。分导洞开挖，临时支护体系繁多，二次衬砌施工时临时支护体系拆除代换过程中结构受力转换复杂，支撑拆除代换是否合理、安全对浅埋暗挖隧道的安全至关重要。

通过监测信息反馈及施工质量评定，过二次衬砌分步施工及支撑体系拆除代换是切实可行的。施工过程中通过支撑代换确保了原初期支护结构的稳定，保证了安全。施工过程中严格监测量控，对止水钢板与防水板的焊接质量的控制，使隧道二衬防水质量得到了保证。尤其是二衬背后及时注浆，填补了二衬混凝土浇筑不密实的空洞，有效减少了二衬之后隧道拱顶沉降。

通过对过梅坳八路浅埋暗挖隧道的开挖及二次衬砌施工实践研究，使特殊条件下城市浅埋暗挖复杂矩形隧道施工技术更加丰富、成熟，保证施工生产的顺利进行。

参考文献

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2、注意自身人身及财产安全；

3、认真做好现场及讲座笔记，现场参观要不耻下问；

4、遵守现场相关规章制度，关心他人及自身安全；

5、注意自己的言行，行为要得体；

6、有异常情况时，要及时通知带队老师；7、实习结束后，登记返程目的地，保证全程安全。

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。

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。共16页，当前第1页12345678910111213141516

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x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+3.75×2+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。共16页，当前第2页12345678910111213141516

2.4、新奥法施工新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称简, 原 文 是 new austrian tunnelling method 简称 natm , 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。共16页，当前第3页12345678910111213141516

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）；共16页，当前第4页12345678910111213141516

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作者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。

②挤压式盾构：有全挤压、局部挤压、网格等形式。仅适用于软弱黏性土层，适用范围较狭窄，在挤压推进时，对地层土体扰动较大，地面产生较大的隆起变化，所以在地面有建筑物的地区不宜使用，只能用在空旷的地区或江河底下、海滩处等区域。

③半机械式盾构：包括正、反铲、螺旋切削、软岩掘进机等，适用范围基本和手掘式一样，可减轻劳动强度。

④机械式盾构：有开胸的大刀盘切削、闭胸式的局部气压、泥水加压、土压平衡等形式，当土质好，能自立，或采用辅助措施后自立时，则可用开胸式机械盾构，如地层土质差，应采用闭胸机械式盾构。

土压平衡盾构推进过程中依靠开挖面切削面板的临时挡土效果、充满于密封仓内的切削土土压，以及螺旋输送机排土机构的综合作用，保证削土土压，以及螺旋输送机排土机构的综合作用，保持开挖面的稳定状态。泥水加压盾构在开挖面和泥水室内充满加压的泥水，通过加压作用和压力保持机构，保证开挖面土体的稳定。

明挖法又称为基坑法。它是按照隧道的宽度和高度，包括必要地施工操作余量，从地面开挖出一个基坑，并在其中修筑钢筋混泥土箱涵，做外放水，再进行回填的方法。

沉管法修建隧道首先是在隧址以外的预制现场制作隧道管道，管道两端用临时封墙密封，待达到设计强度后拖运到隧址位置，沉放管段到已预先进行了沟槽浚挖的设计位置上，然后进行管段水下连接，处理管段接头及基础，覆土填回，以完成隧道构筑的全部工作。这种方法也称为预制管段沉放法。

第三节 地下工程

地下工程是在岩土中建设的不同用途的工程，包括各类隧道和洞室工程。他们是修建在岩体与土体中的地下建筑。一项建筑工程的建设要经过可行性研究、设计、施工、投产等阶段，其中设计是一项涉及科学、技术、经济和方针政策等各方面内容的工作。一个工程建设项目在建设时期和生产时期的效果，在很大程度上取决于其设计和施工的质量。共16页，当前第5页12345678910111213141516

同地面工程结构物的区别是，地下建筑工程，不但要用建筑材料，而且首先要在承载的且变化难测的岩体中靠开挖地下空间，这无疑增加设计和施工的难度。所以无论设计还是施工都特别重视支护系统。地下建筑工程施工，是在地下作业，其工作面狭小，且作业场所不断延伸，工作对象是称作岩体的地质体，不稳定的客观因素多。施工过程是一个技术难度不断增加，作业条件逐渐恶化的复杂过程。虽受外界气候条件影响较小，可受地质条件的影响较大。

第二部分 地基基础工程

第一节 地基基础概论基础是建筑物和地基之间的连接体。基础把建筑物竖向体系传来的荷载传给地基。从平面上可见，竖向结构体系将荷载集中于点，或分布成线形，但作为最终支承机构的地基，提供的是一种分布的承载能力。如果地基的承载能力足够，则基础的分布方式可与竖向结构的分布方式相同。但有时由于土或荷载的条件，需要采用满铺的伐形基础。伐形基础有扩大地基接触面的优点，但与独立基础相比，它的造价通常要高的多，因此只在必要时才使用。不论哪一种情况，基础的概念都是把集中荷载分散到地基上，使荷载不超过地基的长期承载力。因此，分散的程度与地基的承载能力成反比。有时，柱子可以直接支承在下面的方形基础上，墙则支承在沿墙长度方向布置的条形基础上。当建筑物只有几层高时，只需要把墙下的条形基础和柱下的方形基础结合使用，就常常足以把荷载传给地基。这些单独基础可用基础梁连接起来，以加强基础抵抗地震的能力。只是在地基非常软弱，或者建筑物比较高的情况下，才需要采用伐形基础。多数建筑物的竖向结构，墙、柱都可以用各自的基础分别支承在地基上。中等地基条件可以要求增设拱式或预应力梁式的基础连接构件，这样可以比独立基础更均匀地分布荷载。

关于基础我们实习的地点是河南理工大学教师公寓楼的粉喷桩和龙泽小区的高压旋喷装。两个地方都属于地基处理。

第二节 地基处理由于焦作市的地下水丰富，地基属于软地基，所以要进行地基处理即粉喷桩处理。

一、粉喷桩处理方法

粉喷桩的桩径一般为50cm，设计的桩长宜穿透软土层并达到持力层内50cm。桩距与地基的稳定和沉降量有关，最小桩距宜为1.1～1.2m，桩位在平面上呈正三角形（梅花形）或矩形布置。

为改善基础底面的受力条件，粉喷桩处理段基础下宜铺设30cm左右石灰土或沙石垫层（掺灰量以8%为宜）。

湿喷桩也是深层搅拌法的一种，是近几年用于加固软粘土地基的一种新兴常用方法，它是利用水泥作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和水泥浆强制搅拌，利用水泥和软土产生的一系列物理-化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质复合地基。湿喷桩加固软土地基实际上就是水泥加固土的过程，即采用机械深层搅拌软土与水泥浆进而发生的一系列物理化学反应形成复合地基的过程。

湿喷桩施工是首先将水泥拌和成水泥浆，水泥中各种钙质矿物和水完成部分水解和水化反应后，再和软土中的水继续进行水解和水化反应，生成钙质化合物，这是形成复合地基强度的主导因素。当水泥中的各种水化物生成后，一部分自身继续硬化，形成水泥骨架；另一部分则与其周围具有一定活性的粘土颗粒发生反应。粘土中的化合物表面带有各种离子，它们和水泥水化生成的钙离子进行当量吸附交换，从而提高土体强度；又由于软土本身具有胶凝性，再和水泥水化作用形成的凝胶粒子结合起来，形成水泥土坚固联结的团粒结构，使水泥土的强度大大提高。随水泥水化作用生成的钙离子超出交换所用的数量时，这部分钙离子就与组成粘土的化合物反应，生成许多不溶于水的结晶化合物并逐渐硬化，同样大大的增强了水泥土的强度和水稳性。

从上述水泥加固土的原理可以看出，使水泥土保持足够的强度，一要有相应数量的水泥，二是必须使水泥与土充分接触，即用机械充分拌和水泥和土。这为湿喷桩施工指明了控制要点。

二、高压喷射灌浆法

龙泽小区是高层建筑，本来是准备采用桩基础，但是考虑到经济和地质原因，经过论证可以采用地基处理方法即高压喷射灌浆法。

高压喷射法就是利用工程钻机钻孔至设计处理的深度后，用高压泥浆泵，通过安装在钻杆（喷杆）杆端置于孔底的特殊喷嘴，向周围土体高压喷射固化浆液(一般使用水泥浆液)，同时钻杆（喷杆）以一定的速度边旋转边提升，高压射流使一定范围内的土体结构破坏，并强制与固化浆液混合，凝固后便在土体中形成具有一定性能和形状的固结体。共16页，当前第6页12345678910111213141516

固结体的形状和喷射流的移动方向有关。一般分为旋转喷射(简称旋喷)，定向喷射(简称定喷)和摆动喷射(简称摆喷)。旋喷桩主要用于加固地基，提高地基的抗剪强度，改善地基土的变形性能，使其在上部结构荷载作用下，不至破坏或产生过大的变形。定喷固结体呈壁状，摆喷形成厚度较大的扇状固结体。定喷和摆喷通常用于地基防渗，改善地基土的水力条件及边坡稳定等工程。

（一）加固机理

高喷法如三管高喷法用压缩空气包裹高压喷射水流冲击破坏搅动土体，同时用低压灌浆泵灌入浆液，浆液被高压水、气射流卷吸带入，同时与被搅动土体混合形成固结体。加固地基，形成桩、板、墙的机理可用五种作用来说明：

1.高压喷射流切割破坏土体作用 喷流动压以脉冲形式冲击土体，使土体结构破坏出现空洞。

2.混合搅拌作用 钻杆在旋转和提升的过程中，在射流后面形成空隙，在喷射压力作用下，迫使土粒向与喷嘴移动相反的方向(即阻力小的方向)移动，与浆液搅拌混合后形成固结体。

3.置换作用 三重管高喷法又称置换法，高速水射流切割土体的同时，由于通入压缩空气而把一部分切割下的土粒排出灌浆孔，土粒排出后所空下的体积由灌入的浆液补入。

4.充填、渗透固结作用 高压浆液充填冲开的和原有的土体空隙，析水固结，还可渗入一定厚度的砂层而形成固结体。

5.压密作用 高压喷射流在切割破碎土体的过程中，在破碎带边缘还有剩余压力，这种压力对土层可产生一定的压密作用，使高喷桩体边缘部分的抗压强度高于中心部分。

（二）基本种类

按喷射介质及其管路多少可分为单管法、二管法、三管法等。

1.单管旋喷法 通过单根管路，利用高压浆液（20～30mpa），喷射冲切破坏土体，成桩直径为40～50cm。其加固质量好，施工速度快和成本低，但固结体直径较小。

2.二管旋喷法 在单管法的基础上又加以压缩空气，并使用双通道的二重灌浆管。在管的底部侧面有一个同轴双重喷嘴，高压浆液以20mpa左右的压力从内喷嘴中高速喷出，在射流的外围加以0.7mpa左右的压缩空气喷出。在土体中形成直径明显增加的柱状固结体，达80～150cm。

3.三管旋喷法 使用分别输送水、气、浆三种介质的三重灌浆管。高压水射流和外围环绕的气流同轴喷射冲切破坏土体，在高压水射流的喷嘴周围加上圆筒状的空气射流，进行水、气同轴喷射，可以减少水射流与周围介质的摩擦，避免水射流过早雾化，增强水射流的切割能力。喷嘴边旋转喷射，边提升，在地基中形成较大的负压区，携带同时压入的浆液充填空隙，就会在地基中形成直径较大、强度较高的固结体，起到加固地基的作用。

三、其它地基处理方法

常用的地基处理方法有：换填垫层法、强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤密桩法和土挤密桩法、柱锤冲扩桩法、单液硅化法和碱液法等。

(一)、置换法

(1)换填法

就是将表层不良地基土挖除，然后回填有较好压密特性的土进行压实或夯实，形成良好的持力层。从而改变地基的承载力特性，提高抗变形和稳定能力。

施工要点：将要转换的土层挖尽、注意坑边稳定；保证填料的质量；填料应分层夯实。

(2)振冲置换法

利用专门的振冲机具，在高压水射流下边振边冲，在地基中成孔，再在孔中分批填入碎石或卵石等粗粒料形成桩体。该桩体与原地基土组成复合地基，达到提高地基承载力减小压缩性的目的。施工注意事项：碎石桩的承载力和沉降量很大程度取决于原地基土对其的侧向约束作用，该约束作用越弱，碎石桩的作用效果越差，因而该方法用于强度很低的软粘土地基时必须慎重行事。

(3)夯(挤)置换法

利用沉管或夯锤的办法将管(锤)置入土中，使土体向侧边挤开，并在管内(或夯坑)放人碎石或砂等填料。该桩体与原地基土组成复合地基，由于挤、夯使土体侧向挤压，地面隆起，土体超静孔隙水压力提高，当超静孔隙水压力消散后土体强度也有相应的提高。

施工注意事项：当填料为透水性好的砂及碎石料时，是良好的竖向排水通道。 共16页，当前第7页12345678910111213141516

(二)、预压法

(1)堆载预压法

在建造建筑物之前，用临时堆载(砂石料、土料、其他建筑材料、货物等)的方法对地基施加荷载，给予一定的预压期。使地基预先压缩完成大部分沉降并使地基承载力得到提高后，卸除荷载再建造建筑物。

施工工艺与要点：

a、预压荷载一般宜取等于或大于设计荷载；

b、大面积堆载可采用自卸汽车与推土机联合作业，对超软土地基的第一级堆载用轻型机械或人工作业；

c、堆载的顶面宽度应小于建筑物的底面宽度，底面应适当放大；

d、作用于地基上的荷载不得超过地基的极限荷载。

(2)真空预压法

在软粘土地基表面铺设砂垫层，用土工薄膜覆盖且周围密封。用真空泵对砂垫层抽气，使薄膜下的地基形成负压。随着地基中气和水的抽出，地基土得到固结。为了加速固结，也可采用打砂井或插塑料排水板的方法，即在铺设砂垫层和土工薄膜之前打砂井或插排水板，达到缩短排水距离的目的。

施工要点：

先设置竖向排水系统，水平分布的滤管埋设宜采用条形或鱼刺形，砂垫层上的密封膜采用2-3层的聚氯乙烯薄膜，按先后顺序同时铺设。面积大时宜分区预压；做好真空度、地面沉降量，深层沉降、水平位移等观测；预压结束后，应清除砂槽和腐植土层。应注意对周边环境的影响。

(3)降水法

降低地下水位可减少地基的孔隙水压力增加上覆土自重应力，使有效应力增加，从而使地基得到预压。这实际上是通过降低地下水位，靠地基土自重来实现预压目的。

施工要点：一般采用轻型井点、喷射井点或深井井点；当土层为饱和粘土、粉土、淤泥和淤泥质粘性土时，此时宜辅以电极相结合。

(4)电渗法

在地基中插入金属电极并通以直流电，在直流电场作用下，土中水将从阳极流向阴极形成电渗。不让水在阳极补充而从阴极的井点用真空抽水，这样就使地下水位降低，土中含水量减少。从而地基得到固结压密，强度提高。电渗法还可以配合堆载预压用于加速饱和粘性土地基的固结。

(三)、压实与夯实法

(1)、表层压实法

采用人工夯，低能夯实机械、碾压或振动碾压机械对比较疏松的表层土进行压实。也可对分层填筑土进行压实。当表层土含水量较高时或填筑土层含水量较高时可分层铺垫石灰、水泥进行压实，使土体得到加固。

(2)、重锤夯实法

重锤夯实就是利用重锤自由下落所产生的较大夯击能来夯实浅层地基，使其表面形成一层较为均匀的硬壳层，获得一定厚度的持力层。

施工要点：施工前应试夯，确定有关技术参数，如夯锤的重量、底面直径及落距、最后下沉量及相应的夯击遍数和总下沉量；夯实前槽、坑底面的标高应高出设计标高；夯实时地基土的含水量应控制在最优含水量范围内；大面积夯时应按顺序；基底标高不同时应先深后浅；冬季施工时，对土已冻结时，应将冻土层挖去或通过烧热法将土层融解；结束后，应及时将夯松的表土清除或将浮土在接近1m的落距夯实至设计标高。

(3)、强夯

强夯是强力夯实的简称。将很重的锤从高处自由下落，对地基施加很高的冲击能，反复多次夯击地面，地基土中的颗粒结构发生调整，土体变为密实，从而能较大限度提高地基强度和降低压缩性。

其施工工艺流程：

1)平整场地；

2)铺级配碎石垫层；

3)强夯置换设置碎石墩；

4) 平整并填级配碎石垫层；

5)满夯一遍；

6)找平，并铺土工布；

7)回填风化石渣垫层，用振动碾碾压八遍。

一般在大型强夯施土前，都应选择面积不大于400m2的场地进行典型试验，以便取得数据，指导设计与施工。

(四)、挤密法

1、振冲密实法

利用专门的振冲器械产生的重复水平振动和侧向挤压作用，使土体的结构逐步破坏，孔隙水压力迅速增大。由于结构破坏，土粒有可能向低势能位置转移，这样土体由松变密。 共16页，当前第8页12345678910111213141516

施工工艺：

(1)平整施工场地，布置桩位；

(2)施工车就位，振冲器对准桩位；

(3)启动振冲器，使之徐徐沉人土层，直至加固深度以上30～50cm，记录振冲器经过各深度的电流值和时间， 提升振冲器至孔口。再重复以上步骤1～2次，使孔内泥浆变稀。

(4)向孔内倒人一批填料，将振冲器沉人填料中进行振实并扩大桩径。重复这一步骤直至该深度电流达到规定的密实电流为止，并记录填料量。

(5)将振冲器提出孔口，继续施工上节桩段，一直完成整个桩体振动施工，再将振冲器及机具移至另一桩位。

(6)在制桩过程中，各段桩体均应符合密实电流、填料量和留振时间等三方面的要求，基本参数应通过现场制桩试验确定。

(7)施工场地应预先开设排泥水沟系，将制桩过程中产生的泥水集中引入沉淀池，池底部厚泥浆可定期挖出送至预先安排的存放地点，沉淀池上部比较清的水可重复使用。

(8)最后应挖去桩顶部lm厚的桩体，或用碾压、强夯(遍夯)等方法压实、夯实，铺设并压实垫层。

2、沉管砂石桩(碎石桩、灰土桩、og桩、低标号桩等)

利用沉管制桩机械在地基中锤击、振动沉管成孔或静压沉管成孔后，在管内投料，边投料边上提(振动)沉管形成密实桩体，与原地基组成复合地基。

3、夯击碎石桩(块石墩)

利用重锤夯击或者强夯方法将碎石(块石)夯人地基，在夯坑里逐步填人碎石(块石)反复夯击以形成碎石桩或块石墩。

(五)、拌和法

1、高压喷射注浆法(高压旋喷法)

以高压力使水泥浆液通过管路从喷射孔喷出，直接切割破坏土体的同时与土拌和并起部分置换作用。凝固后成为拌和桩(柱)体，这种桩(柱)体与地基一起形成复合地基。 也可以用这种方法形成挡土结构或防渗结构。

2、深层搅拌法

深层搅拌法主要用于加固饱和软粘土。它利用水泥浆体、水泥(或石灰粉体)作为主固化剂，应用特制的深层搅拌机械将固化剂送人地基土中与土强制搅拌，形成水泥(石灰)土的桩(柱)体，与原地基组成复合地基。水泥土桩(柱)的物理力学性质取决于固化剂与土之间所产生的一系列物理-化学反应。固化剂的掺人量及搅拌均匀性和土的性质是影响水泥土桩(柱)性质以至复合地基强度和压缩性的主要因素。

施工工艺：

①定位

②浆液配制

③送浆

④钻进喷浆搅拌

⑤提升搅拌喷浆

⑥重复钻进喷浆搅拌

⑦重复提升搅拌

⑧当搅拌轴钻进、提升速度为0.65-1.om/min时，应重复搅拌一次。

⑨成桩完毕，清理搅拌叶片上包裹的土块及喷浆口，桩机移至另一桩位施工。

(六)、加筋法

(1)土工合成材料

土工合成材料是一种新型的岩土工程材料。它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、表面或各层土体之间，发挥加强或保护土体的作用。土工合成材料可分为土工织物、土工膜、特种土工合成材料和复合型土工合成材料等类型。

(2)土钉墙技术

土钉一般是通过钻孔、插筋、注浆来设置，但也有通过直接打人较粗的钢筋和型钢、钢管形成土钉。土钉沿通长与周围土体接触，依靠接触界面上的粘结摩阻力，与其周围土体形成复合土体，土钉在土体发生变形的条件下被动受力。并主要通过其受剪工作对土体进行加固，土钉一般与平面形成一定的角度，故称之为斜向加固体。土钉适用于地下水位以上或经降水后的人工填土、粘性土、弱胶结砂土的基坑支护和边坡加固。

(3)加筋土

加筋土是将抗拉能力很强的拉筋埋置于土层中，利用土颗粒位移与拉筋产生的摩擦力使土与加筋材料形成整体，减少整体变形和增强整体稳定。拉筋是一种水平向增强体。一般使用抗拉能力强、摩擦系数大而耐腐蚀的条带状、网状、丝状材料，例如，镀锌钢片；铝合金、合成材料等。 共16页，当前第9页12345678910111213141516

(七)、灌浆法

是利用气压、液压或电化学原理将能够固化的某些浆液注入地基介质中或建筑物与地基的缝隙部位。灌浆的浆液可以是水泥浆、水泥砂浆、粘土水泥浆、粘土浆、石灰浆及各种化学浆材如聚氨酯类、木质素类、硅酸盐类等。根据灌浆的目的可分为防渗灌浆、堵漏灌浆、加固灌浆和结构纠倾灌浆等。按灌浆方法可分为压密灌浆、渗入灌浆、劈裂灌浆和电化学灌浆。灌浆法在水利、建筑、道桥及各种工程领域有着广泛的应用。

(八)、常见不良地基土及其特点

1.软粘土

软粘土也称软土，是软弱粘性土的简称。它形成于第四纪晚期，属于海相、泻湖相、河谷相、湖沼相、溺谷相、三角洲相等的粘性沉积物或河流冲积物。多分布于沿海、河流中下游或湖泊附近地区。常见的软弱粘性土是淤泥和淤泥质土。软土的物理力学性质包括如下几个方面：

(1)物理性质

粘粒含量较多，塑性指数ip一般大于17，属粘性土。软粘土多呈深灰、暗绿色，有臭味，含有机质，含水量较高、一般大于40%，而淤泥也有大于80%的情况。孔隙比一般为1.0-2.0，其中孔隙比为1.0～1.5称为淤泥质粘土，孔隙比大于1.5时称为淤泥。由于其高粘粒含量、高含水量、大孔隙比，因而其力学性质也就呈现与之对应的特点---低强度、高压缩性、低渗透性、高灵敏度。

(2)力学性质

软粘土的强度极低，不排水强度通常仅为5～30kpa，表现为承载力基本值很低，一般不超过70kpa，有的甚至只有20kpa。软粘土尤其是淤泥灵敏度较高，这也是区别于一般粘土的重要指标。

软粘土的压缩性很大。压缩系数大于0.5mpa-1，最大可达45mpa-1，压缩指数约为0.35-0.75。通常情况下，软粘土层属于正常固结土或微超固结土，但有些土层特别是新近沉积的土层有可能属于欠固结土。

渗透系数很小是软粘土的又一重要特点，一般在10-5-10-8cm/s之间，渗透系数小则固结速率就很慢，有效应力增长缓慢，从而沉降稳定慢，地基强度增长也十分缓慢。这一特点是严重制约地基处理方法和处理效果的重要方面。

(3)工程特性

软粘土地基承载力低，强度增长缓慢；加荷后易变形且不均匀；变形速率大且稳定时间长；具有渗透性小、触变性及流变性大的特点。常用的地基处理方法有预压法、置换法、搅拌法等。

2.杂填土

杂填土主要出现在一些老的居民区和工矿区内，是人们的生活和生产活动所遗留或堆放的垃圾土。这些垃圾土一般分为三类：即建筑垃圾土、生活垃圾土和工业生产垃圾土。不同类型的垃圾土、不同时间堆放的垃圾土很难用统一的强度指标、压缩指标、渗透性指标加以描述。

杂填土的主要特点是无规划堆积、成分复杂、性质各异、厚薄不均、规律性差。因而同一场地表现为压缩性和强度的明显差异，极易造成不均匀沉降，通常都需要进行地基处理。

3.冲填土

冲填土是人为的用水力冲填方式而沉积的土。近年来多用于沿海滩涂开发及河漫滩造地。西北地区常见的水坠坝(也称冲填坝)即是冲填土堆筑的坝。冲填土形成的地基可视为天然地基的一种，它的工程性质主要取决于冲填土的性质。冲填土地基一般具有如下一些重要特点。

(1)颗粒沉积分选性明显，在入泥口附近，粗颗粒较先沉积，远离入泥口处，所沉积的颗粒变细；同时在深度方向上存在明显的层理。

(2)冲填土的含水量较高，一般大于液限，呈流动状态。停止冲填后，表面自然蒸发后常呈龟裂状，含水量明显降低，但下部冲填土当排水条件较差时仍呈流动状态，冲填土颗粒愈细，这种现象愈明显。

(3)冲填土地基早期强度很低，压缩性较高，这是因冲填土处于欠固结状态。冲填土地基随静置时间的增长逐渐达到正常固结状态。其工程性质取决于颗粒组成、均匀性、排水固结条件以及冲填后静置时间。

4，饱和松散砂土

粉砂或细砂地基在静荷载作用下常具有较高的强度。但是当振动荷载(地震、机械振　动等)作用时，饱和松散砂土地基则有可能产生液化或大量震陷变形，甚至丧失承载力。这是因为土颗粒松散排列并在外部动力作用下使颗粒的位置产生错位，以达到新的平衡，瞬间产生较高的超静孔隙水压力，有效应力迅速降低。对这种地基进行处理的月的就是使它变得较为密实，消除在动荷载作用下产生液化的可能性。常用的处理方法有挤出法、振冲法等。 共16页，当前第10页12345678910111213141516

5.湿陷性黄土

在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显着附加变形的土称为湿陷性土，属于特殊土。有些杂填土也具有湿陷性。广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区的黄土多具湿陷性。(这里所说的黄土泛指黄土和黄土状土。湿陷性黄土又分为自重湿陷性和非自重湿陷性黄土，也有的老黄土不具湿陷性)。在湿陷性黄土地基上进行工程建设时，必须考虑因地基湿陷引起附加沉降对工程可能造成的危害，选择适宜的地基处理方法，避免或消除地基的湿陷或因少量湿陷所造成的危害。

6.膨胀土

膨胀土的矿物成分圭要是蒙脱石，它具有很强的亲水性，吸水时体积膨胀，失水时体积收缩。这种胀缩变形肚往很大，极易对建筑物造成损坏。膨胀土在我国的分布范围很广，如广西、云南、河南、湖北、四川、陕西、河北、安徽、江苏等地均有不同范围的分布。膨胀土是特殊土的一种，常用的地基处理方法有换土、土性改良、预浸水，以及防止地基土含水量变化等工程措施。

7.含有机质土和泥炭土

当土中含有不同的有机质时，将形成不同的有机质土，在有机质含量超过一定含量时就形成泥炭土，它具有不同的工程特性，有机质的含量越高，对土质的影响越大，主要表现为强度低、压缩性大，并且对不同工程材料的掺入有不同影响等，对直接工程建设或地基处理构成不利的影响。

8.山区地基土

山区地基土的地质条件较为复杂，主要表现在地基的不均匀性和场地稳定性两个方面。由于自然环境和地基土的生成条件影响，场地中可能存在大孤石，场地环境也可能存在滑坡、泥石流、边坡崩塌等不良地质现象。它们会给建筑物造成直接的或潜在的威胁。在山区地基建造建筑物时要特别注意场地环境因素及不良地质现象，必要时对地基进行处理。

9.岩溶(喀斯特)

在岩溶(喀斯特)地区常存在溶洞或土洞、溶沟、溶隙、洼地等。地下水的冲蚀或潜蚀使其形成和发展，它们对结构物的影响很大，易于出现地基不均匀变形、崩塌和陷落。因此在修建结构物之前，必须进行必要的处理。

四、基础的设计

房屋基础设计应根据工程地质和水文地质条件、建筑体型与功能要求、荷载大小和分布情况、相邻建筑基础情况、施工条件和材料供应以及地区抗震烈度等综合考虑，选择经济合理的基础型式。

砌体结构优先采用刚性条形基础，如灰土条形基础、cl5素混凝土条形基础、毛石混凝土条形基础和四合土条形基础等，当基础宽度大于2.5m时，可采用钢筋混凝土扩展基础即柔性基础。

多层内框架结构，如地基土较差时，中柱宜选用柱下钢筋混凝土条形基础，中柱宜用钢筋混凝土柱。

框架结构、无地下室、地基较好、荷载较小可采用单独柱基，在抗震设防区可按《建筑抗震设计规范》第6.1.1l条设柱基拉梁。

无地下室、地基较差、荷载较大为增强整体性，减少不均匀沉降，可采用十字交叉梁条形基础。

如采用上述基础不能满足地基基础强度和变形要求，又不宜采用桩基或人工地基时，可采用筏板基础（有梁或无梁）。

框架结构、有地下室、上部结构对不均匀沉降要求严、防水要求高、柱网较均匀，可采用箱形基础；柱网不均匀时，可采用筏板基础。

有地下室，无防水要求，柱网、荷载较均匀、地基较好，可采用独立柱基，抗震设防区加柱基拉梁。或采用钢筋混凝土交叉条形基础或筏板基础。

筏板基础上的柱荷载不大、柱网较小且均匀，可采用板式筏形基础。当柱荷载不同、柱距较大时，宜采用梁板式筏基。

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中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）12-0118-02

自2009年我国住房与城乡建设部正式实施注册岩土工程师执业制度以来，注册岩土工程师可在规定的执业范围内，以注册土木工程师（岩土）的名义在全国范围内从事相关执业活动；未取得注册证书和执业印章的人员，不得以注册土木工程师（岩土）的名义从事岩土工程及相关业务活动[1-2]。作为一种行业准入制度，这有利于提高岩土工程人员的业务素质，有利于行业国际化；也将成为高等学校岩土相关专业教学改革的方向标，推动着高校专业教学改革，使之紧紧围绕行业市场，为岩土工程行业培养较高执业素质的专业人才[3-5]。

一、我国注册岩土工程师考试简介

注册岩土工程师考试分为基础和专业考试。

1.基础考试。主要考查考生的综合基础理论知识和相关专业基础。考试分上、下午两场，均为单项选择题，涉及的考试内容包括：（上午）高等数学、液体力学、计算机应用基础、电工电子技术、普通物理、普通化学、理论力学、材料力学、工程经济学；（下午）土木工程材料、岩体力学与土力学、工程测量、工程地质、岩体工程与基础工程、土木工程施工与管理、结构力学与结构设计、职业法规。

2.参加基础考试合格并按规定完成职业实践年限者，方能报名参加专业考试。专业考试分2天进行，共四场，开卷考试，分别考查岩土工程专业知识及案例分析。专业考试内容包括：（1）岩土工程勘察；（2）岩土工程设计基本原则；（3）浅基础；（4）深基础；（5）地基处理；（6）土工结构与边坡防护；（7）基坑工程与地下工程；（8）特殊条件下的岩土工程；（9）地震工程；（10）岩土工程检测与监测；（11）工程经济与管理。涉及的行业规范、规程有40本左右，每年的规范清单都在增删。

专业考试合格后，方可获得《中华人民共和国注册土木工程师（岩土）执业资格证书》。

二、现行培养模式存在的主要问题及专业教学改革的必要性

注册岩土工程师执业制度作为一种行业准入制度，明确了其对从业人员的素质要求，作为一名合格注册岩土工程师应该懂勘察、懂设计、懂施工、懂监测检测、懂法律法规，既要懂得地质方面的知识，又要懂得力学、土木工程专业方面的知识，要求是综合素质较高的复合型人才。作为人才培养的基地，高等院校发挥着重要的作用，尤其是如今注册土木工程师（岩土）制度对人才提出的更全面更综合的要求[6]。

目前，高校培养模式主要存在两方面问题：（1）课程设置不全，与注册岩土工程师考试内容相比，学生专业知识面窄，不能兼顾地质、力学、土木工程等各方面理论知识。（2）培养的学生实践动手能力弱，工程意识不强，不利于岩土工程工程的开展。

因此，发挥注册岩土工程师执业考试制度的指导作用，对现有的勘查技术与工程专业的教学模式进行改革势在必行。

三、我校勘查技术与工程专业教学改革

我校自2005年首次招收勘查技术与工程专业学生以来，为了适应注册岩土工程师考试制度，在专业课程设置、课程与教材建设、实践教学环节调整、教学方法改进、师资队伍培养等方面进行了积极的探索，取得了一些经验。

1.专业课程设置。在专业开设初期，比较我校勘查技术与工程专业培养大纲，与注册岩土工程师专业考试内容，培养大纲能够基本涵盖了后者基础考试的大多数内容，但也存在一些问题：课程设置不完善；部分课程课时少、开设的顺序欠合理。比如缺少地震工程、特殊性岩土等内容，岩土工程勘察课程安排在工程物探、原位测试等课程之前。

经过多次的培养大纲修订，在最新版的2016年版培养大纲中，学科与专业基础必修课、专业选修课包括：基础工程、土力学、岩土工程概论、构造地质学、水文地质学、混凝土结构、工程物探、岩土工程测试技术、基坑支护、地下结构、隧道工程、城市地下空间规划、地基处理、边坡工程、地质灾害防治与评价、岩土工程勘察、环境岩土工程、工程结构荷载与可靠度设计原理、建设工程项目管理与建设法规、建设工程经济、工程监理概论等等。这几乎涵盖了注册岩土工程师专业考试的所有内容，这对于勘查技术与工程专业学生是一个非常大的优势。

2.课程与教材建设。在岩土工程师专业考试中，地震工程、特殊性岩土是必考内容之一。过去我们对这部分内容讲授不够重视。在最近由本专业教研室组织编写了《基础工程》教材，将之前未重点讲授的“地震工程”内容集中编成一章重点讲授，还专门介绍了岩土工程师执业制度的相关内容；同时也申报了土力学、基础工程等精品课，由全体老师共同建设。而对于特殊性岩土这部分内容，也在《岩土工程勘察》课程中重点讲授。

3.教学方法改进。注册岩土工程师专业考试，主要考查的是对相关专业规范、规程的熟练应用能力，因此，在专业课程授课中，均要求学生配备有相应的最新版的规范或规程，大学四年下来，基本上能把岩土专业中的主要规范、规程过一遍，如《岩土工程勘察规范》、《建筑地基基础设计规范》、《建筑桩基技术规范》、《建筑基坑支护规程》、《建筑地基处理规范》、《建筑抗震设计规范》、《建筑边坡工程技术规范》等。在上课过程中，以教材内容为主，结合相应的规范或规程，让学生在学习专业理论、基本原理等的同时，也了解规范的规定，这有利于学生在毕业后走上专业岗位时能更好地应用规范。

4.实践教学环节调整。在高校中，学生工程意识淡薄、实践能力不强的现状较为普遍，其中一个重要的原因就是学生参加工程实践的机会太少，这对其毕业后从事专业工作，快速适应注册岩土工程师执业制度是不利的。因此，在专业教学中，均将专业课程向实践工程做一些倾斜，加强实践基础的建设，调整实习、课程设计等内容，不断完善实践教学环节。

5.师资队伍建设。专业课教师的业务能力直接影响着对学生的培养效果，专业理论知识扎实，且具备丰富工程实践经验的教师，在讲解专业理论的同时，结合实际工程，能让学生更容易理解、接受，从而提高教学效果。因此，有必要进一步提高专业课教师的综合素质，培养一批具有教师资格及注册岩土工程师执业资格的双师型教师队伍是非常重要的。

四、结论

注册岩土工程师执业制度的推行，使得岩土工程行业越碓焦娣叮也必将加速我国岩土工程与国际接轨；同时，也为高校培养专业人才指明了方向，推动高等学校土建类岩土工程专业教学改革。通过对我校现行的勘查技术与工程专业教学模式的分析研究、探索，包括岩土工程课群的设置、课程与教材建设、实践教学环节调整、教学方法改进、师资队伍培养等，积累了成功的经验，也提出了进一步的改革措施，使专业教学不断向注册岩土工程师考试靠拢。

参考文献：

[1]高大钊.注册岩土工程师与岩土工程体制[J].岩土工程师，2003，（11）：1-4.

[2]付旭.注册土木工程师（岩土）执业制度研究[D].昆明理工大学硕士学位论文，2009.

[3]白哲.从注册岩土工程师考试探讨勘查技术与工程专业教学改革[J].教育教学论坛，2014，（37）：46-47.