Construcción de ingeniería geotécnica

La construcción de ingeniería geotécnica es una parte indispensable de la ingeniería geotécnica. Es la implementación técnica de la utilización, regulación y transformación de masas de roca y suelo. La función de diseño de cualquier ingeniería geotécnica debe pasar por cualquier diseño de ingeniería geotécnica. que no tenga en cuenta la viabilidad de la tecnología de la construcción son sólo palabras sobre el papel y no tienen importancia práctica.

La construcción de ingeniería geotécnica es un trabajo altamente técnico. Se puede decir que el nivel de construcción de ingeniería geotécnica en un determinado período y en un área determinada es un reflejo integral de la civilización social local y del nivel científico y tecnológico. En ese tiempo. Nuestro país es una civilización antigua con una larga historia. Las tribus de humanos antiguos que habitaban en cavernas en la antigüedad reflejaban el nivel tecnológico de los humanos antiguos en la utilización y transformación de masas de roca y suelo en esa época posterior, en la antigua China; La construcción de la Gran Muralla, la excavación del Gran Canal Norte-Sur y el Proyecto Dujiangyan. La construcción de innumerables edificios antiguos es inseparable de la tecnología de utilización y transformación de la roca y el suelo. Estos se han convertido en símbolos de la antigua civilización y tecnología de mi país. nivel. En la sociedad actual, la ciencia y la tecnología están muy desarrolladas y cambian cada día. En la ingeniería geotécnica, por un lado, se refleja en el continuo desarrollo y mejora de las teorías básicas de la ingeniería geotécnica. reflejado en la continua aparición de nuevas tecnologías y nuevos métodos de construcción de ingeniería geotécnica. La ciencia y la tecnología modernas han proporcionado a la humanidad herramientas y medios más poderosos, lo que ha mejorado enormemente la capacidad de la humanidad para utilizar, regular y transformar cuerpos de roca y suelo, dándole a la humanidad la fuerza técnica para mover montañas, recuperar mares y reconstruir montañas y ríos. El magnífico proyecto contemporáneo de conservación del agua de las Tres Gargantas, los proyectos de recuperación de aguas en zonas costeras y los proyectos de túneles submarinos que se han construido o se están planificando en todo el mundo son símbolos importantes del progreso científico y tecnológico humano.

Según las operaciones realizadas sobre la masa de roca y suelo, la construcción de ingeniería geotécnica se puede dividir a grandes rasgos en tres categorías: excavación de masa de roca y suelo, soporte de masa de roca y suelo y transformación de masa de roca y suelo. La ciencia y la tecnología contemporáneas proporcionan medios técnicos más avanzados para diversos tipos de construcción de ingeniería geotécnica, y nuevos procesos y nuevos métodos se han convertido en la fuerza impulsora del progreso tecnológico en ingeniería geotécnica e incluso del desarrollo social.

1. Tecnología de excavación masiva de roca y suelo

Cuando la construcción de ingeniería implica el uso de espacio debajo del suelo y dentro de la masa de roca y suelo, es necesario excavar la roca y el suelo. masa. Por ejemplo, los pozos de cimentación profundos para edificios de gran altura, metros, túneles de ferrocarriles y carreteras, y proyectos de proyectos de conservación de agua a gran escala son todos proyectos de ingeniería geotécnica que se centran en la construcción de excavaciones geotécnicas. Desde la perspectiva de la utilización del espacio de los cuerpos de roca y suelo, la construcción de excavaciones de ingeniería geotécnica se puede dividir en dos tipos: excavación a cielo abierto y excavación subterránea, la excavación de pozos de cimentación profundos pertenece a la primera, mientras que la excavación de túneles pertenece a la segunda. A juzgar por la naturaleza de la roca y el suelo excavados, la excavación de roca y suelo se puede dividir en excavación de suelo y excavación de masa rocosa. La excavación de pozos de cimentación profundos para edificios de gran altura en la construcción urbana es principalmente excavación de suelo, mientras que la mayoría de las excavaciones de túneles para. Las carreteras y ferrocarriles son excavaciones en macizos rocosos.

Un gran número de proyectos de movimiento de tierras que implican excavación de suelo al aire libre están involucrados en la construcción urbana, y la maquinaria de movimiento de tierras juega un papel importante en dichos proyectos. En la excavación de construcciones de ingeniería urbana en general, el uso de maquinaria y equipos de excavación de movimiento de tierras modernos ha mejorado enormemente la eficiencia del proyecto. La construcción de ingeniería a gran escala (como la construcción del Proyecto de Conservación de Agua de las Tres Gargantas) a menudo requiere la excavación a cielo abierto del macizo rocoso, la aplicación de tecnologías de voladura como la voladura de aflojamiento diferencial y la voladura direccional. La voladura en la excavación de macizos rocosos es muy importante. La construcción de ingeniería eficiente juega un papel importante.

El uso del espacio subterráneo está impulsado por la tercera ola de construcción de ingeniería geotécnica que se inició después de la Segunda Guerra Mundial y la formulación de estrategias de desarrollo sostenible y el uso sostenible de los recursos ambientales en varios países del mundo desde entonces. finales del siglo XX. El principal contenido y tendencia de desarrollo de la cuarta ola de construcción de ingeniería geotécnica. La aplicación de la tecnología de excavación subterránea poco profunda y de túneles de protección en la utilización del espacio subterráneo urbano en áreas de suelo y roca blanda no sólo mejora la eficiencia de la excavación y construcción de ingeniería, sino que también protege el entorno urbano, el tráfico y el orden normal de vida y trabajo en la zona. suelo. El método de perforación y voladura es uno de los principales métodos de excavación de ingeniería subterránea en áreas de roca dura. Con el desarrollo de computadoras y tecnología de control automático, se fortalecerá la tendencia de utilizar la excavación digital en el método de perforación y voladura durante el proceso de excavación. , la posición y la profundidad del orificio están de acuerdo con lo predeterminado. El programa está controlado por una computadora y la medición del eje de excavación se puede medir con un láser al mismo tiempo, de modo que la sobreexcavación de la sección de excavación se puede reducir a mínimo y optimizado, aumentando así la velocidad de excavación. La aplicación de la tecnología de microtúneles controlada a distancia proporciona una gran comodidad para el trazado de tuberías subterráneas urbanas. Actualmente, se han construido 5.000 kilómetros de tuberías utilizando esta tecnología en el mundo. En los últimos años, ha surgido la tecnología de corte por llama de roca, que tiene las ventajas de no vibración, pequeñas perturbaciones y fácil control de la superficie de excavación. Se denomina método de excavación de masa rocosa estática. Esta nueva tecnología se ha probado con éxito en la construcción de la esclusa permanente para barcos del Proyecto de las Tres Gargantas.

La aplicación del método de construcción del sistema de máquina perforadora de sección completa (TBM) de túneles de roca dura ha mejorado enormemente la eficiencia de la construcción de excavaciones de túneles de larga distancia. Tomemos como ejemplos la construcción del túnel Seikan en Japón y el túnel del Canal de la Mancha. El primero pasa a través de rocas volcánicas terciarias a 100 m por debajo del fondo marino, y el segundo se encuentra en tiza mesozoica a 45 m por debajo del fondo marino (el punto menos profundo). La longitud de ambos túneles es de más de 50 kilómetros, pero el tiempo de construcción de los dos es bastante diferente. La construcción del primero tomó 24 años (1964-1988), mientras que el segundo sólo tomó 7 años (1986-1993). Hay muchas razones, pero la principal es que los métodos de construcción son diferentes. El túnel Seikan en Japón utiliza principalmente el método de perforación y voladura, mientras que el túnel del Canal de la Mancha en Inglaterra y Francia utiliza el método TBM. El método TBM ha comenzado a introducirse y adoptarse en mi país. En el tramo Baoji-Mianyang del ferrocarril Xi'an-Chengdu, el método TBM ha excavado decenas de kilómetros de túneles ferroviarios a través de las montañas Qinling. Al mismo tiempo, el departamento de ferrocarriles de mi país y muchas otras unidades están trabajando en el desarrollo de maquinaria tuneladora localizada, lo que sin duda es de gran importancia para la estrategia de mi país de desarrollar la región occidental.

2. Tecnología de apoyo a la ingeniería geotécnica

La excavación de ingeniería geotécnica destruye el estado de equilibrio original de la masa de roca y suelo durante y después de la excavación de la masa de roca y suelo, dentro de un determinado. Durante un período de tiempo, la masa de roca y suelo inevitablemente sufrirá desplazamiento y deformación hacia la superficie libre de la excavación, e incluso se producirán daños e inestabilidad de la masa de roca y suelo si no se toman medidas de soporte a tiempo, se producirán graves consecuencias. . Además, la inestabilidad de las pendientes de rocas y suelos es uno de los fenómenos de desastre geológico comunes. Además del corte de pendientes, el soporte de rocas y suelos es la principal medida para controlar la inestabilidad de las pendientes.

En la construcción urbana, el soporte del pozo de cimentación es la tecnología clave en la excavación profunda del pozo de cimentación. Las medidas inadecuadas de soporte del pozo de cimentación conducen a la deformación de la roca y el suelo cerca del pozo de cimentación e incluso al colapso del mismo, lo que a menudo causa graves consecuencias. desastres. Las tecnologías de soporte de pozos de cimentación comúnmente utilizadas incluyen paredes de clavos para el suelo, pilotes de protección de taludes, paredes continuas subterráneas, placas de anclaje pretensadas, etc. La aplicación de diversas tecnologías de soporte debe considerar plenamente factores como las propiedades del suelo de cimentación y la influencia del agua subterránea, y seleccionar tecnologías de soporte apropiadas en función de las condiciones geológicas de ingeniería específicas del sitio. Para la excavación de pozos de cimentación y excavaciones subterráneas de ingeniería en áreas de suelo blando, en los últimos años se han investigado y desarrollado nuevas tecnologías para la construcción con congelación de suelo blando. Antes de la excavación, se toman ciertas medidas técnicas para formar una cortina de suelo congelado de cierto espesor alrededor del área de construcción. La cortina de suelo congelado cambia el suelo blando alrededor del área de excavación de un estado plástico fluido a un estado consolidado. Bajo la protección de la cortina de suelo congelado, la excavación de suelo blando en el área de construcción se puede realizar sin problemas. Una vez completada la excavación, se mantendrá el espesor efectivo de la cortina de suelo congelado hasta que se complete la ingeniería de cimientos o la construcción de ingeniería subterránea. Esta tecnología se ha utilizado con éxito en la construcción del metro de Shanghai.

La tecnología de protección de taludes con marcos es una tecnología de soporte de rocas y suelos ampliamente utilizada en la protección de taludes y terraplenes de vías férreas y carreteras. En los últimos años, han aparecido muchos modelos nuevos de tecnología de protección de pendientes de marcos, como el método de anclaje de vigas de celosía fundidas in situ, el método de anclaje de celosía de PC de Japón y el método de marcos Q&S, etc. El método de anclaje de celosía PC (Método de anclaje de marco de hormigón pretensado) se desarrolló a partir del método de anclaje. Consiste en un marco de hormigón prefabricado pretensado y cables de anclaje de lechada. La fuerza de anclaje se transmite a la pendiente a través de los componentes prefabricados de hormigón pretensado, manteniendo así la estructura. Estabilidad del talud. El método de construcción del marco Q&S (Quick & Strong) consiste en disponer las jaulas de acero rectangulares premontadas en fábrica en forma rectangular o de diamante en la pendiente y luego rociar hormigón sobre las jaulas de acero. Si es necesario, se pueden colocar cables de anclaje pretensados. utilizado para refuerzo. Se puede decir que el método de construcción de marcos Q&S es el método más económico y rápido de protección de pendientes. El diseño de protección de pendiente anclada con marco de hormigón armado moldeado in situ es similar al método de construcción mencionado anteriormente. Se ha utilizado anteriormente y más ampliamente. Tiene las ventajas de un diseño flexible y un contacto cercano con la superficie de la pendiente. No requieren grandes maquinarias para su construcción.

El soporte temporal durante la excavación y construcción de proyectos de macizos rocosos subterráneos y el soporte permanente del proyecto también son componentes importantes de la tecnología de soporte de macizos de roca y suelo en ingeniería geotécnica. Las medidas de soporte temporal comúnmente utilizadas incluyen una capa protectora de hormigón proyectado, anclajes, cobertizos para tuberías con lechada de conductos, rejillas de acero, etc. Las medidas de soporte permanentes son principalmente revestimientos de hormigón armado. El cobertizo para tuberías de lechada de conductos es un tipo de tecnología de soporte avanzada cuando la excavación pasa a través de la zona de fractura de la falla.

Cuando aparece una zona de fractura del macizo rocoso frente a la sección de excavación de ingeniería subterránea, use tubos de acero sin costura de φ40 ~ 70 mm para pasar a través de la zona de fractura del macizo rocoso en ciertos intervalos por encima y en ambos lados de la sección de excavación a lo largo del eje del agujero para forme un cobertizo para tuberías Las tuberías de acero están reservadas. Hay orificios de lechada. Una vez formado el cobertizo para tuberías, se realiza una inyección a alta presión a través de las tuberías de acero en el macizo rocoso roto para cementar y reforzar el macizo rocoso roto dentro de un cierto rango. alrededor de la sección de excavación, asegurando así que la construcción de excavación pueda pasar a través de la zona rota del macizo rocoso sin problemas. Después de avanzar una cierta distancia, generalmente se pulveriza hormigón inmediatamente sobre la pared de la cueva recién formada para formar una capa protectora flexible. Si es necesario, se utilizan varillas de anclaje o cables de anclaje como refuerzo y luego se apoyan rejillas de acero. ciertos intervalos longitudinales para formar un soporte temporal para toda la sección de la caverna. Bajo soporte temporal, después de que la roca circundante de la caverna haya sufrido cierta deformación y ajuste de tensión, se selecciona el mejor momento para el soporte permanente, completando así la construcción de ingeniería geotécnica del proyecto subterráneo.

3. Tecnología de refuerzo de masa de roca y suelo

Cuando la deformación o resistencia de la masa de roca y suelo no cumple con los requisitos de ingeniería, es necesario reforzar la masa de roca y suelo. Con la creciente escala y alcance de la construcción de ingeniería, la demanda de refuerzo de rocas y suelos en ingeniería geotécnica también está aumentando constantemente. Han surgido nuevas tecnologías para el procesamiento de refuerzo de rocas y suelos para diferentes cuerpos de rocas y suelos y diferentes condiciones de ingeniería. el aspecto más activo de la ingeniería geotécnica actual.

Uno de los principales aspectos de la aplicación de la tecnología de refuerzo del suelo es la prueba de tratamiento de cimientos. Nuestro país tiene un vasto territorio, desde las zonas costeras hasta las zonas del interior, desde las zonas montañosas hasta las llanuras, y se distribuye con una variedad de suelos fundacionales, muchos de los cuales son suelos débiles y suelos pobres. Los proyectos de nueva construcción en nuestro país encuentran cada vez más problemas con cimientos deficientes, por lo que los requisitos para el tratamiento de cimientos son cada vez más urgentes y generalizados. Los métodos de tratamiento de cimientos comúnmente utilizados incluyen: método de consolidación de drenaje (incluido el método de precarga de apilamiento, método de pozo de arena o placa de drenaje, método de precarga de vacío, etc.), método de compactación por vibración (incluido el método de compactación de superficie, método de compactación vibratoria, etc.), compactación dinámica método, etc.), métodos de reemplazo y mezcla (incluido el método de cojín, método de reemplazo de excavación, método de mezcla profunda, método de pila de grava, etc.), método de lechada, método de refuerzo, etc. En los últimos años, han surgido muchas tecnologías nuevas para el tratamiento de cimientos basadas en las características y requisitos de ingeniería de diferentes suelos de cimientos en diversos lugares. Para aprovechar al máximo la capacidad de carga del suelo de cimentación, han surgido en la práctica de la ingeniería varias tecnologías nuevas para el tratamiento de cimientos compuestos, como los pilotes de expansión apisonados, los pilotes de cemento y suelo y los pilotes CFG. El efecto sinérgico de los pilotes y el suelo. Reduce el costo de los proyectos de tratamiento de cimientos y logra buenos beneficios económicos. En el tratamiento de cimientos blandos, los métodos de consolidación de drenaje han adquirido una gran experiencia. En los últimos años, alguien propuso un nuevo proceso de precarga de vacío de bajo nivel en términos de métodos técnicos y logró ciertos éxitos en las pruebas. Áreas costeras a gran escala en mi país. El uso de marismas proporciona un método más eficaz de tratamiento de cimientos. La aplicación de geopolímeros ha abierto un nuevo mundo para la tecnología de refuerzo y tratamiento de masas de rocas y suelos. Los geopolímeros pueden lograr diversas funciones como filtrado, drenaje, aislamiento, refuerzo y refuerzo. Por lo tanto, aunque los geopolímeros tienen solo una historia de unos 30 años desde su nacimiento, este nuevo material ya ha tenido una gran influencia en la tecnología de la construcción de ingeniería geotécnica. impacto revolucionario.

Además de la necesidad de un tratamiento de rocas y suelos para mejorar su resistencia y deformación, existen otras razones de ingeniería que también requieren un tratamiento de rocas y suelos. Por ejemplo, la eliminación de la licuefacción de los cimientos y la antifiltración del proyecto de conservación del agua también requieren el procesamiento de cuerpos de roca y suelo. El método de lechada es uno de los métodos importantes para el tratamiento antifiltración en proyectos de conservación de agua. En los últimos años, el Instituto de Química de la Academia de Ciencias de China y otras unidades han trabajado arduamente para explorar el método de inyección para el tratamiento geotécnico de ingeniería e inventaron muchos métodos químicos para el tratamiento de masas de suelo y rocas, que han desempeñado un papel importante cuando muchos otras tecnologías geotécnicas convencionales de tratamiento masivo no pueden ser efectivas. Sobre la base de años de investigación y práctica de ingeniería, propusieron sistemáticamente el concepto de "química de la ingeniería geotécnica", ampliaron el campo de la investigación teórica de la ingeniería geotécnica y enriquecieron los métodos de construcción de la ingeniería geotécnica.