【正文】 ( 2) 盾構(gòu)關(guān)閉進土閥門 , 建立土壓 , 所設(shè)的土壓比所處位置的水土壓力高 0. 2kg/cm2 , 盾構(gòu)停止掘進 , 用盾構(gòu)上的超前注漿設(shè)備和注漿孔向地層注漿加固。那么我們應(yīng)該引以為鑒，盡量避免不必要的損失與傷亡。正在施工的地鐵基坑里開始出現(xiàn)少量滲水 , 隨后出現(xiàn)大面積管涌 , 基坑旁的水泥地面開始下降 , 長約 50m 的路面發(fā)生大面積垮塌。樓板開裂達 7~ 8 cm。 （ 3） 20xx 年 , 深圳地鐵一期工程四號線采用土壓平衡式盾構(gòu)掘進時 , 由于結(jié)餅而不得不停機開艙處理。由于這些事故的發(fā)生 , 影響整個工程的工期 , 還造成了極大的經(jīng)濟損失和不必要的人員傷亡 （ 1） 20xx 年 7 月 1 日 , 正在 施工中的軌道交通 4 號線 , ( 浦東南路至南浦大橋 ) 區(qū)間隧道浦西聯(lián)絡(luò)通道發(fā)現(xiàn)滲水 , 隨后出現(xiàn)大量流沙涌入 , 引起地面大幅沉降。 地表沉降給城市環(huán)境帶來了諸多危害，比如地下埋設(shè)管線的變形、斷裂而導(dǎo)致不能正常使用及地面建筑的過度傾斜。不同類型的構(gòu)筑物，由于它們的基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的不同，其抵抗變形的能力也不同。通常情況下，在進行地面施工時，地表是均勻沉降的，這樣對地面交通不會造成太大影響，因此可以不考慮對地面交通的影響。第二種方法是事先根據(jù)構(gòu)筑物的正常使用要求來確定地表允許變形值，再確 定施工方法，指導(dǎo)施工。 以上對隧道開挖對地表損害的幾種形式進行了分析。地表的水平變形對地下管道的影響也很大。 地面構(gòu)筑物受地表拉伸變形的影響很大，當(dāng)構(gòu)筑物所處地表屬于拉伸區(qū)時，地基的外向水平推力作用于基礎(chǔ)側(cè)面，外向摩擦力作用于基礎(chǔ)底面，并且大多數(shù)建筑物抗拉伸強度弱，較小的拉伸變形就能導(dǎo)致建筑物開裂甚至破壞。如果建筑物過長，在重力的作用下，建筑物中央的底部可能發(fā)生斷裂，以致于其被破壞。地層的非均勻沉降，對于民用建筑，如普通居民樓來說，會嚴(yán)重影響其使用。另外，在離開挖范 圍較遠的地方，也有開挖影響的存在，例如開挖周邊大范圍地下水變化產(chǎn)生的影響，這種影響稱為間接開挖損害。 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 4．盾構(gòu)下穿建筑物規(guī)律與控制 下穿建筑物沉降 問題的 認識與風(fēng)險 盾構(gòu) 下穿建筑物沉降 問題的 認識 由于城市地下軌道交通的建設(shè)多處于市區(qū)的繁華地段，周圍密集的建筑物群和分布復(fù)雜的地下管線，且不乏具有一定歷史價值 的風(fēng)貌建筑物，這些都增添了施工的難度 .盾構(gòu)法以高效的施工效率 、 靈活的地層適應(yīng)性和對周圍地層及其鄰近的既有建筑影響小等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用在城市地鐵工程中 .采用盾構(gòu)法施工，不但要對盾構(gòu)隧道施工本身的安全加以考慮，而且更應(yīng)對盾構(gòu)推進過程中周圍環(huán)境的影響加以考慮 . 由于盾構(gòu)施工中地層的開挖不可避免地對土體產(chǎn)生擾動并使得隧道周圍地表發(fā)生位移和變形，當(dāng)位移和變形超過某一極值時，必將危及周圍地面上的既有建筑 、 道路設(shè)施和地下管線等的安全使用 . 因此，加強對城市軌道交通工程盾構(gòu)過程中地表沉降問題的研究，準(zhǔn)確預(yù)見盾構(gòu)施工中可能發(fā) 生的地面上鄰近既有建筑物的沉降和變形，確保鄰近既有建筑物 、 構(gòu)筑物的安全性和正常使用性，以及軌道工程自身的安全和順利施工都具有十分重要的意義 . 地表移動與變形對周圍建筑物的影響 在隧道施工的過程中，地層應(yīng)力狀態(tài)隨之改變，相應(yīng)地，地表和地層將會發(fā)生移動和變形。他認為地層變形由地層損失引起 ,施工引起的地面沉降是在不排水的條件下發(fā)生的 ,從而假定地表沉降槽體積等于地層損失體積。盾構(gòu)施工沉降實質(zhì)上是隧道施工引起的地層位移問題。這種區(qū)別反映出各種性質(zhì)的土體成拱能力。 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 圖 35 粘土地基變形模型圖 僅僅考慮垂直位移，地面沉降在沿隧道軸線的橫段面上一般呈正態(tài)分布曲線。該階段的沉降起因是、土層的本身性質(zhì)和隧道周圍土體受撓動。圖 34是即時沉降和長期延續(xù)沉降的比較直方圖。一般盾構(gòu)的外徑要比隧道襯砌的外徑大 2％。壓縮的部分抵擋了盾構(gòu)的偏離，而松馳的部分則帶來了地面沉降。H178。 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 (3)尾部沉降 它是指盾構(gòu)通過時產(chǎn)生的地面沉降。開挖面的超載系數(shù)越大土的自立性就越差，開挖面向盾構(gòu)方向的位移量或土體損失量也就越大，開挖面的沉降因此而產(chǎn)生。 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 (2)開挖面沉降 (或隆起 ) 它是指開挖面到達某一測量位置時，在它正前方的那部分地面沉降。 盾構(gòu)推進引起的地面沉降按地表沉降變化可分為初期沉降、開挖面沉降 (或隆起 )、尾部沉降、尾部空隙沉降和長期延續(xù)沉降等五個階段。凈水壓力（如圖 31） 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 圖 31 凈水壓力 1 土層距隧道垂直距離越遠，土體擾動越??；距隧道垂直距離越近，土體擾動程度越大。 (9)長期延續(xù)沉降，即由于土體蠕變產(chǎn)生的塑性變形導(dǎo)致的沉降，發(fā)生在盾尾通過后約 100h。 (7)同步注漿和二次注漿沒有掌握好注漿壓力。 (3)即由于開挖卸荷土體發(fā)生彈性或塑性變形而導(dǎo)致的沉降，發(fā)生在盾構(gòu)刀盤到達切口前 3 m 至切口后 l m 處 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 (4)盾構(gòu)推進時，由于盾構(gòu)的殼板與圍巖摩擦和圍巖的擾動從而引起地基下沉或隆起。 盾構(gòu) 施工隆沉原因的簡單分析 盾構(gòu)法隧道施工引起的地面沉降 有以下幾點原因 ： (1)由于推進量和排水量不等的原因，開挖面水壓力與土倉內(nèi)水壓力產(chǎn)生不平衡，導(dǎo)致開挖面失去平衡狀態(tài)，從而發(fā)生地基變形。我國雖然在盾構(gòu)法隧道施工方面已取得了一定的技術(shù)積累，但在與之相關(guān)的地質(zhì)工程領(lǐng)域內(nèi)，仍然存在許多尚待解決的理論和技術(shù)問題。 （ 3）需要設(shè)備制造、氣壓設(shè)備供應(yīng)、襯砌管片預(yù)制、襯砌結(jié)構(gòu)防水及堵漏、施工測量、場地布置、盾構(gòu)轉(zhuǎn)移等施工技術(shù)的配合，系統(tǒng)工程協(xié)調(diào)難。 （ 2）盾構(gòu)的推進、出土、襯砌拼裝等可實行自動化、智能化和施工遠程控制信息化，掘進速度較快，施工 勞動強度較低。 （ 4）盾構(gòu)施工時是不可后退的。盾構(gòu)必須以工程為依托，與工程地質(zhì)緊密結(jié)合。 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 除盾構(gòu)豎井處需要一 定是施工場地以外，隧道沿線不需要施工場地，無需進行拆遷而對城市的商業(yè)、交通、住居影響很小。 長期以來 我國采用盾構(gòu)法施工的隧道掘進機幾乎全部依賴于進口，其中德國和日本多家盾構(gòu)制造商在中國市場的占有率超過了 90%。 20xx 年 3 月 26 日，上海地鐵 2 號線成功貫通，標(biāo)著著中鐵隧道集團承擔(dān)的“ 863”計劃土壓平衡盾構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究取得階段性成果。 1996 年，上海延安東路隧道南線 工程，總長 1300m，采用從日本引進的Φ （圖 29） 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 圖 29 Φ 日本泥水盾構(gòu) 國家“ 863”計劃 1）土壓平衡盾構(gòu)的開發(fā) 20xx 年 8 月，國家科技部將Φ “ 863”計劃。半斷面插刀盾構(gòu)將“盾構(gòu)法”與“淺埋暗挖法”緊密結(jié)合，取消了小導(dǎo)管超前注漿，在盾構(gòu)殼體和尾板的保護下，進行地鐵隧道上半斷面的開挖。此次所用的網(wǎng)格盾構(gòu)有所改進，敞開式施工可轉(zhuǎn)換為閉胸式施工。隧道掘進長度 68m，實驗獲得了成功，并采集了大量的盾構(gòu)法隧道數(shù)據(jù)資料。 手掘式盾構(gòu)的開發(fā)與應(yīng)用； 我國盾構(gòu)的開發(fā)與應(yīng)用始于 1953 年，東北阜 新煤礦用手掘式盾構(gòu)修建了直徑 。各個廠家可以根據(jù)不同的地質(zhì)條件和不同的工程對象，以及使用單位的不同要求，設(shè)計、生產(chǎn)出不同直徑、不同類型、以及有特殊要求的盾構(gòu)機，以滿足用戶的需要，其工藝和設(shè)備先進 。在選擇盾構(gòu)時，不僅要考慮到地質(zhì)情況、盾構(gòu)的外徑、隧道的長度、工程的施工程序、勞動力情況等，而且還要綜合研究工程施工環(huán)境、基地面積、施工引起對環(huán)境的影響程度等。土體較硬可安裝軟巖掘進機。在特定條件下可將胸板全部封閉推進，那就是全擠壓推進。其開挖面可以根據(jù)地質(zhì)條件決定，全部敞開式或用正面支撐開挖，一面開挖一面支撐。主要有：地下水的降低；穩(wěn)定地層、防止隧道及地面沉陷的土壤加固措施；隧道襯砌結(jié)構(gòu)的制造；地層的開挖；隧道內(nèi)的運輸；襯砌與地層間的充填；襯砌的防水與堵漏；開挖土方的運輸及處理方法；配合施工的測量、監(jiān)測技術(shù)；合理的施工布置等。盾構(gòu)推進中所受到的地層阻力，通過盾構(gòu)千斤頂傳至 盾構(gòu)尾部已拼裝的預(yù)制襯砌，再傳到豎井或基坑的后靠壁上。隧道施工方法的選擇主要依據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，并結(jié)合隧道斷面尺寸、長度、襯砌類型、隧道的使用功能和施工技術(shù)水平等因素綜合考慮研究確定。 （ 8）后配套設(shè)備： 配套設(shè)備主要由以下幾部分組成：管片運輸設(shè)備、四節(jié)后配套臺車及其上面安裝的盾構(gòu)機操作所需的操作室、電氣部件、液壓部件、注漿設(shè)備、泡沫設(shè)備、膨潤土設(shè)備、循環(huán)水設(shè)備及通風(fēng)設(shè)備等。該設(shè)備可實現(xiàn)繞軸向回轉(zhuǎn)、徑向提升和軸向等三個自由度的移動 ，由回轉(zhuǎn)盤體、懸臂梁、提升橫梁、舉重鉗，以及千斤頂?shù)冉M成。此外，還配有一套注漿管路清洗系統(tǒng)，從而保證襯背注漿系統(tǒng)正常使用。 （ 2）推進系統(tǒng)：盾構(gòu)機的推進是靠設(shè)置在支撐環(huán)內(nèi)側(cè)的盾構(gòu)千斤頂?shù)耐屏ψ饔迷诠芷?，進而通過管片產(chǎn)生反推動力使盾構(gòu)前進的。 按開挖面與作業(yè)室之間隔板的構(gòu)造分類： 全敞開式、部分敞開式及閉胸式三種。這個鋼結(jié)構(gòu)組件的殼體稱“盾殼”，盾殼對挖掘出的還未襯砌的隧道起著臨時支護的作用，承受周圍圖層的土壓、承受地下水的水壓以及將地下水擋在盾殼外面。 為此 , 本文以理論研究與實際工程例子來說明 , 闡述 盾構(gòu) 下穿建筑物沉降分析與控制技術(shù)研究。在建筑物密集的繁華市區(qū)和特殊地質(zhì)地形區(qū)段普遍要求采用淺埋暗挖法和盾構(gòu)法?！暗罔F” —— 地下鐵道，簡稱地鐵，亦簡稱為地下鐵，狹義上專指在地下運行為主的城市鐵路系統(tǒng)或捷 運 系統(tǒng)；但廣義上，由于許多此類的系統(tǒng)為了配合修筑的環(huán)境，可能也會有地面化的路段存在，因此通常涵蓋了都會地區(qū)各種地下與地面上的高密度交通 運輸 系統(tǒng)。 ....................................... 23 4．盾構(gòu)下穿建筑物規(guī)律與控制 .......................................................................... 28 盾構(gòu)下穿建筑物沉降問題的認識與風(fēng)險 ..................................................... 28 盾構(gòu)下穿建筑物沉降問題的認識 ............................................................. 28 地表移動與變形對周圍建筑物的影響 ...................................................... 28 地表沉降控制基準(zhǔn)分析 ........................................................................... 30 盾構(gòu)下穿建筑物沉降導(dǎo)致的風(fēng)險 ............................................................. 30 盾構(gòu)下穿建筑物沉降導(dǎo)致的風(fēng)險的控制 ..................................................... 31 盾構(gòu)下穿建筑物時的沉降控制 ................................................................... 33 嚴(yán)格控制土艙平衡壓力 ........................................................................... 33 嚴(yán)格控制盾構(gòu)推進速度 ........................................................................... 33 加強對盾構(gòu)掘進姿態(tài)的控制 .................................................................... 34 嚴(yán)格控制注漿壓力和注漿量 .................................................................... 34 合理控制注漿材料配合比 ....................................................................... 34 合理確定盾尾油脂用量 ........................................................................... 35 正確選擇泡沫劑 ..................................................................................... 35 加強對盾構(gòu)機的維修保養(yǎng) .......................