地鐵土壓平衡盾構(gòu)施工中應(yīng)注意的關(guān)鍵問題

1、安裝止水簾幕盾構(gòu)出洞盾構(gòu)進(jìn)洞管片拼裝管片鋼筋籠制作高精度管片鋼模1.31.3土壓平衡盾構(gòu)機(jī)對土體參數(shù)的要求土壓平衡盾構(gòu)機(jī)對土體參數(shù)的要求 1)良好的塑性變形特性 優(yōu)良的粘稠性能 較小的內(nèi)摩擦力，和 較低的滲透性（滲透系數(shù)） 2.1 工程條件（地面與地下狀況）2.2 總體方案（施工組織設(shè)計(jì)）2.3 前期工作（地面與地下管線調(diào)查）2.4 風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分析與專項(xiàng)方案2.5 項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃2.6 盾構(gòu)施工過程管理與控制2.7 盾構(gòu)施工輔助工程（包括進(jìn)出洞、聯(lián)絡(luò)通道和其它附屬工程、盾構(gòu)防水等）2.8 其它特殊問題2.1 工程條件（地面與地下狀況，不含前期工作） 1）地面重要建（構(gòu)）筑物統(tǒng)計(jì)與調(diào)查 范圍的確定（包

2、括調(diào)查范圍和可能的影響范圍） 重要性分級（建（構(gòu)）筑物的建設(shè)質(zhì)量、使用狀況等） 重要建（構(gòu)）筑物的現(xiàn)況分析與評價(jià)（必要時(shí)請有關(guān)權(quán)威部門） 2）地下重要構(gòu)筑物統(tǒng)計(jì)與調(diào)查 范圍與深度的確定（包括調(diào)查范圍和可能的影響范圍） 重要性分級（構(gòu)筑物的質(zhì)量、用途等） 重要構(gòu)筑物的現(xiàn)況分析與評價(jià)（必要時(shí)請有關(guān)權(quán)威部門） 3）盾構(gòu)隧道沿線地層土質(zhì)狀況 （分層狀況、剖面圖、平面圖、物探報(bào)告的分析與研究） 4）盾構(gòu)隧道沿線的水文地質(zhì)狀況 5）需要補(bǔ)充的地質(zhì)勘探工作 （包括補(bǔ)充鉆孔的設(shè)置原因、位置和物探工作）盾構(gòu)生產(chǎn)所需的場地布置： 地面場地布置是否順暢，以管片和出土運(yùn)輸之間的干擾和互相干擾最小為原則，同時(shí)兼顧其它材

3、料的運(yùn)輸和地面生產(chǎn)； 一些主要地面設(shè)施布置是否合理齊全：土坑、管片堆場、地面管理系統(tǒng)、漿液拌合系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、防洪措施、污水沉淀設(shè)施等 井內(nèi)和井底及隧道內(nèi)的生產(chǎn)與輔助設(shè)施的布置：以隧道水平運(yùn)輸和井內(nèi)垂直運(yùn)輸流暢、相互轉(zhuǎn)換自然為基本原則。2.3 前期工作（地面與地下管線）（1）根據(jù)工程條件（隧道埋深、間距、盾構(gòu)型式與施工方法等）確定具體的調(diào)查范圍和依據(jù)；（2）制定詳細(xì)的調(diào)查計(jì)劃及其調(diào)查成果表格（表格內(nèi)容至少包括：管線類型、 建成年代、產(chǎn)權(quán)單位、接口型式、使用狀況、抗變形能力、埋深、風(fēng)險(xiǎn)等級評定）；（3）選派得力的調(diào)查人員形成管線調(diào)查組，按照詳細(xì)調(diào)查計(jì)劃的要求開展調(diào)查工作；（4）形成調(diào)查報(bào)告并按照

4、不同產(chǎn)權(quán)單位要求的格式進(jìn)行分類匯總（包括各種管線安全性分析等重要內(nèi)容，為下一步工作提供參考）2.4 風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分析與專項(xiàng)方案（1）盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)源的確定： 盾構(gòu)始發(fā)與到達(dá)、盾構(gòu)的停機(jī)、開艙檢查與換刀、穿越地面重要建（構(gòu)） 筑物、穿越地下建（構(gòu)）筑物和管線、地下水豐富地區(qū)（2）風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的具體分析： 根據(jù)不同風(fēng)險(xiǎn)源的實(shí)際情況，逐一進(jìn)行分析，從而確定出風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的位置、 等級、發(fā)生的條件及其可能性等； 盾構(gòu)的停機(jī)、開艙檢查與換刀地層情況、地面情況、地下管線情況、 盾構(gòu)生產(chǎn)情況（包括推力、扭矩、盾構(gòu)姿態(tài)、同步注漿狀況、土體可 加固性等） （3）專項(xiàng)方案的編寫：根據(jù)源和點(diǎn)的分析，有針對性的編寫專項(xiàng)方案（4）風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)匯

5、總與報(bào)告:應(yīng)根據(jù)不同管線的實(shí)際情況，按照不同的要求分別報(bào)告， 同時(shí)匯總出方便工地使用的警示圖表2.5 項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃（1）按照項(xiàng)目總體計(jì)劃的要求，確定盾構(gòu)隧道生產(chǎn)的計(jì)劃要求，根據(jù)目前的盾構(gòu) 生產(chǎn)水平和能力，實(shí)事求是、科學(xué)合理地制定盾構(gòu)掘進(jìn)計(jì)劃： 以天來計(jì)算，考慮合理始發(fā)、到達(dá)、停機(jī)檢查、穿越重要建筑物等， 含周進(jìn)度和月進(jìn)度（2）管片需求計(jì)劃：根據(jù)日進(jìn)度、周進(jìn)度和月進(jìn)度的要求，考慮合理有 效的現(xiàn)場庫存，制訂以天、周和月管片需求計(jì)劃（3）管片生產(chǎn)計(jì)劃：滿足需求計(jì)劃的要求，根據(jù)生產(chǎn)周期和氣候變化情況，合 理安排（4）盾構(gòu)運(yùn)輸、吊裝、組裝和解體、試掘進(jìn)計(jì)劃的安排2.6 盾構(gòu)施工過程管理與控制 （1）盾構(gòu)

6、施工過程的土壓管理土壓設(shè)定和具體實(shí)施 根據(jù)盾構(gòu)隧道沿線的實(shí)際土質(zhì)情況、隧道埋深變化、水文情況、地面建筑物 和地下建筑物現(xiàn)狀及其抗變形能力、地面動載情況和試掘進(jìn)的具體經(jīng)驗(yàn)， 合理調(diào)整； 土壓設(shè)定的原則：土壓設(shè)定的原則：維持開挖艙內(nèi)的水土壓力與設(shè)定土壓力的吻合性，保持開挖面的穩(wěn)定，即設(shè)定值P盡量接近自然土體側(cè)向自重應(yīng)力P0。P P0，在軟粘土中附加荷載作用將產(chǎn)生超靜水壓力，隨著土體固結(jié)過程的進(jìn)行，超靜水壓力逐漸轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力的增量，由此產(chǎn)生土體沉降，一般情況下，盾前地面隆起02mm之間是相對合理的（此數(shù)值與土層和隧道埋深等密切相關(guān)）。如隆起過大則應(yīng)適當(dāng)調(diào)低土壓力設(shè)定值，如發(fā)生沉降則應(yīng)適當(dāng)調(diào)高土壓力

7、設(shè)定值。盾構(gòu)施工中的土壓及其管理影響因素多、涉及面廣、每個(gè)項(xiàng)目甚至不同的區(qū)段都有很大的變化，需要綜合全面考慮方能取得一個(gè)合理的初始值，并在實(shí)施過程中逐步獲得一個(gè)有效的土壓值。土壓及其管理是盾構(gòu)施工中永恒的主題！ （2）盾構(gòu)施工過程的出土管理 出土速度和出土量： 每環(huán)出土量總量控制 滿足土壓管理下的合理出土速度，主要靠控制螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)出土管理是進(jìn)行土壓管理的有效措施，合理的土壤改良也是十分必要的?。?）曲線掘進(jìn)與大角度糾偏 盾構(gòu)施工就是前進(jìn)中的不斷糾偏過程！（不論是直線隧道還是曲線隧道）糾偏伴隨盾構(gòu)施工的全過程，盾構(gòu)機(jī)調(diào)整角度后掘進(jìn)方向與原掘進(jìn)方向存在一微小夾角，這樣開挖橫斷面形成一橢

8、圓形，其截面面積大于盾構(gòu)機(jī)的截面面積，地層損失不可避免；同時(shí)糾偏過程中會對土體造成側(cè)面擠壓，增大了土體的擾動。因此，隧道曲線掘進(jìn)和正常糾偏引起地層損失造成的地面沉降是非常可觀的，曲線掘進(jìn)和正常糾偏角度越大相應(yīng)的地面沉降就越大。所以在盾構(gòu)掘進(jìn)中常糾偏、小角度糾偏從而達(dá)到減少地層擾動和地面沉降的效果。監(jiān)理應(yīng)加強(qiáng)旁站，承包商應(yīng)控制好掘進(jìn)方向，在直線掘進(jìn)時(shí)避免盾構(gòu)蛇行，在曲線掘進(jìn)時(shí)適當(dāng)設(shè)置變向提前量，盡量減少糾偏幅度。隧道曲線掘進(jìn)和大角度糾偏的另一個(gè)有害副產(chǎn)品-引起管片安裝的錯(cuò)臺和整體隧道的反方向偏移，也應(yīng)引起高度重視！應(yīng)對措施：錯(cuò)臺-1 減少大角度糾偏和盾構(gòu)蛇行掘進(jìn) 2 慢速掘進(jìn)、降低土壓和推力 3

9、 改良土壤、降低扭矩 4 硬性同步注漿，盡快穩(wěn)固地層 5 預(yù)緊螺栓等（4）盾構(gòu)施工過程的注漿管理 同步注漿與二次補(bǔ)漿 a) 同步注漿原因：盾構(gòu)機(jī)外徑通常較襯砌外徑大十或數(shù)十厘米，盾尾脫離 襯砌后此環(huán)形空隙如不能及時(shí)地以適當(dāng)材料加以充填，將引起隧道襯砌結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定和較大的地面沉降。 措施：注漿。 注意問題：為保證漿液能起到抵抗周圍土體擠壓的作用，同時(shí) 考慮易于注入，選用的漿液應(yīng)具備以下特性： 略低于或相當(dāng)于周圍土體的容重； 具有一定的抗剪強(qiáng)度和壓縮系數(shù)，漿液穩(wěn)定后 其強(qiáng)度值高于周圍土體的相應(yīng)指標(biāo)； 靜態(tài)下有一定自立性和強(qiáng)度，經(jīng)擾動后有一定的 流動性，可泵送性好，不堵塞管路，能均勻地充 滿各種間隙

10、； 體積收縮率小，壓縮系數(shù)、壓縮指數(shù)??； 漿液不易析水。 在振動荷載作用下不發(fā)生振動液化。 b) 二次補(bǔ)漿補(bǔ)齊空隙、穩(wěn)固地層、有效防水！正確確定注漿量及注漿壓力正確確定注漿量及注漿壓力 考慮到糾偏引起的地層損失、盾構(gòu)機(jī)殼體拖泥引起的地層損失、漿液體積收縮和具體的地層特點(diǎn)等因素，注漿時(shí)實(shí)際注漿量應(yīng)為理論空隙體積的120180，通常采用150。 實(shí)際施工中，應(yīng)根據(jù)盾尾脫離襯砌處對應(yīng)點(diǎn)的地面沉降觀測結(jié)果，及時(shí)進(jìn)行注漿量調(diào)整，該點(diǎn)地面沉降量控制在02mm/天之內(nèi)。 注漿壓力應(yīng)與開挖艙內(nèi)的土壓力相匹配注漿速度應(yīng)與漿液充填速度和盾構(gòu)掘進(jìn)度一致。 注漿速度過快，注漿壓力必然上升，易造成尾部漏漿； 注漿速度過

11、慢，注漿充填效果達(dá)到要求，引起地面沉降過大及時(shí)二次補(bǔ)漿，減小后期沉降及時(shí)二次補(bǔ)漿，減小后期沉降盾構(gòu)施工后期沉降(盾尾后30-40米范圍內(nèi))主要來自土體固結(jié)。雖然沉降發(fā)展速度較慢，但累計(jì)值占到總沉降量的30-50左右。及時(shí)二次補(bǔ)漿是必須的手段且效果良好。詳細(xì)調(diào)查建筑物和管線等的分布情況，采用及時(shí)二次補(bǔ)漿的方法來減少后期沉降，避免影響建筑物和管線的安全是十分有效的。 d) 注漿量是盾構(gòu)施工控制重要指標(biāo)（5）盾構(gòu)施工過程的管片拼裝 注意三個(gè)問題注意三個(gè)問題： 管片的現(xiàn)場驗(yàn)收管片質(zhì)量合格、管片型式正確（錯(cuò)縫拼裝、 K塊位置） 盾尾內(nèi)的拼裝確保不發(fā)生錯(cuò)臺，如發(fā)生，調(diào)整重新安裝！ K塊位置要準(zhǔn)確！（6）盾

12、構(gòu)施工過程的測量工作與導(dǎo)向控制 導(dǎo)向控制確保國家控制點(diǎn)到盾構(gòu)始發(fā)位置導(dǎo)線測量的準(zhǔn)確并定期復(fù)核； 隧道定向確保定向準(zhǔn)確并定期復(fù)核 隧道內(nèi)的導(dǎo)線測量及時(shí)，準(zhǔn)確！ 2.7 盾構(gòu)施工輔助工程（包括進(jìn)出洞、聯(lián)絡(luò)通道和其它附 屬工程、盾構(gòu)防水等） 1) 盾構(gòu)進(jìn)出洞：“洞”井；出洞盾構(gòu)始發(fā)，進(jìn)洞盾構(gòu)到達(dá) 進(jìn)出洞措施土體加固 注意問題加固方案是否合理有效，加固方法是否滿足 要求，加固設(shè)備是否安全可靠，工藝流程能否滿足， 檢測手段是否合理先進(jìn)，質(zhì)量保證措施是否到位。 （常規(guī)地層加固， 0.81.2 Mpa, 10-7的滲透系數(shù)完全滿足要求） 2）聯(lián)絡(luò)通道和其它附屬工程： 基本同“盾構(gòu)進(jìn)、出洞” 3）盾構(gòu)防水：

13、進(jìn)出洞防水，聯(lián)絡(luò)通道及其它附屬工程的防水（均指與盾構(gòu)連接處）,管片間的防水2.8 其它特殊問題 1）斷樁問題 2）下穿樁基問題 3）旁穿樁基問題 4）不均勻沉降問題 5）不明障礙物問題 6）下穿河流問題等3.1 開挖艙內(nèi)土壓力控制（全程和保壓）： 1）沿線土艙壓力分布控制表 2）土艙壓力參考數(shù)值的位置 3）根據(jù)土艙壓力數(shù)值，分析判斷開挖面土體壓力 4）多環(huán)壓力統(tǒng)計(jì)分析 5）艙內(nèi)壓力波動范圍（0.2 bar / 0.02Mpa) 6）土體改良與壓力控制的關(guān)系3.2 盾構(gòu)每環(huán)出土量的控制 1）出土量的計(jì)算與掘進(jìn)速度的確定 2）出土速度與掘進(jìn)速度的匹配（主要靠盾構(gòu)司機(jī)的控制來實(shí)現(xiàn)） 3）合理的螺旋輸

14、送機(jī)轉(zhuǎn)速與啟動和停機(jī)時(shí)的技術(shù)問題 4）出土總量的控制（黏土、粉土和沙土及沙礫石應(yīng)有不同）3.3 注漿量的控制 1）注漿量的計(jì)算（120%-180%, 150%？) 2）注漿材料與配比的合理選擇 3）注漿量的計(jì)量與控制 4）漏漿問題與控制措施 5）注漿壓力的合理選擇與控制 6）二次補(bǔ)漿合理時(shí)機(jī)的選擇（穩(wěn)定管片結(jié)構(gòu)與防水）3.4 盾尾間隙的控制和曲線掘進(jìn) 1）盾尾間隙的重要性（主動鉸接與被動鉸接問題） 2）盾尾間隙的設(shè)定原則（盾尾內(nèi)徑、管片外徑及其最小尺寸，均分原則） 3）盾尾間隙的保持（控制在最大與最小之間） 4）盾尾間隙過大與過小的后果：漏漿和管片破裂！（原因分析） 5）曲線（特別是大曲率時(shí)）掘進(jìn)時(shí)的盾尾間隙預(yù)調(diào)整，有利于轉(zhuǎn)彎！ 6）曲線掘進(jìn)與隧道反方向偏移的提前量3.5 管片拼裝（面子問題和結(jié)果問題） 管片的質(zhì)量要合格、型式要正確、運(yùn)輸要控制、安裝要仔細(xì)、位置要準(zhǔn)確、 錯(cuò)臺要小、穩(wěn)定要早，違反規(guī)定