時間：2022-06-29 18:10:02
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇地下工程施工總結，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：地下工程；施工技術；發展及展望
中圖分類號：TU74文獻標識碼： A
引言
隨著地下空間建設的發展，我國地下工程的項目也在逐漸增加，而且都是大的工程項目。例如，西氣東輸、南水北調及青藏鐵路等重大工程，其中，像隧道工程等在其中不計少數。我國西部屬山區，所以建設中會出現冗長的隧道群。近年來，我國不但在地下隧道有研究，還對海底以及跨江通道等工程項目上也有很多的考察研究。不但如此，我國的空間開發網絡體系大多建在地表以下30m的地方，可見，地下工程在經濟迅速發展的社會將進入到蓬勃發展時期。
一、我國地下工程施工技術發展現狀分析
1、頂管法施工技術
水下長距離頂管施工方法是在地下水位以下直接長距離頂進管道，該施工技術的優點包括：無需在水下開挖土方或挖槽、無需任何降低水位的輔助措施、造價低、施工速度快、降低特殊環境中的施工難度系數等。現階段，水下長距離頂管施工技術在國外多個國家亦得到了廣泛的應用。隨著地下工程施工規模的擴大及施工要求的提高，我國鋼質管道長距離頂進施工方法取得了新的突破，并在實際的工程施工中取得了成功。
2、沉井法施工技術
沉井法施工技術在我國地下工程建設中的應用時間較長，但就現代地下工程建設中，沉井法施工技術的應用范圍依然較廣。沉井法施工技術的優點包括：技術簡單、占地面積小、挖土量少、造價低等。此外，沉井結構可用作地下構筑物的圍護結構，這樣一來，沉井結構的內部空間亦可被利用。鉆吸法沉井新工藝是傳統沉井法施工技術的創新，其由上海隧道工程公司首創。中心島式槽挖法也是基于傳統沉井法發展而來，其亦是由上海隧道工程公司首創。實踐證明，鉆吸法沉井新工藝及中心島式槽挖法在地下工程的應用具有可行性。
3、明挖技術（基挖技術）
隨著我國地下工程數量的增加和規模的擴大，產生了越來越多的深基工程，因而各種基坑維護及開挖技術也逐步被發展個完善起來。從支持技術方面來看，形成了重力式、土釘式、土錨式、支撐式等多種技術；從維護方法方面看形成了簡易圍護墻法、鋼板樁法、木板樁法、鋼管樁法、地下連續法、逆作法等多種方法。在此基礎之上，基坑工程的施工方法、設計方法、計算方法在近年來得到了不斷的創新和完善。近年來，基挖技術的發展呈現規模不斷擴大、深度不斷增加的趨勢，而為了適應城市建設對于地下工程施工技術越來越高的要求，基挖技術的設計及施工水平也相應的向著更高的水平發展[1]。
4、暗挖技術
4.1 盾構法
盾構法在我國始于二十世紀六十年代，如今已經被多次成功地運用到地下工程的施工中，這些地下工程以水工隧道和車行隧道為主。從機械裝備方面來看，盾構機械裝備已經從最初的網格擠壓式盾構、機械式盾構發展到今天的壓平衡盾構以及泥水加壓式平衡盾構法；從隧道襯的設計以及計算機設計的發展階段來看，已經由最初的起步階段，發展為今天的探索和發展階段。
4.2 從礦山法到新奧法
在硬巖的開挖技術方面，我國已經取得了不小的成就，值得一提的是，我國已經擁有世界上最多的山嶺隧道，這說明我國在硬巖開發地下空間這一領域已經達到了世界領先的水平。從設計方法來看，我國的硬巖開發設計方法已經從最初的礦山法發展到今天的新奧法，控制重點也已經從巖體疏散壓力的控制轉移到巖體變形壓力的控制上來，而隨著計算機數值法的運用，我們對巖體的受力形變機理的分析也變得越來越準確；從施工工藝上來說，已經由最初的鉆孔爆破法發展為今天的TMB機施工法，隨著新技術的應用和新設備的開發，硬巖開挖的施工呈現出機械化程度越來越高的發展趨勢。
5、托換技術
在城市的地下空間開發過程中，我們難免遇到新舊設施沖突、空間交叉等問題，托換技術由此應運而生。托換技術的產生，不但有效解決了原有建筑設施與新施工的地下工程之間的矛盾，還實現了對原有建筑設施的地基或者其他需要處理的部分進行加固和修繕。經過多年的實踐探索，我國的已經形成了種類齊全的托換技術，其中包括：基礎擴大托換、預式樁托換、坑式托換、壓入樁托換、樹根樁托換、打入樁或灌注樁托換、錯桿靜壓樁托換、基礎減壓和加強剛度托換、地下鐵道穿越托換、化學加固法托換等等。根據地下工程的具體施工條件和施工要求，選擇或組合不同的托換施工技術，能夠實現對原有建筑設施的保護和對新的地下工程的科學施工[2]。
二、我國地下工程施工技術發展趨勢探究
在我國這樣一個經濟、科技發展迅速的大國，城市地下工程技術是不會趨于落后趨勢的。從我國現有實際情況出發，城市地下工程的主流趨勢是：立足于城市的整體建設和需求，要加大TBM和盾構機的引進、應用和開發。并且站在城市可持續發展的思路上，開發的方向該是降低成本，提高質量，施工速度快，使用壽命長及沒有污染等。除此之外，盾構技術還要在其它各個方面有所提高，像創新，如何省時省力，并且還要提高效率。還要對隧道掘進機和混合型盾構掘進機加大研制開發和利用。通過研發，發現新的功能，并把創新的功能很好地應用到地質條件差的地方去，還要使掘進機向著自動化，高科技的創新化和隨著科技的進步對機器進行智能化的改造。異行斷面盾構掘進機的開發研究，它是地下工程開挖的高科技設備，具有挖掘快、安全經濟等特點，現今有一些雙圓盾構、自由斷面盾構、局部擴大盾構、MMSF盾構等施工技術。采用異形斷面盾構技術能大大的減少開挖面積，減少切削土量等，從而提高了開挖效率和空間的利用率。不但如此，還要加大發展淺埋暗挖技術、沉管技術、沉井技術、非開挖技術，促進中小口徑頂管掘進機的標準化、系列化和推廣應用[3]。還要充分利用信息技術來提高施工技術的水平，對大量的施工信息進行采集分解和分類處理，通過信息技術對施工過程進行調整和優化。施工監測技術也對施工過程有很大的影響，像三“S”技術，對地下施工環境及地表和地下產生位移數據進行監測，然后開發自動監測分析系統；地下空間的仿真模擬實驗，更好地詮釋了地下工程施工技術，通過實驗，積極探索施工時地質與生態環境的相互作用和影響，更好的為地下施工的安全提供依據。通過在這個過程中，對經驗不斷地積累和總結，及時作出相關規范和技術標準的修訂。任何事情都要有一個規章制度，不能胡亂的進行，所以要制定城市地下工程規劃、勘察、設計、施工技術和經濟管理方面的規則，這樣有一定的標準，就可以按照規則來進行；雖然我國的地下工程施工技術在國際上水平很高，仍然要虛心引進、吸收國外的先進管路技術和經驗，對自身進行改造和自主創新。技術不能一蹴而就，要靈活運用，努力適應現在的城市地下工程的變化和發展趨勢，按照牢固樹立和堅持技術可行、安全可靠、經濟合理、環境友好的理念和原則，開發新的、高效的技術，努力實現地下工程施工技術（新材料、新機械、新工藝）及規劃勘察技術、設計計算技術、環境保護技術、安全防災與管理技術等的配套化應用、系列化應用、規范化應用和國際化的應用。
結束語
綜上所述，地下工程施工技術在不斷更新不斷發展的同時，還應該注意施工安全、經濟應用合理和環境保護等問題，從而才能確保地下工程施工達到安全施工，有效利用地下空間逐漸體現出來的巨大經濟效益和社會效益，此外，大自然是人類共同家園，故在施工時要因地質的不同來選擇適宜的施工技術方法，達到不破壞環境的目的。并且，地下工程是一項重大工程，有著廣闊的發展空間，人們要努力開發出新的技術來改變和美化這個世界。
參考文獻：
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【關鍵詞】地鐵；連續墻施工；問題
隨著我國當今現代化信息技術水平和城市化發展腳步不斷加快，城市規模日益變大，使得城市中人們將未來發展目標逐漸轉向底下空間發展，這樣促進了我國城市化施工工程的建設量和開發空間不斷加劇。同時，也促進了我國地下工程施工質量不斷提高。在深基坑工程施工中地下連續墻作為圍護結構在施工中被廣泛使用。有關設備技術，例如工程施工水平和施工設備的提高和改善，對地下連續墻在施工難度上帶來一定影響。
1 地鐵地下連續墻施工施工要求
地鐵地下連續墻工程施工技術是地下工程施工當中非常重要的技術，已經通過多年來的發展和實踐證明。當前地下連續墻應用較為廣泛的施工技術是現代化挖掘設備，采用泥漿作為工程施工主要原材料，針對窄而且深地下深槽進行挖掘過程中，澆筑混凝土進而形成一道良好的具備不同種類功能地下連續墻。根據工程施工要求我們可以將地鐵地下連續墻劃分為地下防滲強和地下連續墻兩種類別。
工程施工安全一直也是工程施工建筑中首要關注的頭等問題，特別是地下工程施工質量問題。地下連續墻由于具有獨特的結構作用，當中一直備受施工企業關注的問題就是施工質量。地鐵地下連續墻工程施工要求首先要滿足震動性的可能比較小，并且對周邊環境并不會造成非常大的作用和影響，在工程施工過程當中也不會對周圍人們日常中的生活造成變化和影響。另一方面就是地鐵地下工程施工具有較高的密集性，同事還是現代化城市地下施工工程重要核心施工工程，一定要具有整體的突出性特點，總而言之就是取保工程施工具有較高的堅實性，可以有效的雨外界雜音隔離，最重要的一點就是可以承載較強負荷能力，這對地鐵地下工程施工尤為重要。同時地鐵地下連續墻施工建設應該具備較強的地下防水防滲和擋土能力。
2 地鐵地下連續墻工程施工技術要點研究
2.1 地鐵地下連續墻工程施工要求
地鐵工程施工技術迅速發展過程中，地下深基坑、連續墻以及地下室建設直接影響著我國地鐵工程施工建設質量和工作效率。地鐵地下連續墻工程施工建設對施工質量要求不斷增加，要降低周邊環境和震動性對其建設產生的影響。另外，為了確保地鐵地下連續墻的穩定性和堅實性，就應該在工程實際施工建設中嚴格控制墻體自身承載能力和承受負荷壓力，最大程度的確保地鐵安全行駛。
2.2 工程施工準備
地鐵地下連續墻施工建筑中，前期工作準備效率直接影響著工程施工建設整體質量。工程施工準備工作開展過程中，首先要合理科學的進行場地選擇，并且圍繞具體的工程施工場地整體范圍設計出相應工程施工工作準備安排和施工設備調試。施工場地確定之后，首先要在工程中各個施工環節中做好全面地基穩固工作，例如安置鋼筋籠，澆筑混凝土過程中需要機械設備等等。充分做好不同施工環節中質量管理和控制，進一步合理有效的確保工程施工人員更容易參與到地鐵地下連續墻實際工程施工當中。
2.3 導墻工作要點研究
地鐵地下連續墻工程施工過程中，施工內容和導墻設計主要包含有鋪墊層、放線測量、立模板、開挖導溝、槽段識別、內側外側回填夯實以及澆筑混凝土等工程工藝流程。地鐵連續墻工程施中，建設導墻直接影響到整個地下連續墻施工工程整體質量的好壞，因此為了保證地鐵地下連續墻工程施工整體質量，一定要做好導墻施工工作。
2.4 連續墻工程刷壁技術
工程施工過后地下連續墻墻體本身會粘著大量泥土，這對地鐵整體工程施工和地鐵正常運行存在這很大安全隱患。因此，在地鐵地下連續墻完工之后，進行刷壁工作處理就顯得尤為重要。在地下連續墻刷壁處理工作實際進行過程中，應該嚴格控制連續墻刷壁質量，不能將泥土遺留在墻壁表面，為了能夠達到這樣刷壁標準，往往會將地下連續墻刷壁次數嚴格控制在二十次左右。在地下連續墻刷壁處理工作進行中，還要保證墻體中接頭面上新舊砼相互緊密融合，可以有效的清理地下連續墻兩面墻之間產生的泥土，降低地鐵在施工過程中由于地下連續墻滲漏事故產生。
2.5 墻體進行混凝土澆筑
為了更好的提高地鐵地下連續墻抗震能力和承載能力，在地下連續墻施工建設中還應該對墻體本身進行澆筑混凝土處理。現階段我國地鐵施工工程中，澆筑混凝土主要采用的是輸送管澆筑方式，可以將混凝土通過管道輸送到墻體中完成地下連續墻墻體施工和混凝土澆筑工作。
3 地鐵地下連續墻工程施工中存在問題及其解決策略
3.1 滲漏問題
地鐵地下連續墻施工采用鋼筋混凝土建筑結構，從混凝土結構角度而言，地下連續墻墻體本身較厚，防水能夠達到實際使用標準，但是由于工程整體圍護結構主要是由槽段相互連接構成，各個槽段節點之間會出現滲水現象。按照以往的經驗來解決這一問題，通常槽段節點漏水現象經常出現，針對這一問題可以從以下幾個方面解決：安裝鎖口管時對鎖口垂直度嚴格控制，設計中心要和中心相互吻合，底端插入底槽40cm左右，盡可能確保鋼筋混凝土倒灌。上端口用鋼筋扁擔夯實，扁擔兩端牢固在導墻槽中，防止混凝土澆筑時鎖口管移動。同時更應該注意的是槽段各個節點中不用夾帶泥土，在工程施工之前要對各個接頭進行刷洗，嚴格控制每一個導管埋入混凝土中的深度，堅決不能出現導管拔空現象。
3.2 鎖口管提拔問題
地鐵地下連續墻施工中常見的問題也有鎖口提拔困難，為了解決這樣問題，可以采用的預防方法是講混凝土澆筑和鎖口管提拔相互結合，澆筑混凝土記錄當做是對鎖口管提拔時間有效的控制根據，和混凝土凝固時間相結合規律和實際施工實踐，混凝土澆筑開始之后的2～3和小時就可以對鎖口管提拔，每個0.5小時提拔一次，按照混凝土開始凝固時間，等到混凝土澆筑結束7小時之后，將鎖口管提拔即可。
4 總結
地鐵地下連續墻工程施工前精心組織和策劃方案，施工過程中嚴格管理，進而確保地鐵地下連續墻工程施工整體質量，并為日后地鐵地下工程結構施工的順利進行提供條件，另外一方面還可以較好的實現地下工程施工階段對周邊環境的保護，地鐵地下連續墻生成的圍護工程結構功能同時也是工程施工中基坑挖掘安全的重要保障。現代化城市發展過程中，建筑環境相似日益增多，該地鐵地下連續墻工程施工為其他施工中出現問題提供了借鑒。
參考文獻：
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關鍵詞：城市發展；入地矛盾；工程施工；地下施工
隨著我國城市化的快速推進，地表和地上空間的開發利用逐漸飽和，幾近極限，成本也快速上升，繼續開發的難度變大。與此對應，人口增加、資源緊缺、環境污染、交通擁堵等“城市病”也變得日益突出。開發利用城市地下空間成了緩解上述矛盾與問題的重要突破口。
1.城市地下施工發展概述
目前，城市地下空間開發利用已成為城市建設和發展的重要組成部分。城市地下空間開發從最初的點狀開發進入地鐵建設帶動的線狀和點狀拓展開來的片狀；地下工程呈現出類型多、綜合性強、體量大和地上地下一體化的趨勢和特征。
合理開發利用城市地下空間具有多方面的積極作 用。一是可以擴大城市空間容量。城市容量是指一個城市在某一時期對人口和人類活動及與人類活動有關的各類設施的容納能力。拓展城市容量的載體是城市空間。 城市空間可劃分為上部空間、地面空間和地下空間三大部分。現今我國特大城市、大城市的中心城區已無地可供；向上發展也受消防等多因素限制，超過一定高度建 造成本不降反升，反而不經濟；有些特定城市受文物古跡保護、限高等規定；同時地下空間開發沒有容積率、綠化率的要求；另外，城市地下空間與地上空間相比有 許多獨到之處，地下空間的恒溫性、恒濕性、隔熱性、遮光性、氣密性、隱蔽性、空間性、安全性等遠遠高于地上空間。于是，向地下要空間成為必然選擇。二是可 以解決特大城市、大城市交通問題。交通問題最突出的表象是交通擁堵、行車速度慢、停車場設施嚴重不足。修建地鐵、地下過街道、增加地下停車場，對緩解地面 交通問題將帶來根本性改善。三是可以有效治理城市環境。合理開發利用地下空間，可以騰挪出更多的地面空間來進行街頭、街心綠化和公共廣場等建設，改善城市 環境，增加活動場所，提高宜居性。四是可以完善城市基礎設施提升城市功能。隨著城市化的推進，需要建設更多種類、更大容量的地下管線，城市道路下部的地下 空間為地下綜合廊道的建設提供了理想場所。五是可以建設地下商業設施，增加不同層次的商業形態，滿足不同消費能力人群的需求。
總之，合理開發利用城市地下空間，對緩解城市中心城區密度、疏導交通、完善基礎設施功能、增加城市綠地、保護歷史文化景觀、減少環境污染和改善城市生態具有不可忽視的作用，將使城市更加美好，未來城市地下空間的開發將是一個大潮流，城市地下空間發展的前景將是充滿希望與機會的。
2 地下工程施工的特點及實踐
地下工程施工的內容非常豐富，包括施工組織設計，施工技術管理，施工工藝、方案及方法，施工監測和環境保護，所以，依我而見，地下工程的施工特點也是多種多樣的。
與其他工程相比較，地下建筑產品更具有體積巨大、情況復雜、不易分割、難以變更等特性，所以地下建筑工程施工除了一般工程的特點外，還具有以下的特點：
第一、生產具有流動性。一方面，施工單位的生產地點具有移動性；二是，在整個施工過程中工人的設備因施工方位的不同會發生轉移。
第二、產品形式多樣性。因地下工程所處的自然環境和預期用途不同，整個工程的構造、外形和材料選擇也會有不同，并且施工方式必將變化，很難實現按統一標準作業。
第三、采用技術難度大。地下工程經常需要依據建筑結構的特殊情況采取多種施工方式和施工材料，這種交叉施工對物資和設備的要求較大，因而在施工技術和施工組織方面必須具有高水平。
第四、機械化水平較低。目前我國地下建筑施工總體上機械化水平還很低，手工操作的情況普遍存在，
除以上情況以外，地下工程的施工組織設計、施工技術、施工還禮、施工方法等均有各自的特點：
施工組織設計的特點在于其能夠保證重點，統籌安排，信守合同工期，并能科學合理地安排施工程序，經量多的采用新工藝，新材料，新設備和新技術、組織流水施工，合理地使用人力，物力和財力、恰當地安排施工項目，增加有效的施工作業日數，以保證施工的連續和均衡、提高施工技術方案的工業化，機械化水平、采用先進的施工技術和施工管理方法、減少施工臨時設施的投入，合理布置施工總平面圖，節約施工用地和費用
施工技術管理的特點是正確貫徹國家的各項技術政策、運用科學的技術規律來組織技術管理、建立正常的生產技術秩序、充分利用施工企業的物資，裝備和技術條件、發揮優勢，有效地保證工程質量、提高勞動生產率，優質，高效，低耗地完成國家建設
施工方法也有各自的特點：礦山法特點是對于各種地質和幾何形狀的適應性，尤其是交叉點，橫通道，渡線和洞室等處；多掌子面可同時操作，設備和工藝簡單，便于人工掌握；較低的造價；開挖的隧道洞壁不平整，超挖，欠挖量大；超挖會增加混凝土投入，因而增加投資；施工作業區有較大的危險，工作環境惡劣；施工對圍巖的破壞擾動范圍及程度極大，一方面增加了工作面的危險性，另一方面相應要加強支護；施工作業速度較慢。
新奧法特點是充分利用了圍巖自身的承載能力，降低了后期支護的強度要求；強調初期支護的時機，應根據圍巖類別進行適時支護。支護太晚，圍巖變形繼續增加已經引起了應力增加，可能導致初期支護失效；增加了人工洞室的安全性，特別是施工期的安全性
明挖法特點有：工藝簡單，施工面寬敞，作業條件好；可安排較多勞動力同時施工。便于大型，高效率的施工機械使用，以縮短工期；造價低，施工質量易于保證；破壞生態環境；影響交通，帶來塵土和噪聲污染；勞動強度高，施工環境惡劣
人類修建地下工程的歷史在數千年以前就已經開始。公元前2180～2160年，在巴比倫城中幼發拉底河下修筑了人行通道，這是世界上第一座交通隧道。我國古代（公元前8世紀～前3世紀）建造有深達40m以上的銅礦礦井（豎井和斜井）。到19世紀20年代蒸汽機的出現以及鐵路和煉鋼工業的發展，促進了隧道工程的發展。1826～1830年英國在利物浦硬巖中修建了兩座最早的鐵路隧道。1843年英國在泰晤士河修建了第一條水底道路隧道。 20世紀50年代，人們才總結出各種類型隧道工程規劃、設計和施工的基本原理，在土木工程中逐漸形成了一個獨立的工程領域。
現代地下工程的實踐已進行了數百年，從工程規模和現代化程度上看，當今世界最有代表性的跨海隧道工程，莫過于英法隧道和日本青函隧道。英法隧道穿越多佛爾海峽，連接英國南部的福克斯與法國的北部城市桑加特，將英國與歐洲大陸聯系了起來。整個隧道由兩段火車隧道和一段工作隧道組成，整個工程全長53公里，其中位于海底部分的為37公里。該隧道已于1995年建成通車。
參考文獻：
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關鍵詞：地下工程；塌方成因分析；塌方處理；塌方預防
1、概述
在地下工程施工中，因對工程地質條件對圍巖穩定的影響認識不足，造成施工中許多決策上的失誤，特別是盲目追求施工進度，忽視圍巖監測，在洞室開挖過程中，對新奧法施工理論片面的理解，忽視了新奧法施工的前提是洞室開挖后圍巖應力重新分布而產生變形到松動破壞有時間效應的特性，對松散體圍巖無自穩時間缺乏了解，而不進行必要的超前支護，往往是加速圍巖失穩的主要原因。同時，在洞室的掘進方法、支護方式以及支護時間上，因措施過當，而造成了圍巖失穩、引起洞室坍塌，甚至造成冒頂事故的發生。
近年來我公司承攬的地下工程施工成逐年上升趨勢，地下工程地質條件也日趨復雜。為了吸取地下工程施工實踐中的經驗和教訓，總結提高地下工程施工技術水平，本文特將我公司施工的幾個地下工程塌方處理及預防措施的運用情況進行歸納介紹。
2、塌方處理案例
2.1A電站導流洞出口0+150～0+137塌方處理
2.1 工程簡況
A電站導流洞出口高邊坡為坡積物，坡比1：0.5，覆蓋層為土夾石，巖體呈強風化、膠結松散，頂拱范圍屬老河床沖積層，承載能力較差；施工中遇到突降暴雨，雨水滲入導流洞左側已支護工作面，邊墻出現流砂現象，導致出口0+150～0+137段左側邊墻出現坍塌，隨即引起左側頂拱以上坍塌，造成洞內18榀鋼支撐變形或拉裂，頂供左側邊坡處形成20m×10m×20m（長×寬×高）的塌穴，EL704m高程以下邊坡噴護砼出現3cm寬的裂縫。與此同時，導流洞出口明渠左側邊墻受塌方體側壓力的影響，沿軸線方向約有1m發生斷裂，導流洞三分之二斷面被塌渣堵塞，左側塌渣已超過頂拱。
2.1.2 塌方處理方案
（1）在坍塌區處于自穩階段，利用16#工字鋼，φ48mm鋼管及鋼筋網鋪設棚架，棚架下部采用腳手架支撐、鋪設馬道板封閉，澆筑蓋板混凝土，自導流洞頂將塌穴隔斷，形成兩個獨立塌穴進行處理。
（2）在鋼筋混凝土蓋板形成后，上部鋪設圓木、毛竹等柔性材料，厚度控制在1m左右，防止邊坡再次坍塌破壞混凝土蓋板，危及到下部導流洞塌方處理。
（3）為防止邊坡塌穴擴大，造成邊坡整體失穩，距邊坡開挖坡角線5m處砌筑高2m、寬0.8m的擋墻，滲入基礎0.5m，并回填石渣鎮腳。
（4）導流洞塌方段頂拱混凝土襯砌完畢，在強度滿足要求后，用石渣回填邊坡塌穴，表面重新掛網、噴射混凝土保護。
（5）在鋼筋混凝土蓋板的保護下，進行導流洞塌方處理、下半洞開挖、支護及洞室混凝土襯砌。
2.1.3 主要施工措施
導流洞塌方處理采取先護頂，再自上而下開挖、支護、襯砌混凝土的程序進行。
（1）為防止塌方體出渣過程中，左側墻體坍塌，首先對導流洞左側墻體進行固結灌漿。固結灌漿分兩步進行，先進行混凝土蓋板部分邊墻，再進行導流洞洞內部分邊墻固結灌漿。邊墻固結灌漿管按1m×1m間排拒梅花型埋設，插入角度為10°，孔深滲入塌方體5～6m。灌漿水灰比采用0.6：1水泥漿，摻加3％水玻璃。
（2）塌方處理前，緊鄰明拱端部安裝2榀全斷面鋼支撐，間距1.0m，鋼支撐采用φ25@100連接筋加固，沿導流洞底部設計開挖線布置橫向地腳梁，邊墻布置鎖腳錨桿，長度3.0m，排距1.0m，并與鋼支撐牢固焊接，形成鎖口。
（3）分臺階清理洞內塌渣，先完成拱肩以上部位，安裝頂部鋼支撐，鋼支撐間距1m，并與混凝土蓋板預埋的插筋焊接成整體。
（4）在清理塌渣過程中，對左邊墻坍塌部位，與軸線形成一定夾角，打入φ28、L＝3m的插筋，間距20cm，外露端彎起，與工字鋼緣面焊接，并采用噴護混凝土進行封閉，防止左邊墻失穩。
（5）拱肩以上鋼支撐安裝完畢后，分兩段對頂拱進行混凝土襯砌。
（6）頂拱混凝土澆筑完成后，進行下半洞出渣，分左右兩個半洞交錯進行，同一側沿軸線方向，分段長度原則上為塌方段邊墻的一半，并分兩層開挖到位，每層原則上為邊墻高度的一半。
（7）下半洞邊墻與底板混凝土一起澆筑。
2.2B電站引水洞上游2+200～2+210m塌方處理
2.2.1 工程簡況
B電站引水洞長約3960m，洞室過水標準斷面為4.5m×4.5m，洞室軸線沿山坡向布置，近坡向洞室埋深較淺。山坡覆蓋層坡積物為砂礫石與孤石、漂石膠結。該地區處于亞熱帶地區，雨季時間較長，雨水多聚積在覆蓋層內，因此地下水位較高，雨水是地下水出露主要的補給源。
1#支洞進入主洞后，向上游進尺100m后與滑坡體交匯造成多起塌方，經長達3個月的塌方處理后，仍然難以逾越滑坡體洞段。設計和監理部門建議在上游主洞段約60m處改線，期望通過增加洞室近坡向埋深，繞過滑坡體與上游引水洞相接。改線段向上游掘進約20m后，再次與滑坡體相遇，又一次造成塌方，緊鄰掌子面前有6榀鋼支撐變形。塌方過程中，地下水攜帶砂礫石淤積洞段長約30m，因地下水與砂礫石形成的泥石流不斷從掌子面涌出，機械設備及施工人員無法接近掌子面，施工被迫中段。
2.2.2 塌方處理方案及措施
塌方出現20余天后，地下水出露仍無衰減的趨勢，因地下水不斷攜帶砂礫石從掌子面流出，短時間間隔后不時聽到一陣孤石、漂石坍塌、滑落的聲音，為防止因塌方過程的不斷積累而引起冒頂，第一步工作主要圍繞接近掌子面展開：①在塌方體淤積的兩側挖排水溝進行排水，以便砂礫石瀝水后，可以接近掌子面；②對變形的鋼支撐進行加固、頂撐，防止塌方范圍擴大；③在加固后的鋼支撐頂部插入鐵皮、彩條布形成防水棚④從已加固的鋼支撐開始，加密插筋，形成2排鋼筋棚架。第一排鋼筋棚架上挑角度25～30°，第二排鋼筋棚架上挑10～15°。每排鋼筋棚架長約3～3.5m，尾部與鋼支撐焊接牢固。
在完成上述準備工作后，第二步工作以塌方段護頂為紅線進行，利用已加固的鋼支撐為支點，先進行拱肩以上部分的鋼支撐安裝。①從兩側開始，對拱肩以上塌方體進行挖除，每次進尺不超過50cm，每3榀鋼支撐焊接2根平行于洞軸線方向的工字鋼，形成懸臂梁，作為拱肩以上鋼支撐安裝的支點，安裝拱部鋼支撐；②采用頂撐的方式加固鋼支撐，焊接鋼支撐間的縱向連接鋼筋；③在安裝的鋼支撐頂部形成下一茬鋼筋棚架，上挑角度與第一步施工一致；④對鋼筋棚架間的縫隙采用枋材進行回填，防止頂拱因漏渣形成塌穴后造成較大的脫空現象，引起大的坍塌，對鋼支撐造成沖擊破壞；⑤對已安裝鋼支撐段安排出渣，懸臂鋼支撐底部接腿，完成整榀鋼支撐的安裝及加固；⑥進入下一循環，按①、②、③、④、⑤的順序進行施工，直至通過塌方段。
引水洞上游主洞塌方段處理完成后，因鋼支撐頂部多為松散的、流動的坡積物，導致鋼支撐頂部圍巖壓力過大，造成了局部鋼支撐整體下沉，部分鋼支撐頂拱變形嚴重，為此進行了鋼支撐的托換工作。具體采取措施如下：①對需要保留的鋼支撐進一步進行加固，并設落地頂撐支撐牢固；②采用鋼筋棚架從上下游兩個方向對需要托換部位進行加密棚護；③逐步割除該部位與其它部位的連接筋、鋼筋棚架，抽除鋼支撐頂上回填的背材，有條件的控制漏渣，解除鋼支撐頂部的壓力；④逐步割除被托換鋼支撐，凈空斷面滿足設計要求；⑤安裝托換鋼支撐，并與其它鋼支撐焊接成一體。
3、塌方預防措施案例
3.1C電站引水洞出口開挖塌方預防
3.1.1 工程簡況
C電站引水洞出口高邊坡坡積物為強風化砂，局部有孤石、漂石分布，坡積物覆蓋層約40m，因粘粒含量較少，風化砂膠結較差。出口洞口上方為農田區，因長年積水，地下水位較高，邊坡開挖過程中有地下水出露。引水洞出口原設計開挖邊坡為1：1，邊坡開挖過程中，因地下水位出露，造成邊坡失穩，修改設計后采用1：1.5邊坡成型；原設計洞口采用約10m高直立漿砌石擋墻，在洞口形成后洞頂回填形成1：2邊坡與原始地貌相接。
出口洞邊坡開挖完成后，現場管理部門要求先行入洞，待洞口段完成5～10m后進行鎖口混凝土澆筑。鑒于出口邊坡開挖過程中，按原設計1：1邊坡已造成邊坡坍塌，如洞口開挖過程中造成塌方，洞口將再次向山體縱深布置。其時，將增加大量的土方明挖，且原山體邊坡較陡，一旦塌方形成連鎖反應，將危及到洞頂上部的場內公路安全以及調壓井施工。為此，決定在繼續與監理、設計部門溝通的同時，采取我方提出的“在出口澆筑明拱混凝土，防止洞口入洞開挖塌方”的方案，又一次選擇了看似“棄易取難”方案。
3.1.2 引水洞出口施工情況
洞室開挖施工過程中，因地下水出流，引水洞出口洞頂邊坡發現了3條貫穿裂縫，入洞15m后，洞內仍有地下水從側墻流出，但因出口設置有明拱，對洞口上的邊坡起到了鎮腳作用，洞室未產生大的塌方，僅在進洞后約4m處，由于支護不及時，出現了塌穴高約2m的塌方，在出口明拱的保護下，塌穴頂距坡面僅有約1m但仍未坍塌，為處理塌方創造了較好的條件，僅用了一周時間，洞室施工安全通過塌方段。
3.1.3 采取的主要預防措施
引水洞出口上平段施工，針對施工中可能存在的問題，采取的主要預防措施如下：
（1）在洞口段澆筑5m長方涵，形成明拱段，方涵周邊尺寸大于設計開挖斷面20cm，為洞室開挖支護預留足夠的凈空斷面；
（2）澆筑方涵前沿洞室開挖邊線布置兩排超前錨桿，錨桿長4.0m，深入圍巖3.5m，外露0.5m埋入方涵混凝土內；
（3）方涵混凝土澆筑3天并完成拆模后，方可進行主洞開挖；
（4）采用裝載機掏槽，周邊預留50～100cm由人工開挖完成，遇孤石后，由技術人員決定是否鉆孔爆破，如需爆破時，采取淺孔小炮，并用火雷管起爆；
（5）采用鋼支撐強支護施工，鋼支撐頂部布置錨桿（鋼筋）棚架，棚架搭接長度不得小于1.0m，錨桿平行間距為30cm；
（6）每茬炮施工完畢后，及時利用鋼支撐及棚架掛鋼筋網進行噴護混凝土封閉；
（7）在地下水出露地段，鋼支撐設縱向混凝土土地腳梁，并在表面形成排水溝，防止排水過程中，沖刷墻腳而引起邊墻失穩，每榀鋼支撐在底板挖槽，安裝工字鋼地腳梁，并焊接牢固，防止兩側邊墻壓力過大，引起鋼支撐變形，從而產生塌方。
該電站引水洞出口由于采取了上述切實可行的技術措施，在通過長達45m全風化砂地段的過程中，嚴格按照技術要求組織施工，除出現一次小的塌方外，順利通過全風化地段，每天進尺均衡保持在1.8～2.0m。整段洞室開挖外表光滑、平順，基本上無超欠挖現象，開挖進尺超過同流域洞挖平均水平50m/月的目標，每天正常進尺2～3排炮，在飽含地下水的Ⅴ類圍巖開挖比較少見。
3.2D電站引水洞沉砂池開挖塌方預防
3.2.1 工程簡況
D電站引水洞沉砂池位于引水洞進口下游130m處，沉砂池長約55m，布置在直徑約100m、高約30m的一個小山包內。沉砂池開挖斷面由上部5m×5m的馬蹄形斷面，下部上底寬5m、下底寬2m、高3m的梯形斷面組合而成，因沉砂池覆蓋層埋深較淺，片麻巖風化嚴重，開挖過程中巖石多呈片塊狀剝落。
沉砂池開挖采取分層開挖，其中上部馬蹄形斷面分兩層開挖成型，開挖過程中因片麻巖楔形塊體脫落，曾造成人身安全事故。進行底部梯形斷面開挖時，直立邊墻一旦失穩，將危及到小山包的穩定，沉砂池閘室結構、沉砂池內兩個沖砂洞閘室結構及溢流洞閘室結構均會受到影響，為此沉砂池下部開挖過程中邊墻的穩定，將是工程施工的關鍵。
3.2.2 沉砂池開挖主要預防措施
（1）為確保上部邊墻在底部開挖過程中的穩定，對原計劃“上部開挖完成后及時展開下部開挖”的計劃和方案預以調整，確定采取先護頂，加強馬蹄形邊墻保護，在完成護頂工作的前提下再進行下部開挖；
（2）沉砂池頂部在完成系統錨桿施工的同時，又增補一批隨機錨桿，對可能出現掉塊、滑落的楔形塊體和錐體進一步進行錨固；
（3）沉砂池頂部噴護混凝土厚度增加至20cm，并對局部破碎部位采用掛網支護，對地下水出露點，鉆排水孔加強排水；
（4）直立墻澆筑混凝土時，增設錨桿，錨桿間距加密至1.5m×1.5m，同時，墻體分段澆筑時，在接頭部位增加插筋，使墻體聯成整體；
（5）下部開挖采用手風鉆先開挖先鋒槽，兩側預留保護層，保護層厚度按大于50cm控制，保護層采取手風鉆淺孔小炮剝離。
3.2.3 工程實施情況
開挖過程中，沉砂池下游方向約有5m范圍，邊墻出現塌方，直立墻局部與巖石脫空，斜坡面造成一定的超挖。但直立墻整體錨固較好，未引起大的塌方，僅在沉砂池下部開挖完成后，對脫空部位采用埋石混凝土進行回填，工程順利完工。
4、總結
在地下工程施工中，尤其是不良地質地段的洞室開挖，出現塌方給人似乎有其必然的感覺。一些施工人員，往往將塌方形成的原因歸結于地質條件差，往往忽視對地質條件與圍巖穩定的研究。筆者多年從事水電工程施工管理，通過對塌方成因進行分析和總結，感到有些塌方在客觀上來看，本來應該避免，但往往由于設計、施工過程中經驗不足，施工人員麻痹大意，片面追求開挖進尺，忽視施工安全，對已經出現的圍巖異常現象置若罔聞，不及時提出處理對策，致使圍巖變形達到一定限度，不應該塌方的地段出現了塌方。尤其是在施工過程中，炮孔過深、藥量過大，或支護不當、架設不牢而引起的塌方更是屢見不鮮。
同時在塌方處理過程中由于急功近利思想的影響，使塌方規模擴大也屢見不鮮。如A電站導流洞出現塌方后，必須對塌方段前未坍塌部位采取小導管預注漿進行加固，并視情況進行鎖口混凝土澆筑，防止塌方擴大，為塌方處理創造深入的支點。C電站引水洞淺埋管段出現塌方后，不能急于強行出渣，采取超前錨桿先護頂，形成上部空腔后，澆筑頂拱混凝土，再行出渣。
為了防止塌方，杜絕塌方處理過程的盲目性，筆者有幾點認識與同仁進行探討：
（1）出現塌方并不可怕，可怕的是重復出現同一成因的塌方。要把塌方當安全事故一樣進行分析，吸取教訓，防止類似塌方再次出現。不能把某一階段完成了多少進尺，某一階段處理了多少塌方當作政績，某一工程的最終評價應該是工程完工后，各類圍巖完成的平均進尺，這才是考核標準。如果某一個項目塌方頻繁，只能說明這個項目在技術管理、施工隊伍的管理上出了問題。
（2）出現塌方后，切不可急躁冒進，一定要進行冷靜的分析和研究：如果切實搞清了塌方原因、塌方范圍和塌方后周邊環境的變化以及處理塌方過程中可能遇到的技術問題，并對這些問題指定了切實可行的對策，塌方處理是否成功就有了一定的把握。
（3）對塌方的處理，幾點原則要引起重視：一、要嚴格按照既定方案施工，現場不得擅自更改；二、要指定經驗豐富的專人負責，不能人云亦云，猶豫不決，拿不定注意；三、要積極穩妥，穩扎穩打，步步為營，已經通過的部位要采取措施確保不出現反復；四、要先護頂，在護頂完成的基礎上再進行出渣或深入施工，只有穩定了頂部，才能讓人員和設備進入作業面；五、對塌方處理過程中可能出現的問題有充分的考慮，把問題考慮的多一點，準備的充分一些，才能得心應手的面對即將出現的各種情況；六、切忌在沒有搞清塌方原因，對塌方范圍及有關情況沒有摸清的情況下，盲目出渣。
（4）處理塌方是不得已而為之的事情，預防塌方才是洞室開挖施工的關鍵，一定要引起足夠的重視，有時候可能幾根超前錨桿、采取超前小導管等其它超前支護方式就可以防止塌方的發生。在上文所述A電站引水洞后期1500m洞段施工時，因強調超前錨桿的支護，塌方基本杜絕。其中雖然有Ⅳ、Ⅴ類圍巖減少的原因，但因隧洞開挖斷面小，超前支護應該說起到了相當重要的作用。
（5）有些項目因設計、監理的原因，這不讓做，那不讓干，最終導致了塌方。這往往讓一些人在塌方出現后覺得心安理得，這種思想是錯誤的，不要忘記“作為一個有經驗的承包商應該負的責任”。有些問題，只要事先通過努力進行溝通說服，通過擺事實、講案例是可以變被動為主動的。
（6）地下工程施工前，在施工組織設計中，一定要對可能遭遇的塌方有充分的認識，指定相應的技術措施，并進行必要的物資和設備準備。
【關鍵詞】軟弱夾層；排水；支撐；開挖
Flow of sand tunnel collapse cattle camp technical processing
Gao Li-qiang
(Pengyang Water bureauGuyuanNingxia756500)
【Abstract】Cattle Camp tunnel after the start, as a result of weak interlayer and flow of sand, water seepage, resulting in project forced to stop the project using the “advanced drainage, strengthening the bracing, short scale tunneling” technology program, and summed up the technical requirements for construction.
【Key words】Weak interlayer;Drainage;Support;Excavation
牛營隧洞是固原市東山坡引水工程的重點工程，也是制約全線貫通的“瓶頸”工程。隧洞全長1157.85m，比降為1/5000，設計流量為1 m3/s，設計底寬為11 m，水深0.63m，隧洞洞身為C20預制鋼筋砼三鉸拱片，抗滲標號為W4，抗凍標號為F100。工程開工一段時間開工以后，由于出現軟弱夾層和流砂、滲水，致使工程被迫停工，發現在施工中仍然存在許多重大技術處理問題。
1. 施工情況及存在問題
2005年5月8日，在進口正常施工掘進的情況下，隧洞出口在223米（樁號17+993）處出現了底部涌水，涌水量達11～12t/h，造成隧洞兩側塌方流沙，平均2m深，隧洞頂部塌高1.3m左右，最大塌方面積達13.3m2，并造成洞底部塌陷4m深的洞穴，建設方及時邀請了專家和有關技術人員對隧洞出口掌子面的塌方情況進行了察看，提出塌方處理方案，采取埋管排水、支護強進和突擊出渣的辦法，隧洞兩側回填漿砌片石，頂部回填硬雜木和加氣砌塊，在采取安全措施的情況下，兩側及掌子面1米以下打樁插鋼板阻擋流沙，并在底部安裝35×70×270cm方框一邊掏沙一邊下沉至隧洞底部清基高程，然后安裝底板，再安裝側拱，平均1天掘進安裝1套拱片（0.6m）。隧洞進口從7月21日在669m處出現流沙，日趨嚴重，雖然采取超前支護，因巖層膠結差，塌方面積增大，右部塌深6米多，巖土和水的混合物類似泥石流流出，且掌子面及洞頂軟弱層不斷塌落，造成支護的導管隨軟弱層滑落，原有超前支護方案失敗，已無法再進行施工，施工單位于7月30日申請停工。8月2日，進口出現大面積流沙，造成塌方堵塞全部工作面，水量達17t/h，流沙淤積洞內長達200多米，隧洞669m全部有積水，水深在1.5m。8月16日，施工單位開始進場安排抽水清沙，實測淤積泥沙深度在洞內487m處0.4m，在527m處0.8m，掌子面可能淤積到洞頂高度1.9m處，預計洞內流沙淤積量在370m3左右，目前洞內還有142m長的淤積流沙需要清除。
2. 處理措施
根據隧洞進出口出現的涌水流沙而產生的塌方情況分析，現在進出口掌子面相距223m，而且都出現涌水流沙造成洞內塌方，推斷為進出口巖層基本屬于同一地質結構，屬于松散結構地層（砂質泥巖），遇水立即松散，兩側巖層因松動隨涌水一起流動，頂部塌高2m多，兩側塌深近3m，采取超前支護措施無法再施工。9月2日，區水利設計院及有關專家與建設、監理、施工單位的技術人員再次進隧洞出口檢查時發現隧洞掌子面流沙還在繼續涌出，塌體在逐漸擴大，為及時解決牛營隧洞洞內塌方問題，要完成剩余的223米隧洞掘進任務，采取了以下措施：
（1）洞內改線，在進口施工掌子面后退10米與出口施工掌子面連線為掘進施工線，避開進口大塌方和冒頂段，而且節省了工程投資。
（2）制定了“超前排水，加強支護，短尺掘進”的施工方案，采用單層輕型井點降水，每次降深2－3m為1個循環段，基本達到不流沙邊坡穩定，支護方法采用簡易木支撐和煤礦使用的摩擦柱支撐相結合辦法，保證洞內施工安全，每次掘進控制在能安裝1套拱片為宜，短尺掘進，逐漸攻克出現的涌水、流沙、塌方地段。
3. 施工技術
為了完成剩余的222m隧洞開挖掘進工程，遵循“超前排水、加強支護、短掘進”的原則，提出牛營隧洞軟弱巖層段開挖工程施工技術要求：
3.1超前排水。
洞室大量滲水、涌水的部位，不但容易造成流沙、塌方，而且已影響工程的進度和質量。因此，在水文地質條件惡劣的地下工程施工中，排水成為預防塌方的主要手段。
（1）在掌子面拱片外側布置井點位置，每側布置3孔井點安裝1臺自吸式離心水泵。
（2）井點管埋設可采用鉆孔法，埋深3m，間距一般為0.5－0.8m，洞內井點降水每3m為一個循環進尺。
（3）井點管埋設后，要接通與水泵設備進行抽水，檢查有無漏水，漏氣，淤塞等情況，出水是否正常，如有異常情況應及時檢修。水泵安放在拱片外測底部，不允許懸掛在隧洞內側而影響洞內正常施工。
（4）井點運行要連續抽水，正常出水規律為“先大后小，先混后清”，集水總管安放在洞內頂部，用75mm塑料管分接連接，每接長5m，每隔2.4m設一個連接井點管的接頭。
（5）洞內安裝4套拱片后，方可拆除井點系統，循環作業。水泵、井點管完好者可連續使用，以降低工程費用。施工的原則是：“勤排水、短開挖、不中斷”。采用洞外抽水井降水與洞內負壓降水相結合的施工措施，以解決該段開挖掘進中出現的軟弱夾層漏水和滲水問題。
3.2構架支撐。
在牛營隧洞工程中缺乏錨噴技術設備的條件下，或為了應急的需要，也可使用木支撐。架設時，應滿足下列要求：
（1）支撐應有足夠的整體性，接頭要牢固可靠，各排之間應用剪刀撐、水平撐及拉條連接。
（2）每排支撐應保持在同一平面上，在平洞中應與洞軸線相垂直。
（3）支撐柱基應放在平整的巖面上。
（4）支撐和圍巖之間應用板、楔等背材塞緊。
（5）支撐位置應在襯砌斷面以外；
（6）支撐拆除時，應采取可靠的安全措施。
3.3洞室開挖。
（1）在巖體松散、軟弱破碎、多水的不良地段開挖平洞時，堅持預防為主的方針，在保證安全和質量的前期下，制定切實可行的施工方案。
（2）在松散、破碎的巖體中開挖洞室，應盡量減少對圍巖的擾動。宜采用先護后挖或邊挖邊護的方法。在四、五類圍巖中，應適當減少循環進尺。
（3）在構架支撐圈內采用人工開挖或用風鎬開挖，嚴禁爆破作業，嚴格控制每一循環進尺為0.6m，以安裝1套拱片為宜。
（4）地下水活動較嚴重地段宜先治水后治塌方。
（5）拱片安裝、拱背回填、勾縫灌漿施工仍然執行原來已制定的施工技術要求或施工規范。
3.4塌方處理。
在地下工程開挖中，由于地質情況錯綜復雜，要求絕對避免塌方事故，往往比較困難。在發生塌方以后，如何安全迅速地進行塌方處理，是地下工程施工中的關鍵環節。
（1）深入現場觀察研究，分析塌方原因，弄清塌方規模、類型及發展規律，核對塌方段的地質構造和地下水活動狀況，盡快制定切實可行的塌方處理方案。
（2）在未制定塌方處理方案前，切忌盲目地搶先清除塌體，否則將導致更大的塌方。
（3）對洞內塌方，在塌頂暫時穩定之后，立即加固塌體四周圍巖，及時支護結構物，托住頂部，防止塌穴繼續擴大。
（4）有地下水活動的地方，宜先治水后治塌方。
（5）認真制定塌方處理中的安全措施，加強安全教育，稍有疏忽，不但會造成工傷事故，還可能使塌方情況惡化。
（6）充分保證塌方處理的必須器材設備供應，避免中途停工。
4. 經驗與建議
牛營隧洞“超前排水、加強支護”的施工方法，為本區水利工程隧洞施工提供了成功的范例，施工過程中出現流砂、大量滲水、軟弱夾層、復雜的地質條件，給施工帶來了許多新的技術問題并都均以成功解決，使工作人員在實踐中總結了許多經驗，從而保證了東山坡引水工程的質量和本地供水需要。
關鍵詞：概述；錨桿設計；布置；原理；施工；結語
1 概述
砂漿錨桿作為地下工程支護技術的應用，在國外已有半個多世紀的歷史。我國施工從60年代開始推廣使用，取代了原始的支護方法，玉蒙鐵路隧洞工程開挖支護就采用了砂漿錨桿支護技術。
砂漿錨桿主要利用錨桿的抗拉強度，借助錨桿與砂漿之間粘結力和砂漿與孔辟之間的粘結力，把圍巖連接成一個整體而起到加固圍巖或把預計坍落巖體錨入不坍落巖體的一種支護技術，它有如下使用特點：
1.1 適用范圍廣。由于砂漿錨桿可適用于f=3～4的軟弱巖層和f=12的堅硬巖層中，只在較大斷層處不宜單靠錨桿而應和其它方法配合使用；砂漿錨桿錨入深度可達4～6m以上，因而可用于較大跨度的地下工程施工中；可以做為巖石支撐用，也可在軟弱巖層預先加固巖層用。根據不同情況，采用了砂漿錨桿單獨支護和錨桿與網噴相結合的方法進行。對不良地質段也采用了超前錨桿的開挖方法，均取得了良好的效果。
1.2 根據有關實驗資料，砂漿錨桿的錨固力較大，一般直徑25mm的砂漿錨桿錨固力為3d可大于13t，7d可大于15t，而且在一定條件下，隨深度和齡期的增加而增長，而且可以根據實際需要調整孔徑、錨桿直徑、砂漿標號和凝結時間等。
1.3 由于錨桿被砂漿包裹，避免了錨桿的銹蝕，從而提高了錨桿的耐久性，與噴砼或掛網噴砼相結合可作為地下工程永久支護，砂漿錨桿亦可施加預應力。
1.4 根據以上分析，導流洞工程選用了直徑為25mm的螺紋鋼筋砂漿錨桿（深3～4米）的支護方法。
2 本項工程砂漿錨桿設計原理和布置
砂漿錨桿主要靠錨桿與砂漿間和砂漿與孔壁間的粘力把預計坍落巖體錨固（懸吊）于頂部穩定巖體內，因而為地下工程開挖支護圍巖而使用的砂漿錨桿其計算公式應滿足下列四個條件：
（1）NK=FaδT，錨桿破壞；（2）NK=πdh1τ1，錨桿與砂漿間接觸層破壞；（3）NK=πDh1τ2砂漿間接觸層破壞；（4）NK=Rυ-Pυ，巖體本身破壞。
巖石分子間粘結力Rυ=πRc√R2+h32，式中，h3=K1h1。破壞巖體自重P1=1/3k1h1πr2γ，R為破壞圓錐半徑。坍落巖體重量P2=Fh2γ。錨桿破壞時巖體總重量Pυ=P1+P2。
式中：N—每根錨桿的設計承載力N=Fh2γ（kg）；F—每根錨桿的支承面積（m2）；γ—巖石單位體積重量（kg/m3）；K—安全系數，一般取1.5；Fa—錨桿最小截面面積（cm2）；δt—錨桿抗拉屈服強度（Mpa）；D—鉆孔直徑（cm）；d—錨桿直徑（cm）；h1—錨桿錨入穩定巖體的實際深度（cm）；h2—計算坍落拱高h2=B/2f（cm）；B—開挖跨度（m）；f—普式巖石堅固系數，如頂板為園形則應乘以起拱系數0.7；τ1—錨桿與砂漿間粘結力（MPa）；τ2—砂漿與孔壁間粘結力（MPa）；C—巖石分子間內聚力，對于C值一般取值見表1，本工程取值為0.03 MPa；K1—和錨固深度有關的坍落園錐體深度系數如表2，本工程取0.50；r—巖石破壞園錐半徑，在破壞角為45°時R=K1h1（m）=h3。
表1 C值取值表
巖 石 抗壓/MPa 抗剪/MPa 抗拉/MPa 內聚力/MPa
花崗巖 156.91 12.40 4.39 0.0304
砂巖 162.59 11.17 4.72 0.053
石灰巖 86.10 9.04 5.08 0.023
表2 坍落園錐體深度系數
錨固深度h1 100 150 200 250 300 350 400
K1 0.70 0.65 0.60 0.55 0.50 0.45 0.40
r（cm） 70 98 120 137 150 157 160
砂漿錨桿各項參數的選擇：結合現場施工的實際條件和手段，決定選用直徑為22～25mmr螺紋鋼作為錨桿使用。偏于安全。
砂漿錨桿的布置：據一般資料介紹，每根砂漿錨桿承擔面積以F=0.5～1.2m2為宜，在巖石較好的情況下可取F=1.2～1.5m2，布置成矩形或梅花形。砂漿錨桿的鉆孔方向：在水平隧洞中，宜在垂直洞縱軸線方向上呈放射狀排列；在傾斜隧洞中，宜選擇傾角θ=1/2a～1/3a。
錨桿的鉆進方向，應盡量垂直巖層節理方向，最重要的是應根據實際情況調整孔位、孔向、孔距及每根錨桿應承擔的面積等。
邊墻錨桿主要承受剪切力，為便于施工，鉆孔方向略向下傾斜，一般控制在10°～15°。
3 砂漿錨桿的施工
3.1 砂漿配合比的選擇原理
錨桿和孔壁之間連接，主要是靠砂漿來完成的。砂漿在錨桿受力過程中起主導作用，因而制備合格的砂漿是砂漿錨桿施工中的重要環節。砂漿應根據不同的施工方法和強度要求進行配制。它應具有便于施工、強度高、早強、微膨脹等特性。砂漿錨桿施工方法有先填法和后填法，先填法需要流動性較大的砂漿。適用于邊墻下斜向孔施工，有的工地洞頂也用袋裝砂漿先填入孔內再插錨桿；后填法又分噴進式和壓漿（注入）式。根據經驗，錨桿與砂漿間粘結力和砂漿與孔壁粘結力，粘結力和砂漿強度成正比，由另外的試驗得知，粘結力與按全長計算的錨入深度成反比，因為粘結力是由錨固力被相應的錨入深度接觸面積相除得來的，所以在一定錨固深度范圍內，其受力圖形是略呈矩形分布，超過一定深度，其錨固力就不是隨深度的加大而直線上升，而是深度增加得多，錨固力增加得少，甚至錨固力不再增加，故按錨入深度平均計算的粘結力，就相應的有所減少。錨入深度60cm時的粘結力，約等于錨入深度30cm時的65%。如果錨桿與砂漿間粘結力偏小，錨桿施工我們可以選擇先注漿后插錨桿的方法。
普通砂漿制備分兩種情況：1、人工水泥卷注孔：水灰比控制在0.30～0.35，水泥與砂子比例1：1～1：1.2。2、注入式方法；所有砂漿水灰比控制在0.5～0.55，水泥與砂子比例1：1～1：1.2，坍落度10～14cm。水泥為525#水泥、砂子為4mm篩子篩過的砂。
摻加早強劑砂漿錨桿制備：為提高早期強度，便于進行洞挖爆破施工，我們在砂漿中摻加了1.2%的DII6早強劑和氯化鈣促凝劑。這樣在距離大于20m時，開挖和錨桿施工可平行作業，兩工序距離為10m內時，摻加3%的氯化鈣時，16h后可以放炮。
3.2 砂漿錨桿施工
鉆孔：采用臺車和手風鉆進行砂漿錨桿鉆孔，孔位根據要求布置，控制好鉆孔方向。孔徑為48mm和40mm兩種，鉆完孔后將孔內巖粉沖洗干凈。
錨桿安裝：錨桿使用直徑25mm的螺紋鋼筋，砂漿注滿孔以后用臺車進行安裝，錨桿均深入到孔底。
[關鍵詞]南京地鐵工程項目;巖土勘察 ;問題;改進對策
中圖分類號：U231 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）27-0230-01
以地鐵為代表的現代城市快速軌道交通具備多方面的優點，如環保、省時、快速、節能等，具有很大的發展潛力。南京作為我國比較重要的城市，經濟發展良好，人口數量增加迅速，因此對城市交通的需求量也不但增加。快速軌道交通的建設已經成為了南京未來發展的重要戰略。2030年，南京將建設二十多條軌道交通線路，因此當前相應的地鐵工程項目巖土勘察工作也正在開展著[1]。
1、南京地鐵工程項目地質情況概述
地鐵勘察主要是為了地下隧道和地下車站等進行勘察，除了需要借助于力學知識外，還需要根據施工功法、地質條件等獲取相關的指標[2]。本文以南京地鐵7號線西善橋為例，分析在勘查過程中存在的問題及應對措施。
南京位于長江中下游地區，主要有階地、崗地、漫灘等，地貌比較復雜。地鐵七號線的全長為35.64公里，共有27座站點，其位于長江南岸，為南北走向，南起西善橋，北至仙新路。7號線西善橋站介于岱山實驗小學和長盛東苑小區之間，在西善橋南路86號附近。西善橋站位于寧蕪公路、岱山中路路口，岱山保障房西側，基本可覆蓋岱山保障房片區，最大程度上滿足了當地居民出行的需求。目前地鐵7號線勘測工作已經在進行，計劃在2017年初開工，預計2021年建成通車。正是由于本條地鐵線穿過的地形條件比較復雜，因此提高了地鐵建設的困難，這些都為地鐵工程建設提出了更高的要求。
2、南京地鐵工程項目巖土勘察中遇到的問題及解決措施
2.1 地鐵工程項目勘查中的土壤均勻性問題及措施
地面上的建筑勘察時，上部結構的沉降會受到地基均勻性的影響，如果是不對稱的地基，情況不嚴重時可以通過尺寸的調整、建筑物剛度的加強等來協調地基變形。但是對于地下隧道而言，它的剛度、襯砌結構、管片結構等都明顯小于地面建筑，不對稱地基對其會產生更大的影響。因此在隧道的整個施工中所選擇的地基加固方法、參數等都需要結合具體的地層特點。在勘察時，需要按照既定線路位置布置勘察點，也需要了解線路周圍的地質情況，如果在勘察的過程中發現地層出現十分明顯的變化，可以使勘察點布置的更加緊密，做出合理的推測。切忌在施工中出現困難時再做補充工作。
2.2 地鐵工程項目勘查中的液化土壤問題及措施
對于地面建筑勘察過程中遇到液化土壤問題，其減小液化影響的方法為處理基礎和上部結構。若液化程度較嚴重直接使用碎石樁擠密。我們都知道地下工程的抗震能力是遠遠比不上地面建筑的，因此處理液化土壤的方法也不多，常見的方法為注漿加固。想要選擇合理的液化處理方法，即必須要在勘察的過程中精準的劃分地震液化土的垂直、水平分帶，對輕度、中度和重度液化區進行詳細的劃分。結合隧道的不同走向和深埋提出不同的處理方法，對于典型的砂土段，對其進行地震液化研究，采用標準貫入試驗、理論計算等，發現液化主要是在隧道坡頂的拱腰，對工程不會造成很大影響，因此進行簡單的壓漿處理即可。
2.3 地鐵工程項目勘查中的地下水問題及措施
大型地下工程很大程度上會受到地下水的影響，而地下水也是對隧道安全性產生危害的主要誘導因素。因此對于地下車站的建設，比如要做好排水和止水的相關措施。地鐵一般是在城市道路地下穿越，其必然會碰到不少的地下管線。如果其降排水工程處理的不到位，必然會影響到周圍的地下管道和建筑。因此相關人員在進行工程勘測時，一定要對相關的水文參數資料掌握清楚，只有掌握的數據是清楚的，才可以對地面沉降進行準確的預測。地鐵基坑工程過程中，最主要的是防水地層是砂土層。在礦山法開挖低下隧道時，比較小范圍的軟土和風化巖都會發生滲水現象，而且會在很短的時間內就出現掉塊、空隙甚至出現涌水，因此必須要足夠的重視。
2.4 地鐵工程項目勘查中的軟土和地面沉降問題及措施
地下工程的基坑開挖、隧道掘進以及降排水的過程中，因此開挖松動、降水等影響，會十分容易出現不良現象，比如地面沉降等。而且地面沉降所產生的影響并不是特定的，它可能會出現在距離基坑比較遠的地方。南京地區位于長江中下游，因此其土壤大多為具有淤泥質的黏土。這種類型的土壤具有厚度大、強度低的特點。即將建設的七號地鐵線，尤其是在西善橋附近，軟土的厚度相對較大，因此需要進行地基加固的措施。在地下工程施工的過程中要控制到沉降問題，在對軟土進行勘察時需要了解土壤相應的變性特征、強度和應力歷史等，尤其是軟土，其強度比較低，在施工后會發生的沉降量比較大。地鐵線路一般都比較長，如果僅僅依靠一個單位的力量是遠遠不夠的，畢竟其掌握的資源有限。對于勘探部門來說，一定要積極的與其他部門進行合作，這樣才可以制定出更加完善可行的方案。
3、總結
為了緩解城市交通的壓力，現代城市快速軌道交通營運而生，而地鐵正是主要的組成部分。就南京地區而言，其地形條件比較復雜，地鐵建設必然面臨不少問題，因此我們要做好相應的勘察工作。地鐵巖土勘察工作與地面建筑勘察方法存在不同，前者需要在勘察過程中注意更多問題，具體如下：（1）相關的勘察人員在具體的勘察過程中，不僅需要依照地鐵線路進行勘察，而且還需要充分的結合周圍的地質環境，了解其相關的工程和水文資料;（2）在勘察過程中要及時觀察地層的變化，因為其會直接對施工方法以及推進速度產生影響。若是比較復雜的地形需要進行加密勘探和測試，注重一些細節的變化;（3）在地下水勘察過程中需要對砂土層的涌水量、富水性進行分析，而且還需要對軟土、巖石層面、滲水條件等進行分析。
參考文獻
關鍵詞：土壓平衡式盾構機 富水砂層 施工
中圖分類號：U455.43 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（a）-0029-02
人們經濟活動的日益頻繁和生活水平的提高，有限的地表空間資源越來越顯得捉襟見肘，于是，人們把視線轉移到地下空間的開發，地下工程的施工建設越來越多。特別是在交通領域，地鐵、管廊、飲水等工程的施工建設在地下工程施工建設中占重要地位，也使得盾構工法得以廣泛應用。土壓平衡式盾構機是我國地下工程開挖施工的主要機械設備，但是面對富水砂層這樣的不利地質，除了要嚴格按照規范要求進行施工外，還要根據地質條件所帶來的問題采取有效的方法予以解決，這樣才能使施工順利進行，同時保證工程質量。
1 施工技術分析
土壓平衡式盾構機常用于地鐵、隧道等地下工程的開挖施工，特別是對于富水砂層地質條件，因含水量豐富，透水性好，隧道掘進中會帶來很多問題，應用土壓平衡式盾構機是具有一定優勢的，在其他含水量較高的軟土層和混合地層中應用同樣適宜。盾構機在實際掘進施工的運行中，具有三種操作模式，即：土壓平衡、氣壓平衡、敞開式，可以根據實際施工需求在三種模式中進行切換。施工過程中控制模式也分為三種，即自動化、半自動化以及手動。現代化的盾構機設備中通常都會配有導向系統，這有利于在掘進過程中對于方向進行自動控制，防止施工方向出現偏差，良好的方向穩定性也是盾構機的一大優勢。自動導向系統的配置和應用使得盾構機在掘進過程中能及時發現曲線偏差，使得偏轉的問題得到及時恰當的糾正。盾構機刀盤結構的設計使得設備能夠在不同的地層中按照標準要求來進行掘進，保證施工質量。注漿系統的配備減少了掘進施工對周圍環境的破壞，更好地滿足了綠色施工的要求。需要注意的是，隧道工程的施工建設必然對周圍土體造成一定的不利影響，容易發生土體塌陷、沉降等問題，這不僅不利于隧道工程的施工，對周圍原有的建筑物也會產生不利的影響，采取一些保護措施對于預防此類施工問題的發生是很有必要的。泡沫、膨潤土及高分子注入系統的配置對于盾構機在富水砂層的施工是非常有利的，加上空氣壓縮系統的配備，對于盾構機在掘進過程中防止工作面滲水、預防和控制地表沉降都具有非常重要的作用。
2 盾構機操作關鍵點
盾構機在掘進的過程中，會遇到多種問題，特別是在富水砂層的施工中，因富水砂層的地質特點常常會帶來地表沉降、流砂、噴涌等多方面的問題。為了對這些問題進行有效的預防和控制，盾構機的操作技術就顯得尤為重要。筆者結合工程概況、地質條件和實際工作經驗，對于盾構機在操作過程中的技術關鍵點進行歸納和總結，得出以下幾點結論，以供參考：
（1）盾構機在采取土壓平衡模式進行掘進施工的過程中，需要對開挖面土體的穩定性進行準確的計算，以此為參考條件來進行各項參數的設定，并對盾構機的掘進姿態、土壓力進行控制，從而達到預防地表沉降的目的。盾構機在富水砂層的掘進施工，保持向上的掘進姿態，速度保持高于30mm/min的狀態，嚴格控制出土量。在掘進的過程中盡量保持較高的、均勻的速度持續向前掘進。注意土倉頂部壓力的控制，特別是當掘進在1600～1800 mm之間時，要注意盡量控制出土量，土倉頂部壓力保持在0.2～0.3 MPa的范圍內為宜。
（2）盾構機在掘進的同時向倉內注入高分子聚合物或膨潤土，這樣做的目的在于使掘進產生的渣土流動性提高，同時使渣土具有一定的止水性，這對于預防流砂和噴涌具有重要的意義，也利于渣土的順利排出。一旦發生噴涌，要采取有效措施應對，迅速將排渣門關閉同時螺旋機停轉，如果頂部土壓在合理范圍內可繼續掘進。然后排渣門呈半開狀態利用土壓擠出砂土，待砂土不再自動流出重新啟動螺旋正常出土。
（3）盡可能的使盾構機保持連續掘進的狀態，掘進期間減少停頓。地面沉降的發生與注漿量有著密切的聯系，注漿量過少會加大地表沉降的發生機率，注漿過多又容易發生竄漿。特別是在富水砂層，注漿控制難度加大，要時刻根據地面情況對注漿量進行調整，保證能填滿空隙即可。砂漿膠凝時間與砂漿配比有直接的關系，要對膠凝時間進行良好的控制，就一定要按照配比標準來進行砂漿的配制，切不可根據經驗粗略估計來進行配比。
（4）盾構機的掘進姿態對于掘進質量有很大的影響，富水砂層本身在承重方面就很弱，盾構機在運行中本身又會產生振動，姿態很容易就發生下沉或者抬升的變化。在實際掘進中，要始終保持盾構機呈向上的姿態，以4 mm左右為宜，如果機頭出現下沉則需要立即對姿態采用千斤頂進行調節，在調節過程中要注意防止管片錯臺。
3 質量、安全、環保的控制要點
3.1 質量控制要點
因為是同步注漿，砂漿的質量尤其重要，砂漿要嚴格按照要求進行配比，切忌不可偷工減料，不可盲目配比，一定要攪拌充分。在通過控制油缸來對盾構機進行姿態調整的過程中，不可過急過猛，避免造成管片錯臺。在盾構機向前掘進的過程中要注意對出土量加以控制，過多的出土容易造成地面沉降。
3.2 安全控制要點
淞安全意識，遵守項目施工安全相關的各項管理制度，嚴格按照規范要求和標準進行操作，施工有序，將安全施工放在首位。地下工程的通風和照明對于施工尤其重要，要做好施工現場的照明工作，盡可能的創設通風、明亮、安全的施工環境。加強用電安全管理，保證施工用電的安全管理。對于易燃易爆其他的運輸要嚴格進行管理，加強垂直運輸的監管，對于水平運輸也不能掉以輕心，謹防運輸事故和意外火災和爆炸事故。盾構機出土量要嚴格控制，切不可多出土，如果需要增加出土量需要向上級領導匯報，對安全狀況評估后再進行施工。對地面情況適時檢測，嚴防出現地面坍塌、沉降事故。因為場地空間十分有限，在對施工材料進行吊運的過程中要尤其加以注意。
3.3 環保控制要點
在工地內要建立專門的物資堆放場所，嚴謹占用人行通道，對于材料和機械設備要嚴格按照規則制度進行管理和存放。樹立環保意識，做好污水的排放和處理工作，設計必備的污水處理池，污水必須經過必要的處理后才可向市政排水管網排放，施工過程中產生的廢漿和淤泥要用專車進行運輸。施工現場要采取必要的措施控制粉塵，嚴禁亂焚亂燒現象。對于掘進過程中產生的油脂污染，要統一進行收集在進行有效的處理。成立專門的項目安全部和環保部，配備專門的管理人員和技術人員，做好安全和環保管理。
4 結語
從實踐應用的效果來看，土壓平衡盾構機在富水砂層施工的過程中，把握施工工藝和技術要點，可有效的控制掘進造成的地面沉降、噴涌，更好地解決了盾構機姿態問題，不僅有利于施工的順利進行，對于保證工程質量和穩定性也具有重要意義。隨著地下工程建設數量的不斷增加，建設規模的不斷擴大，盾構機會發揮越來越重要的作用。
參考文獻
[1] GB50446―21008盾構法隧道施工與驗收規范[S].
關鍵詞：地質災害，塌方，透水。
中圖分類號：TU74文獻標識碼： A
近年，由于各項目用地緊張，價格上漲，從項目節約成本角度在設計初始階段設計時就進行優化，導致各項目的地下部分施工深度及難度不斷加大。同時，地質災害及伴生的地質環境問題也不斷涌現。塌方一旦發生,不僅延誤工期、大幅度地提高工程費用,而且會威脅到施工和技術人員的人身安全,所以,對隧道的塌方進行科學的預測和控制具有非常重要的現實意義。盡管施工前進行了大量的地質勘察工作，但由于當前勘察技術手段和方法技術的限制，加上地質體的復雜多變，期望在施工前完全查明工程巖體的狀態、特性，準確地預測施工中可能發生地質災害的位置、性質和規模是十分困難的。但是隨著施工經驗及施工技術的不斷提升，可以對地質災害進行預測，同時采取有效的施工方案就地質災害進行一定的防治，以達到減輕或防止災害發生的目的。地質災害防治工作，實行預防為主、避讓與治理相結合的方式進行。
施工階段的地質預測不但包括業已存在的地質現象，還包括了因開挖引起地質狀況的演化。因而施工階段復雜和困難。施工階段產生的主要地質災害形式為塌方、透水。塌方是建筑物、山體、路面、礦井在自然力非人為的情況下，出現塌陷下墜的自然現象。多數因地層結構不良。透水，在施工過程中，穿過溶洞發育的地段(尤其是遇到地下暗河系統)、厚層含水砂礫石層或與地表水連通的較大斷裂破碎帶等所發生的突然大量涌水現象。透水對地下工程的施工危害極大。
了解地質災害的危害，在前期對地質災害進行預測，是防治地質災害的重要手段。預測工作既是修正和完善前期地質勘察工作成果的一種手段，又是地下工程施工中的一個重要環節。調查和分析預測區的塌陷活動狀況及其發生條件是地面塌陷預測的基礎。在掌握有關實際資料的基礎上,利用時間序列分析、多元回歸分析以及灰色系統理論分析、經驗公式計算等方法,分析地面塌陷與時間關系、地面塌陷與降雨關系、地面塌陷與抽水(或排水、蓄水)強度關系、地面塌陷與地下水動態關系、地面塌陷與巖土性質關系等,建立發生地面塌陷的單項因素以及綜合因素的臨界值或判別關系模型,依此對地面塌陷危險性和活動程度進行預測。
引起塌方的主要不良地質有斷層破碎帶、巖溶陷落柱。斷層破碎帶塌方的判斷和警報，主要包括斷層破碎帶塌方影響因素的正確分析、斷層破碎帶圍巖級別的準確鑒定和塌方即將發生前兆的及早發現。
1、影響斷層破碎帶塌方的地質因素主要有：斷層上下盤巖性和巖石力學性質、斷層的力學性質、斷層復合與復合特征、斷層破碎帶厚度、斷層破碎帶物質組成和固結程度、斷層破碎帶的圍巖結構，斷層破碎帶的產狀及其與隧道的空間關系、地下水、地應力影響共8個方面。
2、斷層破碎帶圍巖級別的評定
斷層塌方的監測與警報，必須在斷層識別和影響斷層塌方地質因素分析的基礎上，落實到斷層塌方判斷的終極目標――即對斷層破碎帶圍巖級別的準確評定上。
3、塌方即將發生前兆的及早發現
大規模塌方的臨近前兆主要有：
(1)頂板巖石開裂，裂縫旁有巖粉噴出或洞內無故塵土飛揚；
(2)支撐拱架變形或發生聲響；
(3)拱頂巖石掉塊或裂縫逐漸擴大；
(4)干燥圍巖突然涌水等。
發現上述征兆，立即采取緊急處理措施。
4.2透水的預測
透水的監測主要是查明地下水源體(溶洞、暗河、老窖、老崆和大型斷層破碎帶)的位置和地下水源體的性質，判斷透水的可能性并及早發出警報。
發生透水可能性的判斷與警報，主要依據臨近各種水源體前兆和具體的涌水量測量來實現。
臨近各種水源體前兆如下：
(1)臨近斷層水源體前兆
①各種臨近斷層的前兆
②下盤泥巖、頁巖等隔水巖層明顯濕化、軟化或出現淋水現象。
③其他水流痕跡的出現。
(2)臨近大型溶洞水體前兆
①臨近各種水源體前兆出現較多的鐵銹染或夾泥的裂隙。
②小溶洞出現的頻率增加。
(3)臨近暗河前兆
①出現大量鐵銹染裂隙或小溶洞。
②大量出現的小溶洞含有河沙。
③鉆孔中的涌水量劇增，且夾有泥砂或小礫石。
(4)臨近老窯積水的前兆(老崆積水與其相似)
①煤壁或頂板滲出水珠，或出現煤層發潮松軟。
②頂板淋水或底板涌水。
③煤層中出現暗紅色水銹或滲水中掛紅。
④掌子面空氣變冷或發生霧氣。
⑤有嘶嘶的水聲。
預測完成后，根據預測結果，通過有效的地質工程手段，改變這些地質災害產生的過程，同時改變地質災害的影響及結果。
在施工過程中，不能盲目追求施工進度，忽視施工地下施工的安全監督檢查工作，對開挖過程中產生的土體變形及松動保持高度的敏感。在開挖過程中，進行必要的超前支護，支護方式和支護時間需經過專家論證及多方討論后實施，避免措施不當，造成失穩坍塌發生。工程施工前，編制土方工程施工方案，其內容包括施工準備、開挖方法、方坡、排水、邊坡支護等。并對周圍環境要認真檢查，不能在危險巖石或建筑物下面進行作業。對開挖深度大、施工時間長、坑邊要停放機械等的基坑，應嚴格按規定的允許坡度地放坡，當基坑(槽)附近有主要建筑物時，基坑邊坡的最大坡度為1:1~1:1.5。操作時應隨時注意邊坡的穩定情況，發現問題及時加固處理。開挖基坑(槽)時，若因場地限制不能放坡或放坡后所增加的土方量太大，為防止邊坡塌方，可采用設置擋土支撐的方法。邊坡支護應根據有關規范要求進行設計，并有設計計算書。防止地表水流入坑漕和滲流入土坡體。在有地表滯水或地下水作用的地段，應做好排、降水措施，以攔截地表滯水和下水，避免沖刷坡面和掏空坡腳，防止坡體失穩。特別在軟土地段開挖邊坡，應降低地下水位，防止邊坡產生側移。嚴格控制坡頂護道內的靜荷載或較大的動荷載。在邊坡上側堆土（或堆放材料）及移動施工機械時，應與邊坡邊緣保持一定的距離。當土質良好時，堆土（或材料）應距邊緣0.8m以外，高度不宜超過1.5m。
為了克服地埋管地源熱泵占地和初成本高等缺點，夏才初等提出了一種將地源熱泵系統的地下管路直接植入地下工程的能源地下工程技術，但在地下工程施工過程中，大體積混凝土的澆筑與地基加固會產生大量的水泥水化熱，而混凝土及加固體與周圍土體的導熱系數較小，使得地溫恢復的速度非常緩慢（4年以上）［2］．地溫升高將會使得地源熱泵系統夏季工況的換熱效率降低．目前通過實驗及數值模擬等手段對混凝土水化放熱過程進行了大量研究，并得出了一些推薦值或經驗公式；朱伯芳提出用復合指數式表示水泥水化熱和混凝土絕熱溫升，并根據試驗資料給出參數的經驗值；Schindler通過半絕熱放熱試驗建立與水化溫度相關的熱率模型，分析了不同摻量粉煤灰和礦渣對水化過程的影響，并總結已有試驗數據，提出水化放熱累計量的計算公式；李明賢等通過實驗手段研究了混凝土水化熱對多年凍土地溫的影響，得到了樁基礎水化熱的擴散半徑．
劉俊等對地源熱泵土壤溫度的恢復特性進行了模擬與研究，得出了地源熱泵系統運營過程中冷熱負荷不均衡引起地溫變化以及地溫恢復的規律；閆曉娜等對地源熱泵U形埋管的土壤溫度場進行了模擬研究與實驗對比，得到了換熱器的傳熱半徑；曹詩定針對能源地鐵站主要熱交換構件提出了平面、柱面及球面的熱源模型，并給出相應的理論解或數值解；孫猛基于能量守恒原理建立了地下連續墻內埋管的傳熱模型理論并采用分離變量法和格林函數法給出了解析解，并初步研究了水化熱對圍護結構溫度場的影響；但并未開展水化熱對地埋管周圍地溫的影響研究；而地溫變化對地埋管換熱效果影響的研究尚不多見．本文依托上海市自然博物館能源地下工程項目，基于上述水泥水化放熱量求解方法以及地埋管周圍地溫場變化特性，開展研究地下工程中水泥水化熱對地埋管周圍地溫的影響；然后基于上述地下連續墻內埋管的傳熱理論研究地溫變化對地埋管夏季工況換熱效果的影響，從而得出水化熱對地源熱泵地埋管換熱效果的影響，為保障地源熱泵系統的高效運行提供相應指導．
1上海市自然博物館工程概況
上海自然博物館位于上海市靜安區雕塑公園中．地鐵13號線從其下部穿越．基坑開挖深度為17．5m，采用地下連續墻作為圍護結構．為了減小基坑施工對周圍建筑的影響，在基坑的局部區域采用攪拌樁進行地基加固，基坑內攪拌樁加固區域寬8m，內坑外攪拌區寬0．85m，加固范圍為從第一道圈梁至底板以下4m；圈梁至底板攪拌區的水泥參量為180kg•m－3，底板下部攪拌區的水泥參量360kg•m－3；D2型地下連續墻尺寸為1m×6m×38m，內襯墻厚度為0．6m，底板厚度為1．5m．地基加固平面如圖1所示．上海自然博物館采用地源熱泵系統來承擔建筑冬季熱負荷和部分夏季冷負荷．受場地限制，采用能源地下工程的理念將地源熱泵系統地埋管布置在地鐵連續墻內、自然博物館連續墻內以及自然博物館地下室范圍內的灌注樁內，如圖2所示．
2水泥水化熱對地溫的影響
通過Ansys數值模擬與現場實測地溫的變化來研究在地源熱泵系統投入使用時水泥水化熱對地溫的影響．數值模型依據上海自然博物館的D2－3地下連續墻與其周圍的加固土體（圖1）建立，同時現場測試該地下連續墻埋深25m和37m處地溫的變化．
2．1基本假設（1）假設埋深小于5m的初始地溫場由地表空氣對流換熱作用10年形成；（2）當地層埋深大于等于5m時，不考慮氣溫對地溫的影響，且認為地溫隨埋深成線性遞增；因為埋深5m處的地溫隨氣溫變化的振幅已衰減為地表的2．3％［10］；（3）不考慮混凝土與土體之間的接觸熱阻；（4）不考慮工程樁的水化熱，因為工程樁的有效面積比較小．
2．2計算模型二維計算剖面如圖3a所示，地下連續墻寬1m，地下連續墻左側（基坑外）土體寬度取20m，右側（基坑內）寬度取28m，地表以下取60m；計算模型如圖3b所示．
2．3熱物理參數為了簡化數值模型，將計算范圍熱物理性質相近的土層歸為同一土層，共分三層：軟土層（0～25m），硬土層（25～30m），承壓含水層（30～60m），并將各層內熱物理參數的平均值作為相應土層的熱物理參數值．各土層、攪拌樁及混凝土的材料熱物理參數見表1．
2．4邊界條件空氣與土體和混凝土之間屬于第三類邊界條件．（1）初始地溫場：通過數值計算10年時間的地表空氣對流換熱作用得到埋深小于5m的初始地溫場．對上海地區現有地溫測試數據進行擬合得到埋深大于等于5m的地溫函數。
2．5水化放熱模型由于水泥材料的水化熱釋放過程相對于地下工程的建設過程較短，所以，對地溫場起決定性作用的是水化熱總量，而與其水化放熱的模型關系相對較小．由此，混凝土與攪拌樁的水化熱模型均采用復合指數模型。2．6水化熱施加過程按照上海自然博物館的實際工況進行模擬．為了簡化模擬過程，水化熱每天施加一次，混凝土和土體與空氣的對流換熱每月進行一次，空氣溫度取每月的平均溫度，見表4．上海自然博物館埋管灌注樁（圖2）的有效深度為地下室底板以下0～45m，以此埋深范圍內的地溫變化來評判水化熱對地埋管換熱效果的影響．圖6是距地下連續墻一定范圍內地溫平均升高的情況，即距離地下連續墻2．85m處地溫的平均升高為2．2℃，距地下連續墻13m以內地溫的平均升高在1℃以上．圖7是在地源熱泵投入使用時沿深度方向的地溫分布曲線，即距離地下連續墻越近，地溫受到水化熱的影響越明顯，底板以下約10m處的地溫受水化熱影響最大．
3地溫升高對地埋管換熱效果的影響
3．1地溫升高對地埋管換熱效果影響的理論分析由牛頓冷卻定律可以得到單位時間對流換熱量。2．7計算結果對D2－3地下連續墻埋深25和37m處的溫度變化進行數值計算，并與實測數據對比．地下連續墻埋深25m處溫度的實測值與計算值偏差較大，如圖4所示；而埋深37m處兩者的數據較為吻合（圖5）．地基加固的區域為第一道圈梁至基坑底板以下4m（埋深21．5m），25m處測點的溫度受攪拌樁水化熱的影響較大，但實測值與理論計算值有一定的偏差，原因之一是攪拌樁施工質量受諸多因素的影響，相比地下連續墻其施工質量較難得到保證，如攪拌的均勻性，水泥凈漿摻入量會隨深度而不均勻，尤其是當深度較大時水泥凈漿摻入量較難保證。
3．2地埋管換熱效果的現場實測分析分別對上海自然博物館的D2－23和D3－1地下連續墻內埋管進行換熱能力測試．采用恒溫法測試地下連續墻內埋管的換熱效果．受水化熱的影響，在開始測試前地溫仍然維持在較高的溫度（平均值為29．5℃），為了保證一定的溫差，結合實驗條件，地下連續墻內埋管的進水溫度調整為38℃．實測進回水溫度變化曲線如圖8和圖9所示，實驗結果見表5．從D3－1測試數據可看出，開始試驗500min后進出水溫差接近穩定，此時進出口水溫差為3．1℃，換熱量為2．21kw，然后將進水溫度逐漸提高至39℃，進出口水溫差增加為3．4℃，換熱量為2．42kw，換熱量提高了9．50％．由式（8）計算該試驗工況中換熱量提高的變化率為11．76％，由于39℃的進水溫度在換熱量達到穩定期時已經歷了約650min，地埋管周圍的地溫會隨實驗的運行而升高，受現場實驗條件制約，此時的地溫仍按實驗前的平均地溫，因此由式（8）計算得到的換熱量變化率比現場實測的換熱量變化率大．
3．3地溫升高對地埋管換熱效果影響的數值分析將地埋管對流換熱問題由三維轉換成二維進行分析，然后基于Ansys軟件進行數值模擬．首先確定管內流體的平均溫度，然后計算流體出水溫度，從而得到地埋管的換熱量．
3．3．1基本假設（1）土層熱物理參數取不同埋深的平均值；（2）熱物理參數不隨溫度變化；（3）將系統運行12h之后的換熱量作為換熱效果的參考，因為地溫場在系統運行12h后達到穩定；（4）各個管內沿長度方向同一斷面的換熱量相同．
3．3．2計算模型根據D2－23段地下連續墻的埋管形式建立有限元模型，試驗時地下連續墻水平斷面有4根地埋管，取對稱模型，其中混凝土厚度為1m，基坑內、外土寬度體分別為1m和2m，模型寬度為3m，如圖10a所示．地埋管、混凝土和土體采用實體單元，在地埋管管壁附加表面效應單元，將熱對流邊界施加于表面效應單元上．計算模型如圖10b所示。
3．3．3熱物理參數模型中介質的熱物理參數見表6．
3．3．4邊界條件如圖10b中，模型左側為對稱邊界，其他邊界為恒溫邊界（溫度與地溫相同）；地埋管管內壁為熱流邊界．
3．3．5計算結果對D2－23地下連續墻進水溫度為38℃，平均地溫為29．5℃的實驗工況進行數值計算，得到的換熱量為2．63kw，現場實測結果為2．74kw（表5），兩者換熱量相差為4．0％．雖然有限元法不能準確地模擬熱響應試驗過程，但是用其計算溫度場穩定時地下連續墻內埋管換的熱量與試驗結果較為吻合．對進水溫度為35℃，地溫為17．6℃～30℃的試驗工況進行數值計算，得到系統在運行48h的換熱量，如圖11所示．圖中，R為相關系數。由上述計算可知上海自然博物館地源熱泵夏季工況地埋管總換熱量隨初始地溫升高而線性減小，且地溫升高1℃，換熱量減小5．76％，與式（8）計算所得的5．75％較為吻合．
3．4結果對比分析通過現場實測D3－1地下連續墻內埋管在進水溫度變化1℃時換熱量的變化，得到相應的換熱量的變化率，并與理論分析進行對比，驗證了式（8）的合理性，然后通過式（8）計算得到地溫變化1℃對上海自然博物館地源熱泵地埋管換熱量的影響．將現場實測D2－23地下連續墻內埋管的換熱量與數值計算進行對比，驗證了數值計算的合理性，然后通過數值計算得到地溫變化1℃對上海自然博物館地源熱泵地埋管換熱量的影響．
4結論
關鍵詞：地下室；滲漏；措施
中圖分類號：F291.1 文獻標識碼：A 文章編號：
防水原則既要考慮如何適應地下工程種類的多樣性問題，也要考慮如何適應地下工程所處地域的復雜性的問題，在杜絕防水材料質量差、選材不當、施工質量不好、地質勘探資料提供不準確、水文資料掌握不全、設計不合理等情況下，針對地下室施工過程中如何做好防微杜漸措施就顯得特別重要。
1地下室地坪的位置對防滲的影響
當地下室地坪位于常年地下水位以上時，地下室需做防潮處理。當建筑物有防潮要求時，如外墻刷熱瀝青、回填三七灰土等措施。按現行施工規范的要求，所有墻體都必須設兩道水平防潮層。一道設在地下室地坪附近，具置視地坪構造而定；另一道設置在室外地面散水以上150～200mm的位置。以防止地下潮氣沿地下室墻身或勒腳滲入室內。凡在外墻穿管、接縫等處，均應嵌入油膏填縫。當地下室使用要求較高時，可在維護結構內側涂抹防水涂料，易消除或減少潮氣的滲入。
當地下室地坪位于最高設計地下水位以下時，地下室四周墻體及底板均受水壓影響，應有防水功能。但由于一些工程的地下室防水工程往往施工的不到位，產生滲漏。目前大多地下室防水工程設計可用卷材防水層，也可用加防水劑的鋼筋混凝土來防水。重要工程的防水要采用剛柔結合的做法。卷材防水層的做法是在土層上先澆混凝土墊層地板，板厚約100mm，將防水層鋪滿整個地下室，然后于防水層抹20mm水泥砂漿保護層，地坪防水層應與垂直防水層搭接，同時做好接頭搭接部位的防水層。
2地下室混凝土防滲漏的原因及對策
（1）由于模板表面粗糙或清理不干凈，隔離劑涂刷不均勻，模板澆水濕潤不夠，接縫不嚴，混凝土振搗不密實等原因，防水混凝土出蜂窩、孔洞、麻面，引起地下水滲漏。（2）墻板和墻板，墻板和底板之間結合部位留置不當，雜物清理不干凈，新舊混凝土之間形成夾層，導致地下水沿施工縫滲入室內。（3）由于混凝土中砂石含泥量大，養護不及時等，產生干縮和溫度沉降裂縫，造成滲漏水。（4）混凝土內的預埋件表面沒有認真清理，周圍混凝土振搗不密實，埋件與混凝土粘結不嚴密而產生縫隙，致使地下水沿縫隙滲入室內，造成滲漏水。（5）由于穿墻管道未按規范要求設置止水法蘭盤，管道未做認真清理，周圍混凝土與管道粘結不嚴，造成滲漏水。
因此為防止滲漏，應保證混凝土的級配和養護，保證砂、石質量，混凝土要嚴格按規程操作，施工時模板拼接要嚴密，支撐要牢固，盡量減少施工縫，預埋管道應采用加止水法蘭盤等防漏措施。
3地下室防水卷材滲漏的原因及對策
卷材防水地下室滲漏的主要原因有：（1）由于保護墻和地下主體結構沉降不同，防水卷材粘在保護墻上后，卷材撕裂而造成漏水。（2）卷材的壓邊和搭接接頭寬度不夠，接著處甩槎位置被污損，搭接處不嚴，有的甚至在接口處張口而造成滲漏。（3）結構轉角處卷材鋪貼不嚴實，后澆或后砌結構時，卷材被破壞而產生滲漏。（4）由于卷材韌性較差，結構不均勻下沉時，卷材被破壞而產生滲漏。（5）由于管道處的卷材與管道粘結不嚴，出現張口翹邊現象，地下水沿此處進入室內產生滲漏。
為防止防水卷材滲漏，減少因不均勻沉降引起的卷材破壞，施工時應優先彩外貼法。陰陽角處要按轉折折處形狀仔細地加粘一層再生橡膠瀝青油氈或玻璃布油氈，穿墻管道要加法蘭盤，并將此處的卷材粘貼于套管的法蘭盤上，用夾板夾緊，嚴防張口和空隙。
在施工中應注意：
（1）排除基坑積水，避免基坑長期泡水和因地下水引起的地下結構浮起或底板拱裂現象。地下工程施工完畢，需及時回填土，回填土前，應清理基坑底的積水和雜物。填土過程中應嚴格控制土的含水率并分層夯填密實，密實的回填土可減少填土區的滯水。（2）施工過程中，應做好場地臨時地面排水系統。在建筑物使用前，應做好建筑物四周的場地平整和地面排水系統。
4地下室防潮的施工對策
地下水位低于地下室地面時，為防止地面積水，地下室應作防潮處理。其作法是涂刷熱瀝青或防水涂料（如AB液、氯丁膠乳瀝青等冷作涂料）。一般情況下，地下室的地面構造層次為：素土夯實；三合土或3：7灰土；c10混凝土墊層；1：2.5水泥砂漿。地下室外墻外側用1：2.5水泥砂漿抹面，從基礎大放腳頂一直抹到散水面以上300mm，在抹面層上刷冷底油一道、熱瀝青二道，做到散水底。在外墻四周500mm的范圍內用2：8灰土回填夯實。在離地面以下60mm的墻身上設置一層防潮層，防潮層用1：2水泥防水砂漿20mm。
防潮要求較高時，地面亦應作防潮處理。其構造層次為（自下而上）：素土夯實；三合土或3：7灰土；100號混凝土；冷底子油一道；1：3水泥砂漿；一氈二油防潮層；75號混凝土；1：2.5水泥砂漿。
管道穿墻時，應在墻身預留孔洞。在外墻抹水泥砂漿以前，應先將管道安裝好，并用細石混凝土將孔洞澆搗密實。
地下室墻面防潮層應在氣溫不低于＋5℃時施工。在熱天施工時，為避免日光直曬引起瀝青流淌，應采取遮陽措施。
墻面水泥砂漿層基本干燥后，滿涂冷底子油一道，不能露底。冷底子油干燥后將瀝青澆于砂漿層表面，隨澆隨用膠皮板或棕刷由下向上推刮，使其厚度均勻。一般涂兩層，每層厚度為1.5～2mm，第一層瀝青基本干燥后，再涂刷第二層。
5地下室水泥砂漿防水層滲漏原因及對策
地下室因年久卷材老化需維修，或新建工程卷材防水大面積滲漏時，可采用以素灰和水泥砂漿分層交替抹壓的方法，使水泥砂漿與結構層形成牢固結合的整體，以達到防水的目的。采用此種做法仍出現滲漏的原因如下：（1）施工時為嚴格按防水層做法操作，出現素灰刮抹不嚴，厚薄不均，漏抹等現象，使地下水沿薄弱層滲入室內。（2）砂漿防水層空鼓，與基層脫離。甚至隆起，表面出現縫隙和大小不等的交叉裂縫。若此峰在地下水位以下，則產生滲漏。（3）由于預埋件表面銹蝕未清除，埋件周圍抹壓遍數少，有的埋件受振后與防水層接觸處產生裂縫，造成其周邊出現陰濕和滲漏。（4）穿墻部位管道表面銹蝕，法蘭盤周圍防水砂漿未做好，熱力管道冷熱收縮等，造成防水層裂縫，產生滲漏。（5）地下工程門窗口安裝時任意剔鑿、磕碰防水層，門窗口部位處理不連續，在預埋木磚處或門框門軸預埋件處產生滲漏水。（6）電線盒和電閘箱預埋處的背面和側面墻體防水處理不嚴，穿線管和電纜出入口防水砂漿處理不好，使線盒或電閘箱內、線管內或線管穿墻處漏水。（7）五層水泥砂漿防水層施工時，留槎混亂，層次不清，無法分層搭接，各層灰不連續，形成直槎，在施工縫處出現滲漏。（8）陰陽角處素灰刮抹不嚴，水分揮發慢。抹各層砂漿時造成混層，灰漿下垂，防水層過軟，因而產生裂縫和滲漏。
要防止防水砂漿五層做法出現滲漏，首先必須嚴格操作規程，保證防水砂漿的連續性，防止因后剔鑿而造成的漏水隱患。此外變形縫是地下防水工程的一個薄弱部位，如果處理不好，往往會出現漏水現象。產生漏水的原因，除地下結構沉降不均勻而拉裂防水層，造成漏水外，主要是在變形縫施工時，因操作馬虎，草率從事而造成的。
6結 語
以上就是對地下室的滲漏及防治方法的總結。總之，防水工程的質量好壞首先取決于防水材料的性能和質量，其次是施工質量的好壞，此外還有設計方面的原因，要處理好防水工程，必須要控制好這三個方面的問題。
【關鍵詞】PCA地質雷達數據KNN災害分類
一、引言
隨著能源行業和交通行業建設的力度的加大，近些年來，每一年修建的公路和鐵路以及隧道多達八百公里，還有大量大型地下工程在修建。地下工程是施工高風險的工程，施工中充滿了未知數，許多已經知道的、不清楚的、未知的地質災害在等待著工程建設者。其中，施工中遇到突泥、突水是最危險的威脅，近幾年，一些正在施工的隧道，特別是長隧道，施工時遇到突泥、突水，不僅大大延誤工期，造成很大經濟損失，而且有的隧道還造成多人的傷亡。雖然近十余年來人們研究和使用一些物探方法在地下工程施工時作掌子面前方地質預報，但預報地下水仍是個困難的問題，以至成為業界要求作為首要要解決的問題。探地雷達是目前隧道地質預報探水的最主要的手段，但是近幾年的實踐表明，其探查預報地下水的成功率不高。經調查，資料解釋的理論和實踐未為大多數工作人員所了解和掌握是主要原因之一。而隨著計算機技術的發展，模式識別漸漸走入我們的視野，通過運行模式識別程序自動甄別地質雷達數據中的災害部分成為我們研究的重點方向。
本文依托中國礦業大學（北京）楊峰教授研發的GR地質雷達設備進行數據采集采集的數據作為樣本進行分類研究。
二、預處理算法
由于采集到得雷達剖面數據單道維數達到2048維，直接使用kNN算法存在計算速度過慢和錯誤率較高的問題，我們需要對雷達數據進行預處理。目前主流的預處理算法主要有PCA算法和LDA算法。
2.1主成分分析算法（pca）
主成分分析算法即Principal Component Analysis算法簡稱PCA是一種常用的機遇變量協方差矩陣對數據進行處理，壓縮和抽取的有效方法。他是Jolliffe在1986年提出的一種分類算法。從線形代數的角度來看，PCA的目標就是使用另一組基去重新描述得到的數據空間。而新的基要能盡量揭示原有的數據間的關系。在地質雷達數據處理中，單道數據在災害處的特征最重要的。這個維度即最重要的“主元”。PCA的目標就是找到這樣的“主元”，最大程度的去除冗余和噪音的干擾。本質上講PCA算法計算了一種線性變換L，它能把訓練集的輸入投影到樣本集方差最大化的子空間中去。輸入投影的方差用協方差矩陣表示為：
上述方程存在一個封閉的解。如果L是一個矩陣，那么線性變換把輸入數據投影到一個低維度的子空間中。如果L是一個方陣那么線性變換并不能把輸入數據降維，但是它還是可以通過各樣本的方差來旋轉或者重定位輸入數據的坐標。
PCA算法是一種非監督學習算法，他不需要在建立投影矩陣時輸入訓練集的已知分類信息。不過，PCA作為KNN算法的預處理算法時仍有較為顯著地作用。例如，PCA可以作為數據降噪處理算法，通過投影出主要成分的特征向量可以明顯的降低kNN分類器的錯誤率。PCA算法還能夠用來在大數據集處理中加速KNN的計算過程。總之，通過降低輸入樣本維數或者重排坐標作為線性預處理的PCA算能能夠顯著地降低計算量。
2.2線性判別式分析（LDA）
表示第c類的樣本均值。線性變換矩陣L定義了一個投影矩陣，使得它能夠最大化類間方差同類內方差的比值。這個最優化過程定義方程為：
容易知道上述方程存在封閉解。
LDA算法作為一種模式分類器的預處理算法而被廣泛應用。不同于PCA，LDA算法時一種監督學習算法，他使用先驗的類信息作為生成投影矩陣的附加信息。我們知道投影矩陣L是基于二階統計，它們能夠在類的條件概率是多元高斯條件下取得較好的分類效果，但是當條件不滿足時LDA算法可能會產生錯誤的解，所以并不適合kNN算法。
三、分類器算法（kNN）
K最近鄰（k-Nearest Neighbor，KNN）分類算法，是一個理論上比較成熟的方法。該方法的思路是：如果一個樣本在特征空間中的k個最相似（即特征空間中最鄰近）的樣本中的大多數屬于某一個類別，則該樣本也屬于這個類別。KNN算法中，所選擇的鄰居都是已經正確分類的對象。該方法在定類決策上只依據最鄰近的一個或者幾個樣本的類別來決定待分樣本所屬的類別。KNN方法雖然從原理上也依賴于極限定理，但在類別決策時，只與極少量的相鄰樣本有關。由于KNN方法主要靠周圍有限的鄰近的樣本，而不是靠判別類域的方法來確定所屬類別的，因此對于類域的交叉或重疊較多的待分樣本集來說，KNN方法較其他方法更為適合。
如下圖中所示右圖中，綠色圓要被決定賦予哪個類，是紅色三角形還是藍色正方形？如果K=3，由于紅色三角形所占比例為2/3，綠色圓將被賦予紅色三角形類，如果K=5，由于藍色四方形比例為3/5，因此綠色圓被賦予藍色四方形類。
kNN的決策過程：
（1）準備數據，對數據進行預處理；
（2）選用合適的數據結構存儲訓練數據和測試元組；
（3）設定參數，如k；
（4）維護一個大小為k的的按距離由大到小的優先級隊列，用于存儲最近鄰訓練元組。隨機從訓練元組中選取k個元組作為初始的最近鄰元組，分別計算測試元組到這k個元組的距離，將訓練元組標號和距離存入優先級隊列；
（5）遍歷訓練元組集，計算當前訓練元組與測試元組的距離，將所得距離L與優先級隊列中的最大距離Lmax進行比較。若L≥Lmax，則舍棄該元組，遍歷下一個元組。若L < Lmax，刪除優先級隊列中最大距離的元組，將當前訓練元組存入優先級隊列。
（6）遍歷完畢，計算優先級隊列中k個元組的多數類，并將其作為測試元組的類別。
四、雷達數據處理中的pca+knn算法
在雷達數據處理中，我們取單道剖面數據作為訓練樣本，維數約為2048維。由于樣本維數較大，直接使用kNN算法在性能上存在瓶頸，所以在knn算法處理之前先使用PCA算法取出雷達樣本中的主成分來進行數據降維，而后再用kNN算法進行數據分類。
具體的步驟為：
（1）對數據進行PCA降維處理；
（2）取出雷達數據測試集中未被分類的一個樣本，遍歷計算它同樣本集中各向量的歐幾里得距離并排序，取最小的K個向量確定該樣本的類別；
（3）如果測試集中還有未被分類樣本則返回2，若沒有則程序結束。
五、總結
在計算機技術迅猛發展的今天，傳統的半人工地質災害分類方法已經過時。而新興的模式分類技術逐漸成熟，成為我們進行災害分類的主要方法。本文將PCA和kNN算法引入與地質災害分類領域中，在實驗數據樣本類別較為平衡的情況下取得了較好的效果。
參考文獻
[1]閉小梅，閉瑞華. KNN算法綜述[J].科技創新導報. 2009（14）
[2]李秀娟. KNN分類算法研究[J].科技信息. 2009（31）
