深部岩石地下工程研究论文

论地下工程引起的地质问题及防治措施论文

摘要：随着城市建设的大力发展，地下工程建设越来越多，由此引发的各类工程地质问题也逐渐显现出来，根据城市地下工程的特点，对地下工程开挖引起的工程地质问题进行了分析并提出了预防措施。

关键词：地下工程；工程地质问题；预防

城市地下工程具有现场环境条件复杂、施工难度大、技术要求高、工期长、对环境影响控制要求高等特点，是一项相当复杂的高风险性系统工程。但是，地下工程建设一般都在市区内，在其施工过程中常常会引起周围地层的位移、变形、沉降与塌陷等环境地质效应，对周围地面建筑物及基础、地下早期人防和其他构筑物、公共地下管线和各种地下设施以及城市道路的路基、路面等都可能构成不同程度的危害，已经出现并且孕育诸多工程地质问题。

1地下工程开挖引起的工程地质问题

地面沉降

地层初始应力状态的改变引起的地表沉降：地下工程开挖是在存在初始应力场的地层中进行的，开挖引起地层初始应力状态的改变，即二次应力场，它是由地层初始应力场与开挖引起的附加应力场的叠加应力场，对应二次应力场开挖的位移场仅是由开挖引起的附加应力场。地表沉降的主要机理是由开挖面的应力释放，附加应力等引起地层的弹塑性变形。引起初始地应力状态改变的主要原因有：

（1）地下工程开挖引起的附加应力；

（2）地下工程施工对地层的扰动和地层损；

（3）地下水渗流引起的地下水位的变化。

土体的固结沉降：地下工程施工引起的地表沉降与时间有关。土体内部含水渗出，体积逐渐减少，这一现象成为土的“固结”。随着土体的固结，土体的压缩变形和强度逐渐增长。因此，土的固结所产生的沉降是城市地下工程施工中最值得注意的问题之一。根据地下工程施工的特点总结固结沉降的主要原因有：

（1）地下水位下降引起的固结沉降；

（2）土体空隙水压力变化，引起土体的固结沉降；

（3）土体扰动后，重新固结后产生沉降；

（4）土体的次固结和流变。

洞室围岩失稳

地下开挖后，洞壁围岩由于失去了原有的岩体的支持而向洞内产生松胀变形，如果变形超过了围岩所能承受的能力，围岩就会被破坏。围岩的变形破坏程度常取决于围岩的应力状态、岩体结构和洞室的断面形状等。洞室开挖使地下原来的应力状态被破坏，围岩应力重分布，产生变形位移。

均质岩土体中应力未达到或未超过其强度以前，在开挖过程中的变形，以弹性变形为主，变形速度快，变量小，瞬时完成，一般不易察觉；当应力达到或超过岩土体强度时，塑性变形十分明显，发生压碎、拉裂或剪破。当岩体强度主要由结构面控制时，与上述情况基本一样，但当结构面组合构成围岩不稳定条件时，岩体除了弹性变形外，塑性变形也比较明显，它表现为围岩分离体（岩块）的相互错动，围岩松动时围岩稳定性降低，为进一步松动创造了条件。

斜坡破坏

斜坡破坏主要发生在山区城市，除直接经济损失外，还可能造成人员伤亡，其原因主要是:由于自然地质作用和工程地质作用引发的，而工程地质作用造成的斜坡破坏较自然地质作用频率大。当然决非任何斜坡破坏都能称为地质灾害，但斜坡破坏确属重大的地质灾害类型之一。

斜坡破坏主要形式为滑坡，其影响因素主要有岩性、构造、地形、地震、降雨及人类活动等。其中，许多山体滑坡现象是由地下工程活动引发的，即主要是由于地下工程的开挖或采掘影响到了上部的山体，使岩体开裂，地面倾斜，并在一定条件的配合下，导致山体失稳形成滑坡。在隧道建设中，滑坡现象主要发生在浅埋、偏压及进出口等地段，其危害常常比较严重。为评价斜坡岩土的稳定性，预防斜坡破坏导致的地质灾害，认识引起斜坡破坏的内在原因与外部条件，掌握其运动发展规律显得非常重要，尤其是当前在城市这个人类经济活动的密集区，斜坡破坏造成的经济损失和人员伤亡都是巨大的`，都是由于工程活动不合理造成的。 地下水污染

在城市环境地质中地下水的不良作用主要表现为地下水的侵蚀。地下水的不良作用和地下水污染主要由人为引起。随着经济持续稳定发展，人类活动加剧，对地下水的污染越来越严重，主要表现为：多数城市垃圾随意堆放；工业废水和废液不经处理或初步处理后任意排放。首先污染地表水，经地表水补给地下水或渗入地下水，再污染地下水，使地下水具有侵蚀性，对城市的建筑物基础及地下工程不断侵蚀破坏。

2防治措施

开展详尽的工程地质勘察

工程地质勘察资料是地下工程施工的重要依据，通过详细的工程地质勘察，为设计施工提供需要的参数和指标，确定合理的开挖方案、开挖步骤，如果地下工程建设所涉及勘察资料不详细、不准确，势必给支护工程带来事故隐患。

做好开挖方案的优化选择

地下工程的开挖方法很多，以基坑工程为例，有分层全开挖、中心岛式开挖等等。开挖顺序不同，引起的位移不同，中心岛法的开挖顺序就比从一个方向按顺序向另一个方向的开挖方法，对基底隆起和桩后地面沉降有一定程度地减少。因此，基坑开挖时应做好开挖方案的优化选择。

实行科学的降水设计

水是影响基坑工程稳定的重要因素之一，从实际统计资料来看，约有70%的基坑事故与地下水有关，因此，地下工程建设中应特别注意地下水的影响。地下工程建设绝大多数都需要进行人工降低地下水。要降低地下水位，就要合理地选择降水方法，在此基础上进行人工降水的方案设计，以及进行降水方案的水位预测，通过预测进行降水方案的优化，从而达到最佳的降水方案。

做好现场监测，开展信息化施工技术

地下工程是土体与围护结构体相互共同作用的一个动态变化的复杂系统，仅依靠理论分析和经验估计是难以把握在复杂的开挖和降雨等条件下支护结构与土体的变形破坏，也难以完成可靠而经济的开挖设计。通过施工时对整个工程进行系统的监测，可以了解变化的态势，利用监测信息的反馈分析，就能较好地预测系统的变化趋势。当出现险情预兆时，可做出预警，及时采取措施，保证施工和环境的安全；当安全储备过大时，可及时修改设计，削减围护措施。

积极采用新技术、新方法

工程实践证明，采用基坑内降水、坑内侧土体加固（化学灌浆、石灰桩加固等）、及时支撑并预加轴力、增加挡墙的入土深度、墙外地层中筑帷幕、坑内降水坑外注水、分步开挖、逆作法施工、信息反馈施工法的采用等，对改善基坑变形、提高其稳定性有重要意义。计算机技术方法应广泛地应用到地下工程建设中，如进行数据分析与计算、计算机制图、计算机辅助深基坑设计、信息施工与管理等领域具有十分广阔的前景。

结语

地下空间资源正越来越多被开发利用于各种领域，如地下轨道交通工程、地下街、地下室、地下车库等各类地下工程，已经成为现代城市功能转入地下的重要载体。但是，地下工程建设一般都在市区内，在其施工过程中常常会引起周围地层的位移、变形、沉降与塌陷等环境地质效应，对周围地面建筑物及基础、地下早期人防和其他构筑物、公共地下管线和各种地下设施以及城市道路的路基、路面等都可能构成不同程度的危害。因此，研究城市地下建设工程引起的地质问题及其防治措施具有相当重要的现实意义。

岩土工程施工技术的具体应用探究论文

1 岩土工程施工技术特点

1） 具有很强的不确定性。在进行施工场地勘察的时候，很难对岩土的全部情况进行勘探，再加上一些的岩土结构可能不太稳定，会随着外部因素的变化而发生变化，影响施工的进度。

2） 具有很强的地域差异性。我国幅员面积辽阔，各个地区的自然条件差异是非常巨大的，岩石的种类繁多，并且岩土的性质也是千差万别。所在在进行施工技术设计的时候所侧重的点是大不相同的。

3） 具有较强的隐蔽性，不容易被发现。很多的岩土工程项目施工地点是处在地下的，比如地基的处理、桩基的灌注以及地下连续墙的修筑等，工程的施工过程以及完成后的运行都是处在隐蔽的状态下，即使出现问题也很难被发现。

4） 和周围岩土结构关联性很强。岩土工程施工技术的选择在很大程度上会受到具体施工环境的影响，比如岩土的结构、性质等，同时工程建筑的稳定性也和施工场地的岩土结构有着密切关系。

2 应用现状

在地基处理上的应用

第一、各种成熟的地基处理技术在我国岩土工程施工中都有着广泛的应用，并且其中的很多施工方法都已经达到了世界领先的水平。第二、我国自主研发了一系列的基于本国岩土结构特点的地基处理技术，在很大程度上提升了在地基处理上的水平，提升了整体建筑工程的质量。近几年我国已经自主研发了介于桩基和复合地基之间的一种新型的地基形式———钢筋混凝土疏桩复合地基，这种地基的应用能够增大桩间岩土的承载作用，提升建筑的稳定性。第三、在建筑处理偏差问题上，我国已经采用反力释放法、水冲法以及抽芯抽降法等，很好的处理了倾斜建筑物的偏差问题。

在基础工程施工中的应用

第一、各种各样的成桩技术在我国各地的岩土工程施工中得到广泛应用，并且还研发出了灌注桩后注浆技术，将灌注桩同注浆技术进行分离，很大程度上提高了桩基的承载力，减少了桩基的沉降量。第二、利用岩土施工技术来注重施工周围环境的效应，并且采用预钻孔、静压等一些列措施，来拓宽了钢筋砼预制桩的使用范围。目前沉管灌注桩施工技术因为其自身造价低廉，施工方便的特点得到了广泛的应用。

在边坡加固中的应用

第一、我国的岩土锚固技术在上世纪就已经得到了应用，现阶段已经发展的相对成熟，并且还采用二次灌浆技术，在很大程度上面提升了软土中锚杆的承受力。目前我国的岩土锚固技术已经处于世界领先水平。第二、在深基坑支护技术中，土钉支护技术在我国的发展较为迅速，并且利用其他技术和土钉支护技术相结合形成复合方式的钉支护，在很大程度上提升了支护强度，拓宽了钉支护的应用范围。

在非开挖技术中的应用

这种施工技术不用对施工场地的地表进行开挖，能够保证施工场地的平整性，并且利用这种技术还能够在不进行地表开挖的情况下进行地下管线的检测、更换、维修、施工等操作。这些技术在我国的起步比较晚，目前仍然处在起步阶段。

3 岩土工程具体应用

下文就以汉宜高铁某一路段铁路的具体施工为例，来具体研究和分析岩土工程施工技术中的灌注桩后注浆技术。

工程概况

第一、土质情况。岩土工程的施工区域多以人工填土层和湖的'积层组成。人工填土层主要包括杂填土、淤泥和耕植土，土质特征是灰褐色、松散、混凝土以及生活垃圾。淤泥以有机质和塘淤泥为主；耕植土主要以粘性土壤为主。第二、含水情况。这一片区域主要的含水层是第四系全新统粉土，在工程路段地下具有很浅层的地下水，水量不是很大，水质也不是很好。除了这一类水层还有一个就是微承压水，这种水属于封存的淡水，可供饮水使用。

岩土工程施工技术具体设计

根据实际需要，确定的钻孔灌注桩的口径是米的，并且需要将桩体的上顶端穿过淤泥层10m，这样做是为了保证桩的稳固性。由于桩的长度非常的长是48m所以一定要预先确定好一根桩所需承受的压力是多大，设计师的估计值是4500KN左右，由于当地的地质条件不是很好，所以需要选用适合当地的注浆技术再加以对桩的承受能力保护的一道屏障。

第一、确定好注浆压力的大小。通过分析现场的注浆参数得出的结论是注浆的压力不能够超过，所以在具体施工的时候最好控制在1~2MPa范围。在注浆的时候要确定好注浆管的安装顺序，一般是先接上单向阀门再接高压注浆软管道的，注浆完成后阀门的关闭顺序也是非常关键的，一般先关单向阀门。

第二、注浆量。这次的工程经过多次的计算，设计人员得出的施工注浆控制标准是：水泥需要的量是，注浆的调配浓度水和灰的比例最好是到之间，注浆的速度要适中。在灌注桩后注浆的过程中如果出现返浆现象时，应该立即停止注浆机器，等大约半小时之后再进行注浆。

第三、注浆时间的控制。通过多年的工作经验，我们知道混凝土的初凝期大约是在10天之后才正式开始，所以要想注浆能够保持最好的效果，那么需要在10天之后再进行施工。如果注浆时间过早的话，这时候混凝土还没有完全凝固，会导致混凝土的强度过低，出现破坏桩本身的影响；注浆时间过晚的话，又很难在凝固好的混凝土中间形成一条畅通的混凝土通道的。所以实际工程时一定要把注浆的时间控制好，争取提高建筑的整体水平添砖加瓦。

岩土工程灌注桩后注浆技术提高工程效果的检测实验

此次试验的目的就是为了验证通过注浆加固之后对灌注桩承受强度的增强效果，试验所选用的实验桩的半径为 ，桩的长度为50m。具体的实验步骤如下：第一、实验前的准备工作。第一步：选取浇注完成的试验桩，进行相应的处理工作，使得桩的顶面保持干净、水平，并且设置4层的钢筋网，每层网片直接的间距为15cm。第二步：确保柱内的主钢筋都处在同一水平高度，按照上面标准再次设置网片。第三步：设置参照柱，保持柱顶面的平整，设置网片同上。第四步：在距离桩顶一个桩长度的距离范围之内设置钢板进行围裹，实验的场地应该平整，并且大型的车辆可以正常通行第五步：提前进行基坑的开挖工作，做好排水工作。第二、现场设备的安装。根据试验中荷载的要求，选择适合的千斤顶规格，保证每次实验千斤顶出力不应该大于顶称的80%，基准桩用来支撑基准架，基准桩与试桩直接的距离要合乎规范要求。采用百分表的方式对沉降测量进行分析计量。

4 结束语

随着我国经济和社会的不断进步，人们生活水平的不断提高，人们对岩土工程施工技术提出了更好的要求，为了适应时代的发展需要，岩土工程施工技术一直在不断进行改革和发展，想要更好的应用施工技术，施工人员一定要首先了解它们各自的特点。