【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 1K413033 盾構(gòu)施工階段劃分及始發(fā)與接收施工技術(shù) 一、盾構(gòu)施工階段劃分 盾構(gòu)施工一般分為始發(fā)、正常 掘進(jìn)和接收三個(gè)階段。 始發(fā)是指盾構(gòu)自始發(fā)工作井內(nèi)盾構(gòu)基座上開始掘進(jìn)，到完成初始掘進(jìn) (通常 5 0～ 100m)止，亦可劃分為：洞口土體加固段掘進(jìn)、初始掘進(jìn)兩個(gè)階段。 接收是指自掘進(jìn)距接收工作井一定距離（通常 50～ 100m）到盾構(gòu)落到接收工作井內(nèi)接收基座上止，亦可劃分為：到達(dá)掘進(jìn)、接收兩個(gè)階段。 ． 二、洞口土體加固技術(shù) （一）洞口土體加固必要性 (1)盾構(gòu)從始發(fā)工作井進(jìn)入地層前，首先應(yīng)拆除盾構(gòu)掘進(jìn)開挖洞體范圍內(nèi)的工作井圍護(hù)結(jié)構(gòu)，以便將盾構(gòu)推入土層開始掘進(jìn)；盾構(gòu)到達(dá)接收工作井 前，亦應(yīng)先拆除盾構(gòu)掘進(jìn)開挖洞體范圍內(nèi)的工作井圍護(hù)結(jié)構(gòu)，以便隧道貫通、盾構(gòu)進(jìn)入接收工作井。 (2)由于拆除洞口圍護(hù)結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致洞口土體失穩(wěn)、地下水涌入、且盾構(gòu)進(jìn)入始發(fā)洞口開始掘進(jìn)的一段距離內(nèi)或到達(dá)接收洞口前的一段距離內(nèi)難以建立起土壓（土壓平衡盾構(gòu)）或泥水壓（泥水平衡盾構(gòu)）以平衡開挖面的土壓和水壓，因此拆除洞口圍護(hù)結(jié)構(gòu)前必須對(duì)洞口土體進(jìn)行加固，通常在工作井施工過(guò)程中實(shí)施。 (3)在特定地質(zhì)條件下（如富水軟土地層），洞口圍護(hù)結(jié)構(gòu)可采用混凝土或纖維混凝土施作。盾構(gòu)始發(fā)或接收施工時(shí)，可直接利用盾構(gòu)刀具切 除。 （二）洞口土體加固主要目的 (1)拆除工作井洞口圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，確保洞口土體穩(wěn)定，防止地下水流入； (2)盾構(gòu)掘進(jìn)通過(guò)加固區(qū)域時(shí)，防止盾構(gòu)周圍的地下水及土砂流入工作井； (3)拆除洞口圍護(hù)結(jié)構(gòu)及盾構(gòu)掘進(jìn)通過(guò)加固區(qū)域時(shí)，防止地層變形對(duì)施工影響范圍內(nèi)的地面建筑物及地下管線與構(gòu)筑物等造成破壞。 （三）確定加固方案的方法 洞口土體加固前，要根據(jù)地質(zhì)條件、地下水位、盾構(gòu)種類與外形尺寸、覆土深度及施工環(huán)境條件等，在明確加固目的后，按照?qǐng)D1K413033 所示程序確定加固方 案。 （四）加固方法 常用加固方法主要有：注漿法、高壓噴射攪拌法和凍結(jié)法。 三、盾構(gòu)始發(fā)施工技術(shù) （一）盾構(gòu)始發(fā)特點(diǎn) (1)一般后續(xù)臺(tái)車臨時(shí)設(shè)置于地面。在地鐵工程中，多利用車站作為始發(fā)工作井，后續(xù)臺(tái)車可在車站內(nèi)設(shè)置。 (2)大部分來(lái)自后續(xù)臺(tái)車上設(shè)備的油管、電纜、配管等，隨著盾構(gòu)掘進(jìn)延伸，部分管線必須接長(zhǎng)。 (3)由于通常在始發(fā)工作井內(nèi)拼裝臨時(shí)管片，故向隧道內(nèi)運(yùn)送施工材料的通道狹窄。 (4)由于始發(fā)時(shí)處于試掘進(jìn)狀態(tài)，且施工運(yùn)輸組織與正常掘進(jìn)不同，因此施工速度受到制約。 （二）始發(fā)段長(zhǎng)度的確定 決定始發(fā)段長(zhǎng)度有二個(gè)因素：一是襯砌與周圍地層的摩擦阻力，二是后續(xù)臺(tái)車長(zhǎng)度。 若 L大于后續(xù)臺(tái)車長(zhǎng)度，則取 L為初始掘進(jìn)長(zhǎng)度；若 L小于后續(xù)臺(tái)車長(zhǎng)度，則可綜合權(quán)衡利弊后，確定 L 或后續(xù)臺(tái)車長(zhǎng)度為初始掘進(jìn)長(zhǎng)度。 （三）洞口土體加固段掘進(jìn)技術(shù)要點(diǎn) （四）初始掘進(jìn)的主要任務(wù) 初始掘進(jìn)的主要任務(wù)：收集盾構(gòu)掘進(jìn)數(shù)據(jù)（推力、刀盤扭矩等）及地層變形量測(cè)數(shù)據(jù)，判斷土壓（泥水壓）、注漿量、注漿壓力等設(shè)定值是否適當(dāng)，并通過(guò)測(cè)量盾構(gòu)與襯砌的 位置，及早把握盾構(gòu)掘進(jìn)方向控制特性，為正常掘進(jìn)控制提供依據(jù)。因此，初始掘進(jìn)階段是盾構(gòu)法隧道施工的重要階段。 四、盾構(gòu)接收施工技術(shù)要點(diǎn) 2020 年 一級(jí)建造師市政公用工程管理與實(shí)務(wù)精講 盾構(gòu)法施工（二） 1K413034 盾構(gòu)掘進(jìn)技術(shù) 一、盾構(gòu)法施工步驟與掘進(jìn)控制內(nèi)容 盾構(gòu)法施工現(xiàn)場(chǎng)如圖 1K4130125所示，主要施工步驟為： (1)在一段隧道的起始端和終止端各建一個(gè)工作井（城市地鐵一般利用車站的端頭）作為始發(fā)或接收工作井； (2)盾構(gòu)在始發(fā)工作井內(nèi)安裝就 位； (3)依靠盾構(gòu)千斤頂推力（作用在工作井后壁或新拼裝好的襯砌上）將盾構(gòu)從始發(fā)工作井的洞口推人地層； (4)盾構(gòu)在地層中沿著設(shè)計(jì)軸線推進(jìn)，在推進(jìn)的同時(shí)不斷出土（泥）和安裝襯砌管片； (5)及時(shí)向襯砌背后的空隙注漿，防止地層變形并使襯砌安定； (6)盾構(gòu)進(jìn)入接收工作井并被吊移，如施工需要，也可穿越工作井繼續(xù)掘進(jìn)。 盾構(gòu)掘進(jìn)控制的目的是確保開挖面穩(wěn)定的同時(shí)，構(gòu)筑隧道結(jié)構(gòu)、維持隧道線形、及早填充盾尾空隙。因此， 開挖控制、一次襯砌、線形控制和注漿構(gòu)成了盾構(gòu)掘進(jìn)控制四要素 。 一、開挖控制 開挖控制的根本目的是確保開挖面穩(wěn)定。 土壓式盾構(gòu)與泥水式盾構(gòu)的開挖控制內(nèi)容略有不同。 （一）土壓（泥水壓）控制 (1)土壓式盾構(gòu)，以土壓和塑流性改良控制為主，輔以排土量、盾構(gòu)參數(shù)控制。泥水式盾構(gòu)，以泥水壓和泥漿性能控制為主，輔以排土量控制。 (2)開挖面的土壓（泥水壓）控制值，按“地下水壓（間隙水壓）＋土壓＋預(yù)備壓”設(shè)定。 2)土壓有靜止土壓、主動(dòng)土壓和松弛土壓，要根據(jù)地層條件．區(qū)別使用。 按靜止土壓設(shè)定控制土壓，是開挖面不變形的最理想土 壓值，但控制土壓相當(dāng)大，必須加大盾構(gòu)裝備能力。主動(dòng)土壓是開挖面不發(fā)生坍塌的臨界壓力，控制土壓最小。 地質(zhì)條件良好、覆土深、能形成土拱的場(chǎng)合，可采用松弛土壓。 上限值： Pmax=地下水壓 十 靜止土壓 十 預(yù)備壓 下限值： Pmin=地下水壓 +（主動(dòng)土壓或松弛土壓） +預(yù)備壓 為使開挖面穩(wěn)定，土壓（泥水壓）變動(dòng)要??；變動(dòng)大的情況下，一般開挖面不穩(wěn)定。 （二）土壓式盾構(gòu)泥土的塑流化改良控制 (1)土壓式盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，理想地層的土特性是： 1)塑性變形好； 2)流塑至軟塑狀 ； 3)內(nèi)摩擦??； 4)滲透性低。 細(xì)顆粒（ 75μ m 以下的粉土與黏土）含量 30%以上的土砂，塑性流動(dòng)性滿足要求。在細(xì)顆粒含量低于 30%、或砂卵石地層，必須加泥或加泡沫等改良材料，以提高塑性流動(dòng)性和止水性 （見圖1K4130341）。 改良材料必須具有流動(dòng)性、易與開挖土砂混合、不離析、無(wú)污染等特性。一般使用的改良材料有礦物系（如膨潤(rùn)土泥漿）、界面活性劑系（如泡沫）、高吸水性樹脂系和水溶性高分子系四類（我國(guó)目前常用前兩類），可單獨(dú)或組合使用。 (2)選擇改良材料要依據(jù)以下條件： 1)土質(zhì)（粒度分布、礫石粒徑、礫石含量、黏性土含量、均等系數(shù)等）； 2)透水系數(shù)； 3)地下水壓； 4)水離子電性； 5)是否泵送排土； 6)加泥（泡沫等）設(shè)備空間（地面、隧道內(nèi)）； 7)掘進(jìn)長(zhǎng)度； 8)棄土處理?xiàng)l件； 9)費(fèi)用（材料價(jià)格、注入量、材料損耗、用電量、設(shè)備費(fèi)等）。 (3)塑流化改良控制是土壓式盾構(gòu)施工的最重要要素之一，要隨時(shí)把握土壓倉(cāng)內(nèi)土砂的塑性流動(dòng)性。一般按以下方法掌握塑流性狀態(tài)。 1)根據(jù)排土性狀 2)根據(jù)土砂輸送效率 3)根據(jù)盾構(gòu)機(jī)械負(fù)荷 （三）泥水式盾構(gòu)的泥漿性能控制 泥水式盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，泥漿起著兩方面的重要作用 ：一是依靠泥漿壓力在開挖面形成泥膜或滲透區(qū)域，開挖面土體強(qiáng)度提高，同時(shí)泥漿壓力平衡了開挖面土壓和水壓，達(dá)到了 開挖面穩(wěn)定的目的；二是泥漿作為輸送介質(zhì) ，擔(dān)負(fù)著將所有挖出土砂運(yùn)送到工作井外的任務(wù)。 因此，泥漿性能控制是泥水式盾構(gòu)施工的最重要要素之一 。 泥漿性能包括：比重、黏度、 pH值、過(guò)濾特性和含砂率。 （四）排土量控制 2．土壓式盾構(gòu)出土運(yùn)輸方法 與排土量控制 土壓式盾構(gòu)的出土運(yùn)輸（二次運(yùn)輸）一般采用軌道運(yùn)輸方式。 土壓式盾構(gòu)排土量控制方法分為重量控制與容積控制二種。重量控制有檢測(cè)運(yùn)土車重量、用計(jì)量漏斗檢測(cè)排土量等控制方法。容積控制一般采用比較單位掘進(jìn)距離開挖土砂運(yùn)土車臺(tái)數(shù)的方法和根據(jù)螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)推算的方法。我國(guó)目前多采用容積控制方法。 3．泥水式盾構(gòu)排土量控制 泥水式盾構(gòu)排土量控制方法分為容積控制與干砂量（干土量）控制兩種。 對(duì)比 Q3與 Q 當(dāng) 3時(shí)，一般表示泥漿流失（泥漿或泥漿中的水滲入土體）； 3時(shí) ，一般表示涌水（由于泥水壓低，地下水流人）。正常掘進(jìn)時(shí)，泥漿流失現(xiàn)象居多。 對(duì)比 V3與 V，當(dāng) V＞ V3時(shí)，一般表示泥漿流失；當(dāng) V＜ V3時(shí)，一般表示超挖； 三、管片拼裝控制 （一）拼裝方法 1．拼裝成環(huán)方式 盾構(gòu)推進(jìn)結(jié)束后，迅速拼裝管片成環(huán)。除特殊場(chǎng)合外，大都采取錯(cuò)縫拼裝。在糾偏或急曲線施工的情況下，有時(shí)采用通縫拼裝。 2．拼裝順序 一般從下部的標(biāo)準(zhǔn)（ A型）管片開始，依次左右兩側(cè)交替安裝標(biāo)準(zhǔn)管片，然后拼裝鄰接（ B型）管片，最后安裝楔形（ K型）管片。 （二） 真圓保持 （三）管片拼裝誤差及其控制 （四）楔形環(huán)的使用 除盾構(gòu)沿曲線掘進(jìn)必須使用楔形環(huán)外，在盾構(gòu)與管片有產(chǎn)生干涉趨勢(shì)的情況下也可使用楔形環(huán)。 四、注漿控制 注漿是向管片與圍巖之間的空隙注入填充漿液，向管片外壓漿的工藝，應(yīng)根據(jù)所建工程對(duì)隧道變形及地層沉降的控制要求選擇同步注漿或壁后注漿，一次壓漿或多次壓漿。由計(jì)劃到施工的流程如圖1K4130343所示。 （一）注漿目的 管片拼裝完成后，隨著盾構(gòu)的推進(jìn)，管片與洞體之間出現(xiàn)空隙。如不及時(shí)充填，地層應(yīng)力釋放后，會(huì)產(chǎn)生變形。 其結(jié)果是發(fā)生地面沉降、鄰近建（構(gòu)）筑物沉降、變形或破壞等。 注漿的主要目的就是防止地層變形，還有其他重要目的，具體如下： (1)抑制隧道周邊地層松弛，防止地層變形。 (2)及早使襯砌管片環(huán)安定，千斤頂推力平滑地向地層傳遞。作用于管片的推力平均，能減小作用于管片的應(yīng)力和管片變形，盾構(gòu)的方向控制容易。 (3)形成有效的防水層。 （二）注漿材料的性能 一般對(duì)注漿材料的性能有如下要求： (1)流動(dòng)性好； (2)注入時(shí)不離析； (3)具有均勻的高于地層土壓 的早期強(qiáng)度； (4)良好的充填性； (5)注入后體積收縮小； (6)阻水性高； (7)適當(dāng)?shù)酿ば?，以防止從盾尾漏漿或向開挖面回流； (8)不污染環(huán)境。 （三）一次注漿 一次注漿分為同步注漿、即時(shí)注漿和后方注漿三種方式 ，要根據(jù)地質(zhì)條件、盾構(gòu)直徑、環(huán)境條件、注漿設(shè)備的維護(hù)控制、開挖斷面的制約與盾尾構(gòu)造等充分研究確定。 1．同步注漿 同步注漿是在空隙出現(xiàn)的同時(shí)進(jìn)行注漿、填充空隙的方式，分為從設(shè)在盾構(gòu)的注漿管注入和從管片注漿孔注入兩種方式。前者 ，其注漿管安裝在盾構(gòu)外側(cè)，存在影響盾構(gòu)姿態(tài)控制的可能性，每次注入若不充分洗凈注漿管，則可能發(fā)生阻塞，但能實(shí)現(xiàn)真正意義的同步注漿。后者，管片從盾尾脫出后才能注漿，為與前者區(qū)別，可被稱作半同步注漿。 2．即時(shí)注漿 一環(huán)掘進(jìn)結(jié)束后從管片注漿孔注入的方式。 3．后方注漿 掘進(jìn)數(shù)環(huán)后從管片注漿孔注入的方式。 （四）二次注漿 二次注漿是以彌補(bǔ)一次注漿缺陷為目的進(jìn)行的注漿，具體作用如下： (1)補(bǔ)足一次注漿未充填的部分； (2)補(bǔ)充由漿體收縮引起的體積減??； (3)以防止周圍地層松弛范圍擴(kuò)大為目的的補(bǔ)充。 以上述 (1)、 (2)為目的的二次注漿，多采用與一次注漿相同的漿液；若以 (3)為目的，多采用化學(xué)漿液。 （五）注漿量與注漿壓力 注漿控制分為壓力控制與注漿量控制兩種。 壓力控制是保持設(shè)定壓力不變，注漿量變化的方法。注漿量控制是注漿量一定，壓力變化的方法。 一般僅采用一種控制方法都不充分，應(yīng)同時(shí)進(jìn)行壓力和注漿量控制。 1．注漿量 注漿量除受漿液向地層滲透和泄漏外，還受曲線掘進(jìn)、超挖和漿液種類等因素影響，不能準(zhǔn)確確定。一 般采用以下方法確定。 2．注漿壓力 注漿壓力應(yīng)根據(jù)土壓、水壓、管片強(qiáng)度、盾構(gòu)形式與漿液特性綜合判斷決定，但施工中通常基于施工經(jīng)驗(yàn)確定。 注漿量與注漿壓力要經(jīng)過(guò)一定的反復(fù)試驗(yàn)，確認(rèn)注漿效果、對(duì)周圍地層和建（構(gòu)）筑物的影響等， 并在施工中進(jìn)行一定范圍內(nèi)的效果確認(rèn)，反饋其結(jié)果指導(dǎo)施工。 五、隧道的線形控制 線形控制的主要任務(wù)是通過(guò)控制盾構(gòu)姿態(tài) ，使構(gòu)建的襯砌結(jié)構(gòu)幾何中心線線形順滑，且位于偏離設(shè)計(jì)中心線的容許誤差范圍內(nèi)。 （一）掘進(jìn)控制測(cè)量 隨著盾構(gòu)掘進(jìn)，對(duì)盾構(gòu)及 襯砌的位置進(jìn)行測(cè)量，以把握偏離設(shè)計(jì)中心線的程度。測(cè)量項(xiàng)目包括：盾構(gòu)的位置、傾角、偏轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)角及盾構(gòu)千斤頂行程、盾尾間隙和襯砌位置等?；谏鲜鰷y(cè)量結(jié)果，作圖畫出盾構(gòu)及襯砌與設(shè)計(jì)中心線的位置關(guān)系，直接預(yù)測(cè)下一環(huán)盾構(gòu)掘進(jìn)偏差十分重要。