(46)地基基础和地下空间工程新技术

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1.主要技术内容

灌注桩后注浆是指在灌注桩成桩后一定时间，通过预设在桩身内的注浆导管及与之相连的桩端、桩侧处的注浆阀注入水泥浆。注浆目的一是通过桩底和桩侧后注浆加固桩底沉渣（虚土）和桩身泥皮，二是对桩底和桩侧一定范围的土体通过渗入（粗颗粒土）、劈裂（细粒土）和压密（非饱和松散土）注浆起到加固作用，从而增大桩侧阻力和桩端阻力，提高单桩承载力，减少桩基沉降。

在优化注浆工艺参数的前提下，可使单桩承载力提高40%～120%，粗粒土增幅高于细粒土，桩侧、桩底复式注浆高于桩底注浆；桩基沉降减小30%左右。可利用预埋于桩身的后注浆钢导管进行桩身完整性超声检测，注浆用钢导管可取代等承载力桩身纵向钢筋。

2.技术指标

根据地层性状、桩长、承载力增幅和桩的使用功能（抗压、抗拔）等因素，灌注桩后注浆可采用桩底注浆、桩侧注浆、桩侧桩底复式注浆等形式。主要技术指标为：

（1）浆液水灰比：地下水位以下0.45～0.65，地下水位以上0.7～0.9。

（2）最大注浆压力：软土层4～8MPa，风化岩10～16MPa。

（3）单桩注浆水泥量：Gc=apd+asnd，式中桩端注浆量经验系数ap=1.5～1.8,桩侧注浆量经验系数as=0.5～0.7，n为桩侧注浆断面数，d为桩径（m）。

（4）注浆流量不宜超过75L／min。

实际工程中，以上参数应根据土的类别、饱和度及桩的尺寸、承载力增幅等因素适当调整，并通过现场试注浆和试桩试验最终确定。设计施工可依据现行《建筑桩基技术规范》JGJ94进行。

3.适用范围

灌注桩后注浆技术适用于除沉管灌注桩外的各类泥浆护壁和干作业的钻、挖、冲孔灌注桩。

4.已应用的典型工程

北京首都国际机场T3航站楼。目前该技术应用于北京、上海、天津、福州、汕头、武汉、宜春、杭州、济南、廊坊、龙海、西宁、西安、德州等地数百项高层、超高层建筑桩基工程中，经济效益显著。

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1.主要技术内容

长螺旋钻孔压灌桩技术是采用长螺旋钻机钻孔至设计标高，利用混凝土泵将混凝土从钻头底压出，边压灌混凝土边提升钻头直至成桩，然后利用专门振动装置将钢筋笼一次插入混凝土桩体，形成钢筋混凝土灌注桩。后插入钢筋笼的工序应在压灌混凝土工序后连续进行。与普通水下灌注桩施工工艺相比，长螺旋钻孔压灌桩施工，由于不需要泥浆护壁，无泥皮，无沉渣，无泥浆污染，施工速度快，造价较低。

2.技术指标

（1）混凝土中可掺加粉煤灰或外加剂，每方混凝土的粉煤灰掺量宜为70～90kg。

（2）混凝土中粗骨料可采用卵石或碎石，最大粒径不宜大于30mm。

（3）混凝土塌落度宜为180～220mm。

（4）提钻速度：宜为1.2～1.5m/min。

（5）长螺旋钻孔压灌桩的充盈系数宜为1.0～1.2。

（6）桩顶混凝土超灌高度不宜小于0.3～0.5m。

（7）钢筋笼插入速度宜控制在1.2～1.5m/min。

3.适用范围

适用于地下水位较高，易塌孔，且长螺旋钻孔机可以钻进的地层。

4.已应用典型工程

在北京、天津、唐山等地10多项工程中应用，受到建设单位、设计单位和施工单位的欢迎，经济效益显著，具有良好的应用前景。

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1.主要技术内容

水泥粉煤灰碎石桩复合地基是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合形成的高粘结强度桩（简称CFG桩），通过在基底和桩顶之间设置一定厚度的褥垫层以保证桩、土共同承担荷载，使桩、桩间土和褥垫层一起构成复合地基。桩端持力层应选择承载力相对较高的土层。水泥粉煤灰碎石桩复合地基具有承载力提高幅度大，地基变形小、适用范围广等特点。

2.技术指标

根据工程实际情况，水泥粉煤灰碎石桩可选用水泥粉煤灰碎石桩常用的施工工艺包括长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩、振动沉管灌注成桩及长螺旋钻孔灌注成桩三种施工工艺。主要技术指标为：

（1）桩径宜取350～600mm。

（2）桩端持力层应选择承载力相对较高的地层。

（3）桩间距宜取3～5倍桩径。

（4）桩身混凝土强度满足设计要求，通常不小于C15。

（5）褥垫层宜用中砂、粗砂、碎石或级配砂石等，不宜选用卵石，最大粒径不宜大于30mm。厚度150～300mm,夯填度不大于0.9。

实际工程中，以上参数根据场地岩土工程条件、基础类型、结构类型、地基承载力和变形要求等条件或现场试验确定。

对于市政、公路、高速公路、铁路等地基处理工程，当基础刚度较弱时宜在桩顶增加桩帽或在桩顶采用碎石+土工格栅、碎石+钢板网等方式调整桩土荷载分担比例，提高桩的承载能力。

设计施工可依据现行行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ79进行。

3.适用范围

适用于处理黏性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应按当地经验或通过现场试验确定其适用性。就基础形式而言，既可用于条形基础、独立基础，又可用于箱形基础、筏形基础。采取适当技术措施后亦可应用于刚度较弱的基础以及柔性基础。

4.已应用的典型工程

哈大铁路客运专线工程、京沪高铁工程。在北京、天津、河北、山西、陕西、内蒙古、新疆以及山东、河南、安徽、广西等地区多层、高层建筑、工业厂房、铁路地基处理工程中广泛应用，经济效益显著，具有良好的应用前景。

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1.主要技术内容

真空预压法是在需要加固的软黏土地基内设置砂井或塑料排水板，然后在地面铺设砂垫层，其上覆盖不透气的密封膜使软土与大气隔绝，然后通过埋设于砂垫层中的滤水管，用真空装置进行抽气，将膜内空气排出，因而在膜内外产生一个气压差，这部分气压差即变成作用于地基上的荷载。地基随着等向应力的增加而固结。抽真空前，土中的有效应力等于土的自重应力，抽真空一定时间的土体有效应力为该时土的固结度与真空压力的乘积值。

2.技术指标

（1）密封膜内的真空度应稳定地保持在80KPa以上。

（2）砂井或塑料排水板深度范围内土层的平均固结度一般应大于85%。 （3）滤水管的周围应填盖100～200mm厚的砂层或其他水平透水材料。

（4）所需抽真空设备的数量，以一套设备可抽真空的面积为1000～1500m2确定。 （5）当地基承载力要求更高时可联合堆载、强夯等综合加固。 （6）预压后建筑物使用荷载作用下可能发生的沉降应满足设计要求。 3.适用范围

适用于软弱黏土地基的加固。在我国广泛存在着海相、湖相及河相沉积的软弱黏土层。这种土的特点是含水量大、压缩性高、强度低、透水性差。该类地基在建筑物荷载作用下会产生相当大的变形或变形差。对于该类地基，尤其需大面积处理时，譬如在该类地基上建造码头、机场等，真空预压法是处理这类软弱黏土地基的较有效方法之一。

4.已应用的典型工程

日照港料场、黄骅港码头、深圳福田开发区、天津塘沽开发区、深圳宝安大道、广州港南沙港区、越南胡志明市电厂等。

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1.主要技术内容

土工合成材料是一种新型的岩土工程材料，大致分为土工织物、土工膜、特种土工合成材料和复合型土工合成材料四大类。特种土工合成材料又包括土工垫、土工网、土工格栅、土工格室、土工膜袋和土工泡沫塑料等。复合型土工合成材料则是由上述有关材料复合而成。土工合成材料具有过滤、排水、隔离、加筋、防渗和防护等六大功能及作用。目前国内已经广泛应用于建筑或土木工程的各个领域，并且已成功地研究、开发出了成套的应用技术,大致包括：

（1）土工织物滤层应用技术。

（2）土工合成材料加筋垫层应用技术。

（3）土工合成材料加筋挡土墙、陡坡及码头岸壁应用技术。 （4）土工织物软体排应用技术。 （5）土工织物充填袋应用技术。 （6）模袋混凝土应用技术。 （7）塑料排水板应用技术。

（8）土工膜防渗墙和防渗铺盖应用技术。

（9）软式透水管和土工合成材料排水盲沟应用技术。 （10）土工织物治理路基和路面病害应用技术。 （11）土工合成材料三维网垫边坡防护应用技术等。

（12）土工膜密封防漏应用技术（软基加固、垃圾场、水库、液体库等）。 2.技术指标

符合现行国家标准《土工合成材料应用技术规范》GB50290及相关标准要求。土工合成材料应用在各类工程不仅能很好地解决传统材料和传统工艺难于解决的技术问题，而且均取得了显著的经济效益，工程造价大多可降低15%以上。

3.适用范围

土工合成材料应用技术的适用范围十分广泛。可在所有涉及岩土工程领域的各种建筑工程或土木工程中应用。 4.已应用的典型工程

青藏铁路工程、长江防波堤、重庆加筋岸壁、京沪铁路客运专线。

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1.主要技术内容

复合土钉墙是将土钉墙与一种或几种单项支护技术或截水技术有机组合成的复合支护体系，它的构成要素主要有土钉、预应力锚杆、截水帷幕、微型桩、挂网喷射混凝土面层、原位土体等。

复合土钉墙直呼具有轻型，机动灵活，适用范围广，支护能力强，可作超前支护，并兼备支护、截水等效果。在实际工程中，组成复合土钉墙的各项技术可根据工程需要进行灵活的有机结合，形式多样，复合土钉墙是一项技术先进、施工简便、经济合理、综合性能突出的基坑支护技术。

2.技术指标

（1）复合土钉墙中的预应力锚杆指：锚索、锚杆机锚管等。

（2）复合土钉墙中的止水帷幕形成方法有：水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、灌浆法、地下连续墙法、微型桩法、钻孔咬合桩法、冲孔水泥土咬合桩法等。

（3）复合土钉墙中的微型桩是一种广义上的概念，构件或做法如下： ①直径不大于400mm的混凝土灌注桩，受力筋可为钢筋笼或型钢、钢管等。

②作为超前支护构件直接打入土中的角钢、工字钢、H形钢等各种型钢、钢管、木桩等。 ③直径不大于400mm的预制钢筋混凝土圆桩，边长不大于400mm的预制方桩。 ④在止水帷幕中插入型钢或钢管等劲性材料等。

（3）土钉墙、水泥土搅拌桩、预应力锚杆、微型桩等按《建筑基坑支护技术规程》JGJ120、《基坑土钉支护技术规程》CECS96等现行技术标准设计施工。

3.适用范围

（1）开挖深度不超过15m的各种基坑。

（2）淤泥质土、人工填土、砂性土、粉土、黏性土等土层。

（3）多个工程领域的基坑及边坡工程。 4.已应用的典型工程

北京奥运媒体村、深圳的长城盛世家园二期（深14.2～21.7m）、赛格群星广场基坑（深13m）、捷美中心（深16.0m）、广州地铁新港站（深9～14.1m）、上海西门广场、华敏世纪广场等一批深8～10m处于厚层软土中的基坑等。

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1.主要技术内容

型钢水泥土复合搅拌桩支护结构同时具有抵抗侧向土水压力和阻止地下水渗漏的功能。其主要技术内容是：通过特制的多轴深层搅拌机自上而下将施工场地原位土体切碎，同时从搅拌头处将水泥浆等固化剂注入土体并与土体搅拌均匀，通过连续的重叠搭接施工，形成水泥土地下连续墙；在水泥土硬凝之前，将型钢插入墙中，形成型钢与水泥土的复合墙体。

该技术的特点是：施工时对邻近土体扰动较少，故不至于对周围建筑物、市政设施造成危害；可做到墙体全长无接缝施工、墙体水泥土渗透系数k可达10-7cm/s，因而具有可靠的止水性；成墙厚度可低至550mm，故围护结构占地和施工占地大大减少；废土外运量少，施工时无振动、无噪声、无泥浆污染；工程造价较常用的钻孔灌注排桩的方法约节省20%～30%。

2.技术指标

（1）型钢水泥土搅拌墙的计算与验算应包括内力和变形计算、整体稳定性验算、抗倾覆稳定性验算、坑底抗隆起稳定性验算、抗渗流稳定性验算和坑外土体变形估算。

（2）型钢水泥土搅拌墙中三轴水泥土搅拌桩的直径宜采用650mm、850mm、1000mm；内插的型钢宜采用H形钢。 （3）水泥土复合搅拌桩28d无侧限抗压强度标准值不宜小于0.5MPa。 （4）搅拌桩的入土深度宜比型钢的插入深度深0.5～1.0m。 （5）搅拌桩体与内插型钢的垂直度偏差不应大于1/200。

（6）当搅拌桩达到设计强度，且龄期不小于28d后方可进行基坑开挖。

主要参照标准有：《型钢水泥土搅拌墙技术规程》JGJ/T199及《建筑基坑支护技术规程》JGJ120等。 3.适用范围

该技术主要用于深基坑支护，可在粘性土、粉土、砂砾土使用，目前在国内主要在软土地区有成功应用。 4.已应用的典型工程

上海静安寺下沉式广场、国际会议中心、地铁陆家嘴车站、地铁2号线龙东路延伸段、上海梅山大厦、天津地铁二、三号线工程、天津站交通枢纽工程。

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1.主要技术内容

工具式组合内支撑技术是在混凝土内支撑技术的基础上发展起来的一种内支撑结构体系,主要利用组合式钢结构构件截面灵活可变、加工方便、适用性广的特点，可在各种地质情况和复杂周边环境下使用。该技术具有施工速度快、支撑形式多样、计算理论成熟、可拆卸重复利用、节省投资等优点。

2.技术指标

（1）标准组合件跨度8m,9m,12m等。 （2）竖向构件高度3m,4m,5m等。

（3）受压杆件的长细比不应大于150，受拉杆件的长细比不应大于200。 （4）构件内力监测数量不少于构件总数量15%。 3.适用范围

适用于周围建筑物密集,相邻建筑物基础埋深较大,施工场地狭小,岩土工程条件复杂或软弱地基等类型的深大基坑。 4.已应用典型工程

北京国贸中心、广东工商行业务大楼、广东荔湾广场、广东金汇大厦。

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1.主要技术内容

（1）施工原理：逆作法是建筑基坑支护的一种施工技术，它通过合理利用建（构）筑物地下结构自身的抗力，达到支护基坑的目的。逆作法是将地下结构的外墙作为基坑支护的挡墙（地下连续墙）、将结构的梁板作为挡墙的水平支撑、将结构的框架柱作为挡墙支撑立柱的自上而下作业的基坑支护施工方法。根据基坑支撑方式，逆作法可分为全逆作法、半逆作法和部分逆作法三种。逆作法设计施工的关

键是节点问题，即墙与梁板的连接，柱与梁板的连接，它关系到结构体系能否协调工作，建筑功能能否实现。

（2）技术特点：节地、节材、环保、施工效率高，施工总工期短。 2.技术指标

（1）逆作法施工技术总体上应符合国家现行标准《建筑地基基础设计规范》GB5007、《地下建筑工程逆作法技术规程》JGJ165的相关规定。

（2）竖向立柱的沉降，应满足主体结构的受力和变形要求。 3.适用范围

适用于建筑群密集，相邻建筑物较近，地下水位较高，地下室埋深大和施工场地狭小的高（多）层地上、地下建筑工程，如地铁站、地下车库、地下厂房、地下贮库、地下变电站等。

4.已应用的典型工程

上海环球金融中心裙房工程、上海世博地下变电站、北京百货大楼新楼、北京地铁天安门东站、广州国际银行中心等。

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1.主要技术内容

爆破挤淤处理软土地基实质上是地基处理的置换法，即通过爆炸作用将填料沉入淤泥并将淤泥挤出，使地基达到设计承载力和满足地基在一定时间内的沉降要求的施工工艺，其主要技术为：在堆石体前沿淤泥中的适当位置埋置药包群，爆后堆石体前沿向淤泥底部坍落，形成一定范围和厚度的“石舌”，所形成的边坡形状呈梯形。当继续填石时，由于“石舌”上部的淤泥在爆炸瞬间产生的强大冲击力的作用下，产生超孔隙水压力，冲击作用使土的结构发生破坏，扰乱了正常的排水通道，土体的渗透性变差，超孔隙水压力难以消散，土体的强度降低，承载能力在短时间内丧失，因此抛石可以很容易地挤开这层淤泥并与下层“石舌”相连，形成完整的抛填体，如图1.10所示。采用爆炸和抛填循环作业，就可用石方置换掉抛填方向前方一定范围内一定数量的淤泥，达到软基处理的目的。

2.技术指标

（1）线药量qL计算

式中：q——线药量（kg/m）,即单位布药长度上分布的药量；

q0——单耗（kg/m3），即爆除单位体积淤泥所需药量，一般为（0.6～1.0）㎏/m3； LH——爆破挤淤填石一次推进水平距离（m）； Hmw——计入覆盖水深的折算淤泥厚度（m）

HM——置换淤泥厚度（m）；

——水重度（kN/m3）；

——淤泥重度（kN/m3）；

Hw——覆盖水深，即泥面以上的水深。

图1.10爆破挤淤布药与爆前、爆后断面示意图 （2）一次爆破挤淤填石药量Q1计算

式中：Q1——一次爆破挤淤填石药量（㎏）；

LL——爆破挤淤填石一次的布药线长度（m）。

（3）单孔药量q1计算

式中：q1——单孔药量（㎏）；

M—— 一次布药孔数。

（4）爆破挤淤的药包埋深计算

式中：hμ——药包埋深（m），指药包中心在水面以下深度。 （5）石料应使用不易风化石料，粒径应大于30cm。

（6）堆填石料范围：一次处理淤泥宽度沿线；高度为1.3～1.8倍淤泥深度。

（7）爆破安全震动速度及水中冲击波安全距离可参照《爆破安全规程》GB6722之规定进行。 3.适用范围

爆破挤淤重在“挤”，必须地处开阔地带，保证在爆炸后抛填体的重力作用下淤泥可以被挤出待处理地基范围，并且不会对环境造成污染和破坏。主要适用于港口工程的防波堤、护岸、码头等基础处理，公路铁路房建等地处海滩、河滩等开阔地带的地基处理。爆破挤淤法处理软土地基适宜深度为3～25m。

4.已应用的典型工程

海军16642工程防波堤、连云港西大堤、大连港东区围堤、浙江嵊泗中心渔港防波堤、珠海电厂陆域围堤、广东汕头华能电厂、深港西部通道等。

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1.主要技术内容

（1）对于自然高边坡：通过在坡体内施工预应力锚索、系统锚杆（土钉）或注浆加固对边坡进行处治。系统预应力锚索为主动受力，单根锚索设计锚固力可高达3000KN，是高边坡深层加固防护的主要措施。系统锚杆（土钉）对边坡防护的机理相当于螺栓的作用，是一种对边坡进行中浅层加固的手段。根据滑动面的埋深确定边坡不稳定块体大小及所需锚固力，一般多用预应力锚（索）杆有针对性的进行加固防护。为防治边坡表面风化、冲蚀或弱化，主要采取植物防护、砌体封闭防护、喷射（网喷）混凝土等作为坡面防护措施。

（2）对于堆积体高边坡：对集体高边坡的加固主要采取浅表加固、混凝土贴坡挡墙加预应力锚索固脚、浅表排水和深层排水降压的加固处理等技术。浅表加固采用中空注浆土锚管加拱形骨架梁混凝土对边坡浅层滑移变形进行加固处理；边坡开挖切脚采用混凝土贴坡挡墙加预应力锚索进行加固；在边坡治理采用浅表排水和深层排水降压相结合进行处置地表水和地下水的排放等。

2.技术指标

（1）对于自然边坡：根据边坡高度、岩体性状、构造及地下水的分布，判断潜在滑移面的位置。选择适宜的计算方法确定所需的锚固力并给出整体安全系数。采用加固防护措施提高边坡的稳定性。主要技术指标为：

1）锚索锚固力：500～3000KN。 2）锚杆锚固力：100～500KN。 3）喷射混凝土：强度不低于C20。

4）锚（索）杆固定方式：可采用机械固定、灌浆（胶结材料）固定、扩张基底固定方式，根据粘结强度确定锚固力设计值。 在实际工程中，要结合边坡坡度、高度、水文地质条件、边坡危害程度合理选择防护措施，提高地层软弱结构面、潜在滑移面的抗剪强度，改善地层的其它力学性能，并加固危岩，将结构物与地层形成共同工作的体系，提高边坡稳定性。

（2）对于堆积体高边坡：

1）土锚管注浆：土锚管灌注M20的水泥净浆，水灰比0.8:1，注浆压力0.3MPa以内。 2）在拱形骨架梁主梁、中空注浆土锚管相间布置，间距1.0m，坡面按1.4m×1.4m交错布置。

3）坡面出现塌滑的区域，坡面按1.0m×1.0m交错布置，在拱形骨架梁主梁布置位置，按1.0m间距相间布置中空注浆土锚管。 4）对已开挖的坡面全部进行拱形骨架梁混凝土护坡支护。 5）预应力锚索锚固力：500～3000KN。 6）浅表排水花管直径为50～100mm。

7）在堆积体岩体内部设置永久深层排水降压平洞。 3.适用范围

（1）高度大于30m的岩质高陡边坡、高度大于15m的土质边坡、水电站侧岸高边坡、船闸、特大桥桥墩下岩石陡壁、隧道进出口仰坡等。

（2）适用于50～300m堆积体高边坡加固。 4.已应用的典型工程

三峡永久船闸高边坡、李家峡水电站侧岸边坡、小浪底水利枢纽高边坡、宜昌下涝溪特大桥桥墩下岩石陡壁锚固、大连港矿石码头高边坡、京福国道、京珠高速、小湾水电站、溪洛渡水电站等。

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1.主要技术内容

（1）顶管法：直接在松软土层或富水松软地层中敷设中、小型管道的一种施工方法。施工时无须挖槽，可避免为疏干和固结土体而采用降低地下水位等辅助措施，从而大大加快施工进度。短距离、小管径类地下管线工程施工，广泛采用顶管法。近几十年，中继接力顶进技术的出现使顶管法已发展成为可长距离顶进的施工方法。顶管法施工包括的主要设备有：顶进设备、顶管机头、中继环、工程管及吸泥设备；设计的主要内容是顶力计算；施工技术主要包括顶管工作坑的开挖、穿墙管及穿墙技术、顶进与纠偏技术、陀螺仪激光导向技术、局部气压与冲泥技术及触变泥浆减阻技术。

（2）定向钻进穿越：根据图纸所给的入土点和出土点设计出穿越曲线，然后按照穿越曲线利用穿越钻机先钻出导向孔、再进行扩孔处理，之后利用泥浆的护壁及润滑作用将已预制试压合格的管段进行回拖，完成管线的敷设施工。其主要技术包括：

1）根据套管允许的曲率半径、工作场地及岩土工程条件，确定定向钻进的顶角、方位角、工具面向角、空间坐标，设计出定向钻进的轨迹草图。

2）导向孔钻进是采用射流辅助钻进方式，通过定向钻头的高压泥浆射流冲蚀破碎旋转切削成孔的，以斜面钻头来控制钻孔方向。通过钻机调整钻进参数，来控制钻头按设计轨迹钻进。

3）将导向孔孔径扩大至所铺设的管径以上，减少敷设管线时的阻力。

4）用分动器将要敷设的管线与回扩头进行连接，在钻杆旋转回拉牵引下，将管线回拖入已成型的轨迹孔洞。 2.技术指标

（1）顶管法的技术指标应符合《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268、《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》JC/T640的规定。 （2）定向钻进穿越技术中，控制点的位置确定、钻机拖拉力的计算和钻机的选择按规范《油气输送管道穿越工程施工规范》GB50424的要求执行。

3.适用范围

（1）顶管法适用于直接在松软土层或富水松软地层中敷设中、小型管道。

（2）定向钻进穿越法适合的地层条件为岩石、砂土、粉土、黏性土。对仅在出土点或入土点侧含有卵砾石等不适和定向钻施工的地层条件时，在采取得当措施后也可进行定向钻进穿越施工。

4.已应用的典型工程

浙江镇海穿越甬江的顶管工程、上海穿越黄浦江的顶管工程、西气东输穿越黄河顶管工程等。

(46)地基基础和地下空间工程新技术

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1.主要技术内容

大断面矩形地下通道掘进施工技术是利用矩形隧道掘进机在前方掘进，而后将分节预制好的混凝土结构在土层中顶进、拼装形成地下通道结构的非开挖法施工技术。

矩形隧道掘进机在顶进过程中，通过调节后顶主油缸的推进速度或调节螺旋输送机的转速，以控制搅拌舱的压力，使之与掘进机所处地层的土压力保持平衡，保证掘进机的顺利顶进，并实现上覆土体的低扰动；在刀盘不断转动下，开挖面切削下来的泥土进入搅拌舱，被搅拌成软塑状态的扰动土；对不能软化的天然土，则通过加入水、粘土或其他物质使其塑化，搅拌成具有一定塑性和流动性的混合土，由螺旋输送机排出搅拌舱，再由专用输送设备排出；隧道掘进机掘进至规定行程，缩回主推油缸，将分节预制好的混凝土管节吊入并拼装，然后继续顶进，直至形成整个地下通道结构。

大断面矩形地下通道掘进施工技术施工机械化程度高，掘进速度快，矩形断面利用率高，非开挖施工地下通道结构对地面运营设施影响小，能满足多种截面尺寸的地下通道施工需求。

2.技术指标

地下通道最大宽度6.9m；地下通道最大高度4.3m。 3.适用范围

能适应N值在10以下的各类黏性土、砂性土、粉质土及流砂地层；具有较好的防水性能，最大覆土层深度为15m；通过隧道掘进机的截面模数组合，可满足多种截面大小的地下通道施工需求。

4.已应用的典型工程

上海轨道交通6号线浦电路车站、8号线中山北路车站、4号线南浦大桥车站等。

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1.主要技术内容

复杂盾构法施工技术为复杂地层、复杂地面条件下的盾构法施工技术，或大断面（洞径大于10m）、异型断面形式（非单圆形）的盾

构法施工技术。

“盾”是指保持开挖面稳定性的刀盘和压力舱、支护围岩的盾型钢壳，“构”是指构成隧道衬砌的管片和壁后注浆体。由于盾构施工技术对环境影响很小而被广泛的采用，得到了迅速的发展。盾构机主要是用来开挖土砂围岩的隧道机械，由切口环、支撑环及盾尾三部分组成。就断面形状可分为单圆形、双圆形及异型盾构。所谓盾构施工技术，是指使用盾构机，一边控制开挖面及围岩不发生坍塌失稳，一边进行隧道掘进、出渣，并在盾构机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆，从而在不扰动围岩的基础上修筑地下工程的方法。

选择盾构型式时，除考虑施工区段的围岩条件、地面情况、断面尺寸、隧道长度、随到线路、工期等各种条件外，还应考虑开挖和衬砌等施工问题，必须选择能够安全而且经济地进行施工的盾构型式。根据盾构头部的结构，可将其大致分为闭胸式和敞开式。闭胸式盾构与可分为土压平衡式盾构和泥水加压式盾构；敞开式盾构又可分为全面敞开式和部分敞开式盾构。

2.技术指标 （1）承受荷载

设计盾构时需要考虑的荷载如：垂直和水平土压力、水压力、自重、上覆荷载的影响、变向荷载、开挖面前方土压力及其他荷载。 （2）盾构外径

所谓盾构外径，是指盾壳的外径，不考虑超挖刀头、摩擦旋转式刀盘、固定翼、壁后注浆用配管等突出部分。 （3）盾构长度

盾构本体长度指壳板长度的最大值，而盾构机长度则指盾构的前端到尾端的长度。盾构总长系指盾构前端至后端长度的最大值。 （4）刀盘扭矩

刀盘扭矩可进行简便计算：

式中：T——装备扭矩（KN·m）； D——盾构外径（m）；

a——扭矩系数（土压平衡式盾构a=8～3；泥水加压式盾构a=9～5）。 （5）总推力

盾构的推进阻力组成包括：盾构四周外表面和土之间的摩擦力或粘结阻力（F1）；推进时，口环刃口前端产生的贯入阻力（F2）；开挖面前方阻力(F3)；变向阻力（曲线施工、蛇形修正、变向用稳定翼、挡板阻力等）（F4）；盾尾内的管片和壳板之间的摩擦力（F5）；后方台车的牵引阻力（F6）。以上各种推进阻力的总和（∑F），须对各种影响因素仔细考虑，要留出必要的富余量。

3.适用范围

适用于各类土层或松软岩层中隧道的施工。 4.已应用的典型工程

2006年北京地铁10号线在穿越三元桥临楼地段，盾构双线调至净距1.70m；2010年北京地铁9号线军一东区间盾构机在湖泊下砾岩层中掘进；2003年上海率先采用双圆形盾构机施工M8线地铁区间；上海外滩观光隧道实现了城市复杂地层近距离叠交隧道施工。

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1.主要技术内容

智能化气压沉箱施工技术是指在沉箱下部设置一个气密性高的钢筋混凝土结构工作室，并向工作室内注入压力与刃口处地下水压力相等的压缩空气，使在无水的环境下进行无人化远程遥控挖土排土，箱体在本身自重以及上部荷载的作用下下沉到指定深度后，在沉箱结构面底部浇筑混凝土底板，形成地下沉箱结构的新型施工技术。

智能化气压沉箱在施工中，利用气体压力平衡箱体外水压力，沉箱底土体在无水状态下进行无人化远程遥控开挖，通过远程监视系统，沉箱在下沉过程中可以直接辩别并较方便地处理地下障碍物，同时避免了坑底隆起和流砂管涌现象。相比常规的沉井施工方法，智能化气压沉箱施工方法由于气压反力的作用，箱体容易纠偏和控制下沉速度，可以防止突沉、超沉，且周边地层沉降小，对环境影响小；相比地下连续墙施工方法，可显著减少围护结构的插入深度，具有可观的经济性。

2.技术指标

（1）无排气环保螺旋机出土速度：16m3/h。

（2）远程遥控自动挖掘机，铲斗容量0.15～0.2m3，并配有专门的远程监视系统。 （3）减摩泥浆：钠基膨润土、纯碱、CMC，密度1.05～1.08g/cm3，黏度30～40S。

（4）配有专门的人员生命保障系统（包括医疗舱、减压舱等），工作室在有人状态下氧气含量保持19%～23%，气压小于0.4MPa，人员在高压常压环境之间转换有专门操作规程并有各种故障的应急预案，防止减压病的发生。

3.适用范围

智能化气压沉箱施工技术可适用于软土、黏土、砂性土和碎(卵)石类土及软硬岩等各种地质条件，适合在城市建筑密集区，周边环境复杂，地表沉降要求高，对周边建筑保护力度大的区域进行深基坑建设，以及旧城改造区域障碍物较多时采用，并可以向大深度、大面积的方向发展，满足城市地下空间的开发需求。目前开挖深度可达40m。

4.已应用典型工程

智能化气压沉箱施工技术在上海市轨道交通7号线工程12A标（浦江南浦站～浦江耀华站）区间中间风井工程得到应用。风井结构为全埋地下四层结构，平面尺寸为25.24m×15.6m，深度约29m，地下一层设外挂风道。沉箱施工过程中采用无人化智能化新技术和新设备使整个挖土、出土流程实现了无人化遥控施工，有效地控制周围地基的沉降，保护了周边建筑物的安全，而且坑底无隆起和流砂管涌，工程质量良好。

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1.主要技术内容

双聚能预裂与光面爆破综合技术是将聚能爆破应用于预裂爆破和光面爆破的最新爆破技术。该项新技术能最大限度提高药柱爆炸的成缝能量,比普通预裂与光面爆破扩大孔距2～3倍，同时也减小了对保留岩体的爆破危害并提高了保留岩体的稳定性和安全度,提高了半孔残留率,爆后没有爆破再生裂隙。该项新技术不仅节能环保还可以降低施工成本50%以上。

2.技术指标

(1)采用双聚能预裂与光面爆破综合技术施工宜使用双聚能预裂与光面爆破专用装置。可按《双聚能预裂与光面爆破综合技术施工工法》(国家一级工法)施工。

(2)采用“双聚能预裂与光面爆破综合技术”可以达到以下技术指标：

1）根据爆破岩石的力学特性和岩石的结构构造预裂或者光面爆破孔距可以增大2～3倍。 2）保留岩体的建基面以下40cm范围内，爆后波速最大衰减只有4%，远低于国家规范要求。 3）半孔残留率远高于国家规范要求并且爆后残留半孔没有爆破再生裂隙。 4）施工成本降低50%以上。

5）节省能源消耗50～60%、造孔矽尘大量减少有利于环境保护。 3.适用范围

适用于水利水电、矿山、交通、房屋建筑、风电、核电等建筑行业各种岩性岩石的轮廓控制爆破设计与施工。 4.已应用的典型工程

在水利水电行业应用广泛，并且取得良好经济效益和社会效益。

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1.主要技术内容

双聚能预裂与光面爆破综合技术是将聚能爆破应用于预裂爆破和光面爆破的最新爆破技术。该项新技术能最大限度提高药柱爆炸的成缝能量,比普通预裂与光面爆破扩大孔距2～3倍，同时也减小了对保留岩体的爆破危害并提高了保留岩体的稳定性和安全度,提高了半孔残留率,爆后没有爆破再生裂隙。该项新技术不仅节能环保还可以降低施工成本50%以上。

2.技术指标

(1)采用双聚能预裂与光面爆破综合技术施工宜使用双聚能预裂与光面爆破专用装置。可按《双聚能预裂与光面爆破综合技术施工工法》(国家一级工法)施工。

(2)采用“双聚能预裂与光面爆破综合技术”可以达到以下技术指标：

1）根据爆破岩石的力学特性和岩石的结构构造预裂或者光面爆破孔距可以增大2～3倍。 2）保留岩体的建基面以下40cm范围内，爆后波速最大衰减只有4%，远低于国家规范要求。 3）半孔残留率远高于国家规范要求并且爆后残留半孔没有爆破再生裂隙。 4）施工成本降低50%以上。

5）节省能源消耗50～60%、造孔矽尘大量减少有利于环境保护。 3.适用范围

适用于水利水电、矿山、交通、房屋建筑、风电、核电等建筑行业各种岩性岩石的轮廓控制爆破设计与施工。 4.已应用的典型工程

在水利水电行业应用广泛，并且取得良好经济效益和社会效益。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/gfxo.html