Tecnología y Metrología (Ingeniería Civil)---Construcción de Ingeniería Subterránea

Sección 11 Construcción de ingeniería subterránea

1. Descripción general

(1) Tecnologías básicas relacionadas con la construcción de ingeniería subterránea

Relacionado Las tecnologías básicas Incluye principalmente: tecnología de tratamiento de cimientos, tecnología de anclaje, tecnología de retención, tecnología de mampostería inicial y tecnología de voladura.

(2) Principales factores que afectan la selección de la tecnología de construcción de ingeniería subterránea

Los factores principales son: la naturaleza de la roca circundante de la caverna, las características de forma de la caverna y condiciones de construcción.

(3) Principales tipos de excavación de ingeniería subterránea y construcción de soporte

Principales tipos de construcción: método de excavación subterránea, método de excavación abierta, método de construcción especial (muro pantalla, etc.).

2. Tecnología de construcción de escudos

La construcción de escudos es una tecnología moderna para cavar túneles subterráneos en el suelo debajo de la superficie.

1. Tipos y estructuras de escudos

Los escudos se pueden clasificar desde muchos aspectos y generalmente se dividen en tres tipos: abiertos, parcialmente abiertos y cerrados.

La forma de sección transversal estándar del escudo es circular, pero también existen formas especiales como rectángulo, óvalo, herradura, semicírculo, doble anillo y multianillo.

Su estructura básica se compone de tres partes: carcasa de acero, sistema de hélice y sistema de ensamblaje de revestimiento. El cabezal de corte y el transportador de tornillo son también el equipo principal de la máquina de protección.

La carcasa del escudo generalmente consta de tres partes: el anillo de muesca, el anillo de soporte y la cola del escudo; el sistema de propulsión consta de equipo hidráulico y gatos del escudo, la máquina de montaje es la principal; Equipo del sistema Hay dos formas de uso común: máquina de ensamblaje de palanca y máquina de ensamblaje de anillos.

3. Construcción de ingeniería subterránea en roca

(1) Tecnología de construcción de perforación y voladura

1. Ventajas y desventajas de la tecnología de construcción de perforación y voladura

Sus ventajas se muestran en los siguientes aspectos:

(1) Es más flexible y puede iniciar la construcción de excavación rápidamente

(2) Puede excavar de varias formas y tamaños; , Cavernas subterráneas grandes o pequeñas;

(3) Se pueden usar equipos de construcción relativamente simples y baratos, o se pueden usar equipos de construcción avanzados, eficientes y relativamente costosos

(; 4) Sí. Es adecuado para rocas circundantes duras y completas, y también se puede adaptar a rocas circundantes más débiles y rotas.

Debido a que el método de perforación y voladura utiliza explosiones, no se puede utilizar en áreas urbanas densamente pobladas porque las vibraciones pueden afectar a los edificios cercanos o a la vida de los residentes, y no se permiten ruidos fuertes. Por lo tanto, el método de perforación y voladura se usa comúnmente en pozos cortos, grandes cavernas subterráneas, túneles no circulares y lugares con grandes cambios en las condiciones geológicas

2. Procedimientos y requisitos básicos del método de perforación y voladura

Procesos básicos: perforación, carga, voladura, dispersión de humos, palanca, desescoriado, soporte y revestimiento. La perforación y la extracción de escoria son los procesos principales.

1). Perforación

Existen muchas herramientas para perforar, incluidos taladros manuales, taladros neumáticos, taladros de fondo de pozo, equipos de perforación, equipos de perforación, etc.

2). Carga y voladura

Durante la excavación de túneles, la mayor cantidad de explosivos se carga en los orificios recortados y menos en los orificios periféricos; el diámetro de los rodillos de carga en los orificios recortados es mayor y la carga se carga continuamente; El diámetro de los rodillos de carga en los orificios periféricos es más pequeño, las cargas espaciadas están entre los dos; Se pueden usar detonadores con retardo de milisegundos para detonar entre grupos cerca del orificio de corte central; se pueden usar segundos detonadores con retardo en los grupos externos, con detonaciones que ocurren con 1 o 2 segundos de diferencia.

3). Hacer palanca

consiste en arrancar las piedras que se han soltado por completo pero que aún no han caído tras la voladura.

4). Equipos de descarga de escoria

Hay dos categorías principales de equipos de descarga de escoria: uno es equipo de carga y descarga y el otro es equipo de transporte.

Los equipos de carga más utilizados incluyen cargadoras de ruedas de descarga lateral y raspadoras de garras de cangrejo o cargadoras basculantes neumáticas.

Los equipos de transporte de uso común incluyen equipos de transporte sin rieles y equipos de transporte ferroviario (ancho de vía 610 mm, 0,6 m3/vagón).

5)． Ventilación

Hay dos métodos de ventilación principales: el tipo de inserción y el tipo de succión; las grandes cavernas subterráneas generalmente necesitan estar equipadas con algunos conductos de ventilación y conductos inclinados.

6). Otros trabajos auxiliares

(2) Tecnología de construcción del método TBM

Método de la tuneladora, denominado método TBM.

1. Construcción de excavación de máquina perforadora de sección completa

La máquina perforadora de sección completa es adecuada para cavar agujeros largos.

2. Construcción de excavación del taladro de un solo brazo

El taladro de un solo brazo es adecuado para la excavación de roca blanda, pero no para la excavación de estratos con una gran cantidad de agua subterránea y roca circundante inestable.

3. Construcción de excavación de taladro elevado

Un taladro elevado es una herramienta de perforación de gran tamaño que se utiliza especialmente para excavar pozos verticales o pozos inclinados.

4． Método de tunelización con TBM con escudo

Cuando la roca circundante es una zona de fractura débil, es un mejor método utilizar TBM con escudo.

Ejemplo: Cuando la roca circundante es una zona de fractura débil, [D] es un mejor método.

A. Mandrinadora de sección completa

B.Taladro monobrazo

C.Taladro elevado

D. TBM con escudo

4. Varias técnicas de construcción de excavación especiales para ingeniería subterránea

(1) Varios métodos de excavación especiales para construcción de ingeniería subterránea

Construcción de ingeniería subterránea Los métodos de excavación especiales principalmente incluyen: método de cámara de presión de aire, método de congelación, excavación parcial, método de soporte parcial, lechada avanzada y método de anclaje avanzado.

(2) Tecnología de elevación de tuberías de larga distancia

El procedimiento de construcción de elevación de tuberías de larga distancia es: primero cavar un pozo de trabajo (pozo) en un extremo de la tubería, y luego instale el gato en él. Ingrese al equipo, empuje la tubería hacia la capa de suelo, excave el suelo mientras empuja hacia adentro y empuje las secciones de la tubería hacia la capa de suelo sección por sección hasta que alcance la longitud diseñada.

1. Equipo básico para la tecnología de elevación de tuberías

El equipo básico para la construcción de elevación de tuberías incluye principalmente la tubería de herramientas en el extremo frontal de la sección de tubería, el equipo de elevación en la parte trasera, la descarga de lodo y el equipo de presión de aire que pasa por la parte delantera. y trasera, además de instalaciones como ventilación e iluminación.

La tubería de herramientas es el equipo clave para el levantamiento de tuberías a larga distancia. Consta de un recipiente de lavado de lodo, una sala de operaciones y una sala de control de adelante hacia atrás. El equipo de elevación incluye principalmente el asiento trasero. cilindro de aceite principal, gato y riel guía, etc. El equipo de descarga de lodo es principalmente una máquina de succión de lodo. Además, se requiere un sistema de suministro de aire comprimido y un sistema de iluminación.

2. Tecnologías y medidas clave para la construcción de hincado de tuberías

Las principales claves técnicas para el hincado de tuberías a larga distancia son: cuestiones de fuerza de hincado, control de dirección y prevención del colapso frontal.

Las principales medidas técnicas son: penetración, corrección y guiado de muros, presión de aire local, reducción del arrastre de lodo tixotrópico y gato de relevo.

Ejemplo, la clave técnica principal para el levantamiento de tuberías de larga distancia es [ ]:

A. Problema de fuerza de levantamiento,

B. Control de dirección,

C. Problema de presión

D. Prevenir el colapso frontal.

E. Prevenir el colapso lateral

Respuesta: ABD

(3) Construcción de tendido de tuberías con martillo apisonador de tuberías neumáticas

1. Martillo neumático para apisonamiento de tuberías, tendido de tuberías, equipos de construcción y maquinaria de soporte.

(1) Máquina anfitriona.

(2) Sistema eléctrico.

(3) Sistema de inyección y tuberías de aceite.

(4) Conectar el sistema fijo.

(5) Sistema de lechada.

(6) Sistema de limpieza de suelos.

(7) Herramientas auxiliares.

2. Características del tendido de tuberías con martillo apisonador de tuberías neumáticas

(1) Amplio rango de aplicación de estratos.

(2) La precisión del tendido de tuberías es alta.

(3) Pequeño impacto en la superficie.

(4) El tendido de tuberías con martillo apisonador de tuberías es adecuado para tendido de tuberías de longitud más corta,

(5) Requisitos para los materiales de tendido de tuberías. La colocación de tuberías con martillo apisonador requiere que el material de la tubería sea tubería de acero. Si desea colocar tuberías de otros materiales, puede colocar una carcasa de acero y luego pasar la tubería de trabajo a la carcasa.

(6) Bajos costes de inversión y construcción.

(7) Los requisitos del pozo de trabajo son bajos, generalmente solo se requiere una pequeña profundidad de construcción y no es necesario realizar operaciones complejas de soporte del pozo de cimentación profunda.

(8) Al cruzar un río, no es necesario limpiar la tierra de la tubería durante la construcción y no habrá filtraciones de agua, lo que garantiza la seguridad de los trabajadores de la construcción.

(4) Construcción mediante método de perforación piloto

1. Principios básicos del método de perforación piloto

La mayoría de las perforaciones piloto utilizan fluido de lavado para ayudar a la trituración. La broca generalmente tiene una superficie inclinada, por lo que cuando la tubería de perforación sigue girando, se perfora un orificio recto y cuando se perfora. La broca avanza en una dirección determinada sin girar, el orificio de perforación se desvía. La broca piloto contiene una sonda o transmisor, y la sonda también se puede fijar detrás de la broca. A medida que avanza el pozo, los receptores de superficie recogen y rastrean las señales del transmisor para poder monitorear la dirección, la profundidad y otros parámetros.

Existen dos formas de formar agujeros: seca y húmeda. Las herramientas de perforación en seco se componen de una broca de extrusión, una cámara de sonda y un martillo de impacto. Se introducen en los orificios mediante impacto sin descargar tierra. Las herramientas de perforación húmeda se componen de una broca de chorro y una cámara de sonda. Utilizan chorros de agua a alta presión para cortar la capa de suelo y, a veces, utilizan un cabezal de impacto impulsado por la parte superior para romper guijarros grandes y estratos duros. Ambos métodos de perforación utilizan brocas inclinadas para controlar la dirección de perforación. Si se alimenta y gira la tubería de perforación al mismo tiempo la superficie inclinada pierde direccionalidad logrando una perforación recta si solo se alimenta y no se gira la fuerza de reacción que actúa sobre la superficie inclinada hace que la broca cambie de dirección logrando inclinarse; . El monitoreo de la trayectoria de la broca generalmente se logra mediante un detector de superficie portátil y una sonda del fondo del orificio. El detector de superficie recibe y muestra la señal (profundidad, ángulo del vértice, ángulo de orientación de la herramienta y otros parámetros) de la sonda ubicada detrás de la broca. para que el operador pueda captar el interior del agujero para poder realizar ajustes en cualquier momento.

2. Bases para seleccionar brocas

(1) Cuando se construye en arcilla limosa, generalmente se utilizan brocas más grandes para adaptarse a los requisitos de cambio de dirección.

(2) Al construir en arcilla blanda seca, el uso de una broca de tamaño mediano tendrá efectos generales (la capa de suelo está seca y el control de dirección se puede lograr rápidamente).

(3) En arcilla dura, una broca más pequeña es más efectiva, pero durante la construcción es necesario asegurarse de que la broca sea al menos 12 mm más grande que el tamaño del cilindro exterior de la sonda.

(4) En suelos calcáreos, es muy difícil que la broca avance hacia adelante, por lo que la broca de menor diámetro es más efectiva.

(5) El efecto del uso de brocas de tamaño mediano en capas de arena de grano grueso. En este tipo de formación, generalmente se utilizan brocas de carburo con buena resistencia al desgaste para superar el desgaste severo de la broca. Además, el anclaje de la plataforma de perforación y la calidad del fluido de lavado son la clave del éxito de la construcción.

(6) Para limo arenoso, las brocas de tamaño mediano a grande son más efectivas.

(7) Para capas de arena densas, una broca cónica de tamaño pequeño es eficaz, pero asegúrese de que el tamaño de la broca sea mayor que el tamaño del cilindro de la sonda. En este tipo de capa de suelo, es difícil avanzar, pero el control de dirección se puede lograr rápidamente. El anclaje de la plataforma, por otro lado, es clave para una perforación exitosa.

(8) Al construir en la capa de grava, las brocas con incrustaciones de carburo de tamaño pequeño tienen mejores resultados.

(9) Para formaciones rocosas consolidadas, el efecto de perforación del uso de herramientas de perforación eléctricas en el pozo es bueno.

Ejemplo: La elección correcta de la broca para el método de perforación piloto es [ ]

A. Cuando se construye en arcilla limosa, generalmente se utilizan brocas más pequeñas

B. Al construir en arcilla blanda seca, utilice brocas de tamaño mediano

C. En capas de suelo calcáreo, utilice brocas de mayor diámetro

D. En capas de arena de grano grueso , utilice brocas de mayor diámetro.

E. Para limo arenoso, las brocas de tamaño mediano a grande son más efectivas

Respuesta: B.E

3. Construcción del orificio piloto

Los pasos principales para la construcción del orificio piloto son: instalar la sonda en la caja de la sonda; conectar la broca piloto a la tubería de perforación; girar la tubería de perforación para probar si la sonda se lanza normalmente; con rotación de aproximadamente 2 m; comience a presionar. Se completaron los orificios de guía del diseño;

En la construcción de agujeros piloto, a menudo se utiliza un navegador de superficie portátil para determinar la posición espacial de la broca. El instrumento de guiado consta de una sonda, un receptor de superficie y una pantalla de sincronización. La sonda se coloca en la herramienta de perforación cerca de la broca.

A la hora de taladrar se debe prestar especial atención a la corrección excesiva, es decir, desviación en sentido contrario al original. Para evitar que ocurra esta situación, mida después de perforar una pequeña cantidad de metraje para verificar y ajustar la dirección de la broca.

4． Construcción de expansión del orificio

La expansión del orificio consiste en expandir el diámetro del orificio guía por encima del diámetro de la tubería a colocar, para reducir la resistencia durante el tendido de la tubería.

(5) Otros métodos de construcción sin zanjas

El método de colocación de tuberías con martillo apisonador de tuberías neumáticas y el método de transferencia guiada son tecnologías de construcción de ingeniería de tuberías sin zanjas, generalmente adecuadas para diámetros de tuberías Proyectos de colocación de tuberías menos de 900 mm. Además de estos dos métodos, los métodos comúnmente utilizados incluyen el método de lanza de impacto, el método de martillo apisonador de tubería hidráulica, el método de perforación con barrena horizontal, el método de extrusión de suelo rodante, el método de microtúnel, etc.

Pregunta de examen de 2006: Al construir proyectos de tuberías subterráneas, la tecnología de construcción comúnmente utilizada es de menor costo y más rápida. La tecnología de construcción sin excavación es (CDe)

Un método de cámara de presión <. /p >

BMétodo de congelación

C Método de elevación de tuberías de larga distancia

D Método de colocación de tuberías con apisonador neumático

E Método de perforación guiada