1.2.6　土工合成材料应用技术 

　　(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，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种。 

　　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。在我国不仅已经广泛应用于建筑工程的各种领域，而且已成功地研究、开发了成套的应用技术。 

　　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； 
　　⑩土工合成材料三维网垫边坡防护应用技术等。 

　　(2)技术指标 


　　目前我国的土工合成材料产品的品种、规格已趋齐全，产量具有相当规模，其主要技术性能指标和产品质量已达到国际水平，可以满足各类工程对其力学性能、水力学性能、耐久性能和施工性能的需要。 

　　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，而且的均取得了显著的经济效益，工程造价可降低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。可在所有涉及岩土领域的各种建筑工程中应用。 

　　(4)已应用的典型工程 

　　我国各地的水利、水运、铁路、公路、机场、市政、环保、工业与民用建筑等行业均大量地使用了土工合成材料。据粗略统计，应用土工织物滤层应用技术的工程超过近10000个；应用加筋垫层技术的超过1000个，使用加筋技术修建的高大挡土墙和码头岸壁超过100个，仅重庆市的加筋岸壁的长度已超过20km；土工织物软体排已应用于所有的航道整治工程；麻袋混凝土技术不仅在苏南运河已有30年的应用历程，近几年也在海湾工程中得到大规模的使用；长江堤防工程和许多堆石坝已大量土工膜防渗墙；高速公路广泛采用土工织物综合治理路基和路面病害，均取得了显著的技术经济效益。 

　　长江口深水航道治理工程：该工程于1998年开工。其主要整治建筑物有南、北导堤两座总长97.28Km、丁坝24座总长19.09Km、分水口鱼嘴浅堤3.8Km。该工程大规模地使用了软体排护底、充填袋筑堤、塑料排水板处理软土地基和模袋混凝土压顶技术。共使用各类土工织物3285万m2、加筋带3826万m、塑料排水板670万m。很好的控制了河势稳定、保障了堤身结构在施工期和使用期的稳定安全。该工程的二期工程已于2004年竣工，确保了二期工程航道整治目标水深的实现。 

　　青藏铁路工程：在新建的1118Km线路中，积极慎重大量地应用了土工合成材料，解决了高寒地区筑路的特殊技术问题。如在高含冰量较高路基堤中采用土工搁栅，加强了路基的强度，解决不均匀沉降，避免纵向裂缝；在高含冰量冻土段的路暂及深季节冻土段使用防渗复合土工膜，防止了地表水渗入地基，影响冻土的温度场及水分含量避免造成融化下沉和冻涨问题的产生；采用平面及三维土工网垫，试验人工植草，解决边坡防护；使用土工格室进行软土地基处理和边坡柔性防护等，均取得了良好的效果。 

　　1.3　深基坑支护及边坡防护技术 

　　1.3.1　复合土钉墙支护技术 

　　(1)主要技术内容 

　　复合土钉墙是20世纪90年代研究开发成功的一项深基坑支护新技术。它是由普通土钉墙与一种或若干种单项轻型支护技术(如预应力锚杆、竖向钢管、微型桩等)或截水技术(深层搅拌桩、旋喷桩等)有机组合成的支护截水体系，分为加强型土钉墙，截水型土钉墙，截水加强型土钉墙三大类。复合土钉墙具有支护能力强，适用范围广，可作超前支护，并兼备支护、截水等性能，是一项技术先进，施工简便，经济合理，综合性能突出的深基坑支护新技术。 


　　(2)技术指标 

　　复合土钉墙目前尚无技术标准，其主要组成要素普通土钉墙、预应力锚杆、深层搅拌桩、旋喷桩等应符合国家行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-Φ99等技术标准的要求。另外，微型桩一般桩径Φ25O～Φ300，间距O.5～2.0m，骨架可采用钢筋笼或型钢，端头伸入坑底以下2.O～4.Om。竖向钢管一般Φ48～Φ60，壁厚3～5mm。复合土钉墙在水位以下和软土中，采用Φ48、厚3.5mm钢花管土钉，直接用机械打入土中，并从管中高压注浆压入土体。 

　　(3)适用范围 

　　复合土钉墙可用于回填土、淤泥质土、粘性土、砂土、粉土等常见土层；可在不降水条件下采用，解决了在城市建设中因环境限制不宜人工降水的难题；在无环境限制时，可垂直开挖与支护，易于在场地狭小的条件下方便施工；在工程规模上，深度20m以内的深基坑均可根据具体条件，灵活、合理地推广使用。 

　　(4)已应用的典型工程 

　　复合土钉墙由于技术上和经济上的综合优势，目前在北京、上海、深圳、广州、浙江、南京、武汉等地得到了广泛的应用，仅深圳、上海每年应用复合土钉墙支护的基坑工程都在150～200个，典型的工程如深圳电视中心(深9.3～1 2.8 5m)；深圳长城盛世家园一期(深11.65m)，深圳长城盛世家园二期(14.2～21.7m)；深圳凤凰大厦(深14.0m)；深圳假日广场(深14.O～2 0.0m)；上海西门广场等一批深5.0～7.Om，并有深层软土的基坑；广州地铁新港站(深9～14.1m)等。 

　　1.3.2　预应力锚杆施工技术 

　　(1)主要技术内容 

　　将拉力传递到稳定的岩层或土体的锚固体系。锚杆的一端与岩土体或结构物相连，另一端锚固在岩土体层内，并对其施加预应力，以承受岩土压力、水压力、抗浮、抗倾覆等所产生的结构拉力，用以维护岩土体或结构物的稳定。它通常包括杆体(由钢绞线、钢筋、特殊钢管等筋材组成)、灌浆体、锚具、套管和可能使用的联接器。预应力锚杆施工包括：钻孔、预应力钢筋制作安放、灌浆、外锚头制作及张拉与锁定。 

　　(2)技术指标 


　　预应力锚杆施工技术指标应符合标准《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086?2001、《建筑基坑支护技术规程》JGJ122-99、(《岩土锚杆设计与施工规范》(送审稿-2004)等的规定。通常锚杆钻孔直径为130～160mm，荷载设计值为200～3000kN。 

　　(3)适用范围 

　　预应力锚杆广泛的应用于各类岩土体加固工程，如：隧道与地下洞室的加固、岩土边坡加固、深基坑支护、混凝土坝体加固、结构抗浮、抗倾覆，各种结构物稳定与锚固等。 

　　(4)已应用典型工程 

　　预应力锚杆在国内的土建工程中，例如高层建筑深基础工程、水电工程、铁道工程、交通工程、矿山工程、军工工程等基础设施工程中逐渐得到广泛应用。比较典型的工程有北京京城大厦深基坑支护工程、三峡永久船闸高边坡预应力锚杆加固工程、首都机场扩建工程地下车库抗浮工程、小浪底水利枢纽地下厂房支护工程、京福高速公路边坡加固及滑坡整治工程。 

　　1.3.3　组合内支撑技术 

　　(1)主要技术内容 

　　组合内支撑技术是建筑基坑支护的一项新技术，它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、加工方便等优点，其具有以下特点： 

　　适用性广，可在各种地质情况和复杂周边环境下使用； 
　　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。 

　　(2)技术指标 

　　(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，周围土质情况复杂，施工场地狭小，软土场地等深大基坑。 

　　(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。 

　　1.3.4　型钢水泥土复合搅拌桩支护结构技术 

　　(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，主要用于深基坑支护。其制作工艺是：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。实际工程应用中主要有两种结构形式：I型是在水泥土墙中插入断面较大H型，主要利用型钢承受水土侧压力，水泥土墙仅作为止水帷幕，基本不考虑水泥土的承载作用和与型钢的共同工作，型钢一般需要涂抹隔离剂，待基坑工程结束之后将H型钢拔除，以节省钢材。II型是在水泥土墙内外两侧应力较大的区域插入断面较小的工字钢等型钢，利用水泥土与型钢的共同工作，共同承受水土压力并具有止水帷幕的功能。该技术具有以下技术特点：施工时对邻近土体扰动较少，故不致于对周围建筑物、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 

　　水泥土地下连续墙按《地基处理技术规程》J220-2002相关要求施工。水泥土强度宜大于1MPa，水泥土渗透系数k宜大于1O-6mm/s。水泥土墙厚宜大于55Omm，且应符合当地对水泥土止水帷幕厚度的要求和施工技术的要求。型钢的断面、长度和在水泥土墙中的位置应由设计计算确定。型钢材质须满足国家相关规范的要求。 

　　(3)适用范围 

　　该技术可在粘性土、粉土、砂砾土使用，目前在国内主要在软土地区有成功应用。该技术目前可在开挖深度15m下的基坑围护工程中应用。 

　　(4)已应用的典型工程 

　　型钢水泥土复合搅拌桩支护结构在许多基坑支护工程中得到了成功应用，例如：上海静安寺下沉式广场、上海国际会议中心、和田路下立交引道、丁香花园大厦、地铁陆家嘴车站出入口、地铁2号线龙东路延伸段、上海梅山大厦、上海怡沣丰基地等工程的基坑围护。 

　　1.3.5　冻结排桩法进行特大型深基坑施工技术 

　　(1)主要技术内容 

　　基础冻结排桩法的基本思路是：以含水地层冻结形成的冻结帷幕墙为基坑的封水结构，以排桩及内支撑系统为抵抗水土压力的受力结构，充分发挥各自的优势特点。在施工深、大基坑时，采用排桩作为结构支撑体系工艺成熟，冻结帷幕具有良好的封水性能，两种技术的结合不仅解决了基础维护结构的嵌岩问题而且解决了封水问题，施工可操作性强。两种技术的结合既是优势互补，又是一种大胆的技术创新。 

　　为了保护冻结墙体，增加封水深度减少基底涌水量和扬压力，通过冻结孔外侧设置的多个注浆孔在一定标高范围内形成注浆帷幕。同时考虑到冻结过程中冻土体积膨胀会产生一定的冻胀力，为降低冻胀力对排桩结构的影响，在冻结孔外侧距其中心一定位置处插花布设多个卸压孔，施工中需要注意的问题： 

　　①在冻结过程中土的体积膨胀将对排桩产生较大的水平冻胀压力。 
　　②排桩靠基坑内侧在基坑开挖过程中与空气接触后，温度将急剧上升；而另外一侧与冻土墙体接触温度非常低，排桩因两侧巨大温差将产生的温度应力。 
　　③冻土墙体达到设计厚度后，如何对其进行有效控制从而避免产生更大的冻胀力。 
　　④岩土力学基本理论的不成熟，设计计算所采用的数学力学模型岩土体的实际应力一应变状态常存在着较大的差距，必须加强工程监测，通过信息化施工及时发现问题，保证工程安全。 


　　(2)技术指标 

　　根据深大基坑施工的技术难点和特点冻结排桩法施工，各分项工程的主要技术指标如下： 

　　①排桩垂直度：1/200； 
　　②排桩充盈系数：5％； 
　　③排桩平面位置偏差：±2cm； 
　　④冻结管垂直度：表土O.3％；岩层0.5％； 
　　⑤盐水温度：积极冻结期-25～-28℃；维护冻结期-22～25℃； 
　　⑥设计冷凝温度：30℃； 
　　⑦冻结壁平均温度：-7℃； 

　　(3)适用范围 

　　冻结止水适应于各种不良地质情况，并且基坑越深，其经济上、工期上的优势也就越大，特别是地下水丰富的软土地层就更具有优越性。适用于25-50米的大型和特大型基坑(矩形、圆形和其他几何形状)的施工。 

　　(4)已应用的典型工程 

　　在润杨长江公路大桥南汊悬索桥南锚碇基础等项目的施工中得以应用，并取得成功经验，为今后特大型深基坑基础工程开创了新的技术手段。 

　　该项目由中国路桥集团第二公路工程局开发，是中国路桥集团重点资助的科技开发项目。 

　　1.3.6　高边坡防护技术 

　　(1)主要技术内容 

　　经过采用极限平衡法、数值分析方法对边坡稳定性进行分析计算，得出保 证高边坡稳定所需要的锚固力。通过在坡体内施工预应力锚索、打入一定数量的系统锚杆(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)技术指标 

　　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： 

　　锚索锚固力：500-3000KN 
　　锚杆锚固力：1OO～500KN 
　　喷射混凝土：强度不低于C20 
　　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，将结构物一地层形成共同工作的体系，提高边坡稳定性。 


　　(3)适用范围 

　　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。 

　　(4)已应用的典型工程 

　　高边坡加固防护技术在交通、铁道、水电、矿山等行业应用规模不断扩大，展示了广阔的发展前景。在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、小湾水电站高边坡、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、京珠高速等项目中应用高边坡加固防护技术，取得了良好的工程效果。 

　　1.4　地下空间施工技术 

　　1.4.1　暗挖法 

　　(1)主要技术内容 

　　暗挖法即新奥法，它是在传统矿山法修建隧道方法的基础上发展起来的。新奥法创立之前，采用传统矿山法修建隧道。传统矿山法认为，开挖隧道必然要引起围岩坍塌掉落，开挖的断面越大，坍塌的范围也越大。因此，传统的隧道结构设计方法将围岩看成是必然要松弛塌落而成为作用于支护结构上的荷载。传统矿山法将隧道断面分成为若干小块进行开挖，随挖随用钢材或木材支撑，然后，从上到下，或从下到上砌筑刚性衬砌。这是与当时的机械设备、建筑材料和技术水平相一致的。 

　　随着锚喷技术的出现和岩石力学理论的进展，人们对开挖隧道过程中所出现的围岩变形、松弛、崩塌等现象有了更深入的认识。1963年，由奥地利学者L.腊布兹维奇教授命名的“新奥地利隧道施工法(New Austria Tunnelling Method)”，简称“新奥法(NATM)”正式出台。它是以控制爆破或机械开挖为主要掘进手段，以锚杆、喷射混凝土为主要支护方法，将理论指导、监控量测和工程经验相结合的一种施工方法。其主要技术内容包括：①新奥法的原理及技术要点；②新奥法的分类及施工工艺；⑦光面爆破、控制爆破及机械开挖技术；④锚喷支护技术；⑤监控量测及信息反馈技术。 

　　(2)技术指标 

　　新奥法的技术指标应符合((铁路隧道设计规范》。TB10003-2001、《铁路隧道新奥法指南》(中国铁道出版社，1988)和《公路隧道设计规范》JTJ026-90的规定。 

　　(3)适用范围 

　　可应用于铁路隧道、公路隧道、地下铁道及其它地下工程的设计和施工。 

　　(4)已应用的典型工程 

　　从20世纪80年代初开始，我国隧道工程的设计与施工全面推广和实施新奥法，著名的隧道工程有大瑶山隧道、华蓥山隧道、五指山隧道、米花岭隧道、秦岭隧道、圆梁山隧道等。 

　　1.4.2　逆作法 

　　(1)主要技术内容 

　　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。传统意义上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，即墙与梁板的联接，柱与梁板的联接，它关系到结构体系能否协调工作，建筑功能能否实现。 


　　与其它施工技术相比，逆作法具有以下技术特点：1.适用性广，可在各种 地质条件和周围环境下作业；2.基坑变形小，对周围环境和建筑物影响小；3.施工效率高，工程施工总工期短；4.结构设计合理；5.施工工序简化，经济效益明显。 

　　(2)技术指标 

　　逆作法的设计施工应符合国家标准《建筑地基基础设计规范》GB5007-2001和国家行业标准《建筑基坑工程技术规范》YB9258-97的相关规定。 

　　(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 

　　我国已有近百项逆作法建筑基坑支护的工程实例，比较典型的工程有：北京百货大楼新楼、上海恒积大厦、广州国际银行中心、北京地铁天安门东站等。 

　　1.4.3　盾构法 

　　(1)主要技术内容 

　　盾构法是在地表以下土层或松软岩层中暗挖隧道的一种施工方法。自1818年法国工程师布鲁诺尔(Brunel)发明盾构法以来，经过100多年的应用与发展，已使盾构法能适用于任何水文地质条件下的施工，无论是松软的、坚硬的、有地下水的、无地下水的暗挖隧道工程都可用盾构法。盾构法施工之所以广泛采用，除了城市地下工程发展的客观需要外，还由于该法本身具有以下突出的优越性。1.施工安全：在盾构设备掩护下，于不稳定土层中，可安全进行土层开挖与支护工作。2.暗挖方式：施工时与地面工程及交通互不影响，尤其是在城区建筑物密集和交通繁忙地段，该法更有优越性。3.震动和噪音小：可严格控制地表沉陷，对施工区域环境影响小，对施工地区附近的居民几乎没有干扰。盾构法施工作业的主要技术内容包括：①盾构分类及选型；②盾构技术参数设计；③盾构施工技术；④盾构施工的地表沉陷及地层移动控制技术。 

　　(2)技术指标 

　　盾构法的技术指标应符合《隧道标准规范(盾构篇)及解说》(日)的规定。 

　　(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 

　　近年来，我国城市地铁隧道、污水隧道及管线隧道的修建越来越广泛地采用盾构法。广州、深圳、南京和北京地铁隧道的修建均采用了盾构法。典型的盾构隧道工程：上海地铁盾构隧道、深圳地铁盾构隧道、广州地铁盾构隧道、南京地铁盾构隧道、北京地铁五号线盾构隧道、北京清河污水盾构隧道等。 

　　1.4.4　非开挖埋管技术 

　　(1)主要技术内容 

　　非开挖埋管技术即人们通常所说的顶管法施工技术。顶管法是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。它无须挖槽，可避免为疏干和固结土体而采用降低水位等辅助措施，从而大大加快施工进度。在特殊地层和地表环境下施工，具有很多优点。顶管法已有百年历史。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。顶管法的主要技术内容包括：①顶管法的基本构成，包括顶进设备、顶管机头、中继环、工程管及吸泥设备；②顶管法顶力计算；③顶管法综合施工技术，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)技术指标 

　　顶管法的技术指标应符合国家行业标准《顶管施工规范》的规定。 

　　(3)适用范围 

　　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。 

　　(4)已应用的典型工程 

　　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，使顶管技术在长距离穿越江河、湖泊及地面交通工程等的地下管道的敷设工程中逐渐得到普遍应用。比较典型的工程有：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。