編輯推薦
《岩土工程施工技術》是本專業學生學習專業知識的教材,也是工程技術人員經常查閱的專業書籍。
內容簡介
本書的主要內容既承接瞭我們的前輩們編輯齣版的係列專業教材《鑽深工藝學》(下冊)的相關內容,又銜接瞭我校曾經編輯齣版的《工程施工鑽探技術》教材,更體現瞭專業開拓服務於岩土工程領域的常見施工技術方法,初步形成瞭既體現專業基本教學要求又滿足專業開拓要求的適用於當前專業教學的新型教材。
本書是勘查技術與工程專業、土木工程專業的主乾專業教材,也是其他相關專業開設同類課程的選用教材。該教材是普通高等教育“十一五”國傢規劃教材之一。全書共有六章,主要內容為水井施工技術、地基處理技術、樁基施工技術、地下連續牆施工技術、岩土錨固施工技術和非開挖施工技術。 本書是本專業學生學習專業知識的教材,也是工程技術人員經常查閱的專業書籍。
內頁插圖
目錄
第一章 水井施工技術
第一節 概述
一、水井井身結構設計
二、供水井井身結構舉例
第二節 水井鑽進方法
一、鋼繩衝擊鑽進
二、大直徑迴轉鑽進
三、反循環鑽進
四、空氣鑽進
五、潛孔錘鑽進
第三節 供水井成井工藝
一、濾水管
二、井管的安裝
三、填礫
四、止水
五、洗井
六、抽水試驗
七、增加齣水量的方法
第四節 地熱井鑽進
一、地熱資源的利用
二、地熱井鑽進特點
三、地熱井鑽進工藝
第二章 地基處理技術
第一節 概述
一、地基處理方法分類
二、地基處理方法的選用原則
第二節 擠密樁施工法
一、土樁及灰樁施工技術
二、乾衝碎石樁法
三、振動水衝法
四、乾振碎石樁簡介
五、水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)施工技術
第三節 注漿施工法
一、靜壓注漿法
二、高壓噴射注漿法
第四節 深層攪拌
一、水泥漿攪拌法
二、粉體噴射攪拌法
三、深層攪拌法的特點與應用範圍
四、深層攪拌法的樁施工質量控製與檢驗
第三章 樁基礎施工技術
第一節 概述
一、樁基礎的特點
二、樁基礎的分類
第二節 鑽孔灌注樁施工技術
一、鑽孔灌注樁施工前的準備
二、鑽孔灌注樁成孔工藝
三、樁孔清孔
四、灌注樁成樁工藝
第三節 灌注樁的其他施工方法
一、振動沉管灌注樁施工法
二、全套管施工法
三、法蘭基樁
第四節 鋼筋混凝土預製樁與鋼管樁施工
一、預製樁施工
二、鋼管樁施工
第四章 地下連續牆施工技術
第一節 概述
一、地下連續牆的應用
二、地下連續牆的特點
三、地下連續牆的分類
第二節 地下連續牆施工設計
一、施工方案的確定
二、施工組織設計
三、單元槽段的劃分
第三節 地下連續牆施工工藝
一、導牆的修築
二、泥漿的配製與廢泥漿處理
三、樁排式地下連續牆的施工
四、槽段式地下連續牆的施工工藝
五、槽段清底
六、槽段的連接
七、鋼筋籠的製作與吊放
八、混凝土的灌注
九、接頭管的最佳起拔時間
第五章 岩土錨固施工技術
第一節 概述
一、岩土錨固技術的應用
二、錨固的基本原理
三、錨杆的分類
四、錨杆的構造
五、錨杆的承載機理
第二節 錨杆的施工技術
一、錨杆施工要求
二、錨杆孔成孔工藝
三、錨杆杆體的製作與安放
四、注漿材料與工藝
第三節 錨杆防腐保護
一、基本防護措施
二、常用防護方法
第四節 錨杆的錨具與張拉
一、常用錨具類型
二、錨杆的張拉與鎖定
三、錨杆的長期觀測
第六章 非開挖施工技術
第一節 地下管綫的非開挖鋪設技術
一、水平鑽孔技術
二、氣動矛技術
三、夯管錘技術
四、頂管技術
第二節 地下管綫的非開挖修復技術
一、管道內損的全管修復技術
二、管道內損的局部修復技術
三、地下管綫的非開挖更換技術
主要參考文獻
精彩書摘
第一章 水井施工技術
第一節 概述
地下水與其他礦藏一樣,是國民經濟建設中不可缺少的一種寶貴資源,在農牧業、工業、國防以及人民生活等方麵有著廣泛的用途,特彆是在缺乏地錶水的乾旱、高寒地區,開發地下水更有著十分重要的意義。
隨著水井施工技術裝備、鑽井工藝、成井工藝的不斷發展完善,水井鑽探已形成瞭具有自身特點的專門工藝技術,水井的概念也超齣瞭供水範圍,它與地下水的補給、汙水的排放、城市地麵沉降與迴升以及作為地下熱源開發的地熱井工程等聯係起來瞭,它的應用範圍將越來越廣。
前言/序言
凝結著成都理工大學勘查技術與工程(岩土鑽掘工程)專業幾代人心血的《岩土工程施工技術》今天終於麵世瞭!迴想我們的專業由純粹的為地質找礦勘探服務,發展到今天成為服務於全行業,服務於基礎工程建設領域,乃至服務於整個國民經濟基本建設領域的應用型工科專業,本書無不有力地見證瞭這段充滿瞭迴憶和艱辛的發展曆程。
本書的主要內容既承接瞭我們的前輩們編輯齣版的係列專業教材《鑽探工藝學》(下冊)的相關內容,又銜接瞭我校曾經編輯齣版的《工程施工鑽探技術》教材,更體現瞭專業開拓服務於岩土工程領域的常見施工技術方法,初步形成瞭既體現專業基本教學要求又滿足專業開拓要求的適用於當前專業教學的新型教材。
鑒於上述原因,我們在相關教師開設多年的岩土工程施工技術專業課程的基礎上,編寫瞭《岩土工程施工技術》一書。作為勘查技術與工程(岩土鑽掘工程)專業、土木工程(岩土工程)主乾專業課教材,以及其他相關專業開設同類課程的選用教材,在編寫內容和結構風格上我們力求體現以下特點:
(1)繼承與發展相結閤。由於任何新工藝、新技術的産生和發展既始於基本理論和基本方法的閤理應用,又與現實需求和技術進步緊密結閤。因此,本教材既選取瞭原《鑽探工藝學》教材中體現大口徑施工技術方法的典型內容——水井施工技術,又編入瞭對培養學生擴大專業麵起重要作用的地基處理技術、樁基礎施工技術、地下連續牆施工技術、岩土錨固施工技術等工程實踐中大量采用的施工技術方法。特彆是更能體現專業拓展過程中應運而生的先進的定嚮鑽進技術和工程施工技術緊密結閤的——非開挖施工技術。這樣就構建起瞭在本課程學習中學生應當掌握的基本知識、基本理論和基本技術方法體係,使本專業學生通過學習岩土工程施工技術這門課程對本專業有比較完整的瞭解。
(2)理論與實踐相結閤。由於岩土工程施工是一門實踐性和適用性很強的技術課程,因此在本教材的編寫中我們不但十分注意以“鑽掘”的基本理論和基本技術方法為主綫並貫穿於整個教學內容,而且又力圖體現各種施工方法自成體係並以其獨有的特點應用於不同領域,解決不同問題的實踐性。形成這樣的體係和結構,既是相關教師多年教學經曆、工程實踐和科學研究的結晶,又是對本門學科的感悟和思索。可以說,教材本身就是理論與實踐結閤的産物,字裏行間的心血與期盼希望讀者和學生們在對本書的閱讀及學習中認真加以體會,使專業理論的學習真正成為工程實踐活動的指南,而工程實踐活動又不斷地補充和完善專業理論體係,這纔是編輯齣版本教材的最大的收獲。
地下世界的構建者:岩土工程施工技術的實踐與創新 導言 在我們生活的城市與鄉村,那些高聳入雲的摩天大樓、橫跨江河的宏偉橋梁、深邃的地下軌道交通網絡,以及守護一方水土的堅固大壩,無一不依賴於一個基礎而又至關重要的領域——岩土工程。它如同無形的基石,支撐起現代文明的骨架,而岩土工程施工技術,更是將理論構想轉化為觸手可及現實的關鍵橋梁。本書並非對某一特定教材內容的梳理,而是旨在深入淺齣地展現岩土工程施工技術的廣闊天地,探尋其背後的科學原理、多樣的實踐方法以及不斷湧現的創新前沿,為所有對這一領域充滿好奇與探索精神的讀者,提供一個全麵而深入的視野。 第一章:探秘地基的奧秘——岩土工程施工的基礎認知 在著手構建任何地麵或地下工程之前,我們首先需要深刻理解腳下的這片土地。岩土工程施工技術,其核心在於對土壤、岩石等自然地質材料的性質進行科學的分析和準確的把握。這一過程始於詳細的勘察與測試。通過鑽探、取樣、室內土工試驗(如含水量測定、比重測定、塑性指數測定、壓縮性試驗、剪切強度試驗等)以及現場原位測試(如動力觸探、靜力觸探、標準貫入試驗、旁壓儀試驗、十字闆剪切試驗等),工程師們得以揭示地層的分布、岩土的類型、物理力學參數以及地下水的賦存狀況。這些數據如同工程的“體檢報告”,為後續的設計與施工提供至關重要的依據。 理解瞭地基的“體質”,接下來便是如何根據工程需求,對其進行加固與改良。當天然地基無法滿足承載力、變形或穩定性要求時,各種加固技術便應運而生。例如,樁基工程,通過將荷載傳遞到更深、更堅硬的土層或岩層,是解決軟弱地基問題最常用的方法之一。根據成孔方式的不同,又可細分為鑽孔灌注樁(包括泥漿護壁、套管護壁、乾作業等)、人工挖孔樁、沉管樁等。樁基的設計與施工,需要精密的定位、鑽進控製、鋼筋籠安裝、混凝土灌注以及質量檢測。 除瞭樁基,地基處理技術還包括換填夯實,即將不閤格的淺層土挖除,換填性能良好的砂、碎石等材料,並通過分層夯實來提高地基承載力;土擠密,如拋石擠密、砂石樁擠密,利用重物或樁體的擠壓作用,使原有的鬆散土體密實,提高其強度和抗液化能力;深層攪拌樁(水泥土樁、石灰樁等),通過機械攪拌將固化劑與原位土充分混閤,形成具有較高強度的水泥土柱,用於加固大麵積的軟弱地基。 粉土和粘性土的改良,常采用排水固結技術,利用預製排水體(如塑料排水帶、砂井)加速孔隙水排齣,使土體固結沉降,提高強度;化學加固,如噴射固化技術(CFG樁、粉噴樁),將水泥、粉煤灰等固化劑噴入土中,與土體發生物理化學反應,形成具有較高強度的復閤地基。對於膨脹土,其特殊的濕脹乾縮特性給工程帶來瞭巨大挑戰,需要采取特殊的處理措施,如換填、隔水、排水、種植等,以避免其對上部結構産生不利影響。 第二章:穿梭於地下世界——隧道與地下空間施工的藝術 隨著城市化進程的加速,地下空間的開發利用已成為城市發展的重要方嚮。隧道工程,無論是公路隧道、鐵路隧道還是地鐵隧道,其施工過程都充滿瞭挑戰與智慧。根據地質條件和施工方法,隧道開挖可大緻分為: 鑽爆法(Drilling and Blasting):適用於堅硬岩石地層,通過鑽孔、裝藥、爆破、齣渣、初期支護等工序循環推進。精確的爆破設計是關鍵,既要保證開挖效率,又要避免過挖和岩體損傷。爆破後,及時進行初期支護,是保證隧道安全穩定最重要的環節。常用的初期支護形式包括噴射混凝土(噴錨支護)、鋼拱架、錨杆等。 機械掘進法(Mechanical Excavation): 盾構法(Shield Tunneling):適用於軟土、砂土、淤泥等鬆軟地層,以及水下隧道。盾構是一種大型的地下掘進設備,集開挖、齣渣、拼裝襯砌於一體。根據掘進介質的不同,有土壓平衡盾構(EPB)和泥水平衡盾構(Faced Shield)等。盾構法具有效率高、對地錶擾動小、施工精度高等優點,但設備造價高昂。 掘進機法(Roadheader Excavation):適用於中硬岩石及部分軟岩層,掘進機通過截齒對岩石進行破碎,然後由傳送帶將渣土運齣。掘進機法比鑽爆法更環保,但對岩石的破碎能力有限。 隧道開挖後的二次襯砌,通常采用鋼筋混凝土或模築混凝土,以提供長期的結構穩定性和防水功能。襯砌的安裝、模闆支設、混凝土澆築等環節,都需要嚴格控製質量,確保襯砌結構的整體性和密實性。 除瞭隧道,地下車站、地下商城、地下停車場等大型地下空間的施工,也涉及復雜的基坑工程。基坑支護是確保地下工程施工安全的關鍵。常見的支護形式包括: 放坡開挖:適用於粘性土且基坑較淺的情況,通過坡麵自然穩定來抵抗土壓力。 支撐結構:當放坡受地形限製時,需要設置支撐結構。常用的有排樁支護(樁間采用擋土闆或掛網噴漿)、地下連續牆(鋼筋混凝土牆體,整體性好)、重力式擋牆、錨杆擋牆等。支撐結構的設計需要考慮土壓力、水壓力、上部荷載以及施工過程中的動力影響。 止水帷幕:在地下水位較高的區域,需要設置止水結構,如高壓鏇噴樁、水泥灌漿帷幕等,以降低地下水位,減少湧水量。 排水與降水是地下空間施工過程中不可或缺的環節。根據湧水量的大小和施工要求,可采用明溝排水、集水井排水、坑道排水、抽水井降水等方法,有效地控製基坑內的水位。 第三章:高聳入雲的挑戰——高層建築與特殊結構施工 摩天大樓不僅是城市的天際綫,更是岩土工程與結構工程完美結閤的典範。高層建築的樁基設計與施工要求極高。當上部荷載巨大,且地基條件復雜時,需要采用深厚樁基,如超長樁、大直徑樁、樁承颱等。樁身混凝土的澆築,尤其是高強混凝土的施工,需要剋服泌水、離析等問題,確保樁身質量。 土方工程在高層建築施工中同樣至關重要。大型基坑的土方開挖與迴填,需要精密的組織與管理,特彆是當基坑深度較大、開挖麵積廣闊時,需要考慮土體穩定性、支護結構的變形以及施工機械的進齣。爆破土方在特定條件下也可應用,但需要嚴格的安全管控。 第四章:水利工程的堅固防綫——大壩與邊坡的守護 大壩工程是岩土工程的重要分支,關乎著防洪、發電、灌溉等民生大計。不同的壩型,如土石壩、混凝土壩,其施工技術各有側重。 土石壩:主要由土壤和岩石填築而成。施工的關鍵在於填料的選擇、顆粒級配的控製、鋪料壓實。土料需要進行含水量調整,確保最佳壓實度;石料需要破碎、篩分,保證粒徑分布。壓實設備的選用和碾壓遍數的控製,直接影響壩體的密實度和抗滲性。防滲心牆或防滲斜牆的施工,對於土石壩的穩定至關重要,需要采用粘土、混凝土、瀝青等材料,並進行嚴格的防滲處理。 混凝土壩:主要由混凝土澆築而成。施工的關鍵在於骨料的生産與運輸、混凝土的攪拌與輸送、分層澆築與養護。混凝土的溫控是大壩施工中的難點,需要采取冷卻措施,控製內外溫差,防止溫度裂縫的産生。 邊坡工程,無論是自然邊坡的加固防護,還是人工邊坡的開挖與穩定,都離不開岩土工程技術的支撐。 邊坡加固:包括坡麵防護(如噴漿、植被綠化、掛網)、排水減壓(如設置截、排水溝、盲溝)、土體加固(如錨杆、土釘牆、擋土牆)。 高邊坡開挖:需要進行詳細的邊坡穩定性分析,閤理設計開挖參數,並進行必要的臨時支護。 第五章:科技賦能的未來——岩土工程施工技術的創新與發展 隨著科技的飛速發展,岩土工程施工技術也在不斷革新。 信息化與智能化:BIM(建築信息模型)技術在岩土工程中的應用,可以實現設計、施工、監測的一體化管理,提高協同效率。智能化施工設備,如自動鑽孔機、自動噴漿機,可以提高施工精度和效率,減少人為誤差。傳感器技術與物聯網的應用,使得對地基沉降、支護結構變形、地下水位等進行實時監測成為可能,為工程安全提供預警。 新材料與新工藝:高性能混凝土、新型加固材料的研發與應用,為解決復雜地質問題提供瞭更多選擇。非開挖技術(如頂管、導嚮鑽孔、微型隧道)在城市管綫敷設中的應用越來越廣泛,可有效減少對地麵交通和環境的影響。 綠色施工與可持續發展:節能降耗、減少揚塵、保護地下水資源,已成為岩土工程施工的重要理念。例如,采用更環保的固化劑,優化爆破方案減少震動和噪聲,以及利用廢棄物進行土體改良等。 結語 岩土工程施工技術,是一個集地質學、力學、材料學、機械工程等多學科交叉的綜閤性工程領域。從深邃的地基到高聳的建築,從蜿蜒的隧道到巍峨的大壩,我們腳下的世界,無不刻印著岩土工程施工技術的痕跡。本書所探討的,僅僅是這一宏大領域中的一部分精彩片段,旨在拋磚引玉,激發更多人對岩土工程施工技術的深入研究與實踐熱情。未來,隨著技術的不斷進步和社會需求的變化,岩土工程施工技術必將迎來更加輝煌的發展篇章,為人類創造更安全、更宜居、更美好的生存空間。