盾構(gòu)法施工講義

1、 1K413031盾構(gòu)機(jī)選型要點(diǎn) 本章內(nèi)容有選擇的學(xué)習(xí) 二、盾構(gòu)類(lèi)型與適用條件 （一）盾構(gòu)類(lèi)型 盾構(gòu)可按照不同的分類(lèi)方法進(jìn)行分類(lèi)。 ( 1 )按開(kāi)挖面是否封閉劃分（見(jiàn)圖1K413031-1)，可分為密閉式和敞開(kāi)式兩類(lèi)。1K413030 盾構(gòu)法施工 ( 2 )按平衡開(kāi)挖面土壓與水壓的原理不同，密閉式盾構(gòu)又可分為土壓式（常用泥土壓式）和泥水式兩種。敞開(kāi)式盾構(gòu)按開(kāi)挖方式劃分，可分為手掘式、半機(jī)械挖掘式和機(jī)械挖掘式三種。 ( 3 )按盾構(gòu)的斷面形狀劃分，有圓形和異型盾構(gòu)兩類(lèi)，其中異型盾構(gòu)主要有多圓形、馬蹄形和矩形。 選擇題考點(diǎn)1K413032盾構(gòu)施工條件與現(xiàn)場(chǎng)布置本條文簡(jiǎn)要介紹盾構(gòu)施工條件選擇和現(xiàn)場(chǎng)布

2、置的要點(diǎn)。一、盾構(gòu)法施工條件(一）盾構(gòu)與盾構(gòu)法施工( 1 )盾構(gòu)是用來(lái)開(kāi)挖土砂類(lèi)圍巖的隧道機(jī)械，由切口環(huán)、支撐環(huán)及盾尾三部分組成，也稱(chēng)盾構(gòu)機(jī)。( 2 )盾構(gòu)法是用盾構(gòu)進(jìn)行開(kāi)挖、掘進(jìn)，并進(jìn)行襯砌作業(yè)從而修建隧道的方法。( 二）盾構(gòu)法施工適用條件選擇題考點(diǎn)( 1 )在松軟含水地層，相對(duì)均質(zhì)的地質(zhì)條件。( 2 )隧道應(yīng)有足夠的埋深，覆土深度不宜小于1 D (洞徑）。隧道覆土太淺，盾構(gòu)法施工難度較大；在水下修建隧道時(shí)，覆土太淺盾構(gòu)施工安全風(fēng)險(xiǎn)較大。( 3 )地面上必須有修建用于盾構(gòu)始發(fā)、接收的工作井位置。( 4 )隧道之間或隧道與其他建（構(gòu)）筑物之間所夾土（巖）體加固處理的最小厚度為水平方向1.0 m

3、 , 豎直方向1.5m。( 5 )從經(jīng)濟(jì)角度講，連續(xù)的盾構(gòu)施工長(zhǎng)度不宜小于300m。二、盾構(gòu)施工現(xiàn)場(chǎng)布置案例考點(diǎn)(二）施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置1. 盾構(gòu)施工的現(xiàn)場(chǎng)平面布置主要包括盾構(gòu)工作井、工作井防雨棚及防淹墻、垂直運(yùn)輸設(shè)備、管片堆場(chǎng)、管片防水處理場(chǎng)、拌漿站、料具間及機(jī)修間、兩回路的變配電間等設(shè)施以及進(jìn)出通道等。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(kāi)始掘進(jìn)，到完成初始掘進(jìn)（通常50100m )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。始發(fā)結(jié)束后要拆除臨時(shí)管片、臨時(shí)支撐和反力

4、架，分體始發(fā)時(shí)還要將后續(xù)臺(tái)車(chē)移入隧道內(nèi)，以便后續(xù)正常掘進(jìn)。接收是指自掘進(jìn)距接收工作井一定距離（通常50100m )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。到達(dá)掘進(jìn)是正常掘進(jìn)的延續(xù)，是保證盾構(gòu)準(zhǔn)確貫通、安全接收的必要階段。從施工安全的角度講，始發(fā)與接收是盾構(gòu)法施工兩個(gè)重要階段。為保證盾構(gòu)始發(fā)與接收施工安全，洞口土體加固施工必須滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。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(kāi)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(kāi)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(kāi)挖洞體范圍內(nèi)的工作井圍護(hù)

5、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(kāi)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(kāi)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?chē)?/p>

6、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(xiàn)與構(gòu)筑物等造成破壞。(三）確定加固方案的方法(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。2012年選擇題1. 注漿法按其原理分為兩種：不改變土顆粒排列，只使注入材料滲透到土顆粒間隙并固結(jié)的滲透注漿法；沿注漿層面地層形成脈狀裂縫，利用注漿材料使土顆粒間隙減小、土體被擠密的擠密注漿法（或劈裂注漿法）。前者適用于砂卵土層，后者適用于低滲透性土層，詳見(jiàn) 1K413044（小導(dǎo)管注漿）。2. 髙壓噴射攪拌法高壓噴射加固材料，使其與被攪動(dòng)的土砂混合，或置換被攪

7、動(dòng)的土砂，形成具有一定強(qiáng)度的改良地層。3. 凍結(jié)工法對(duì)軟弱地層或含地下水土層實(shí)施凍結(jié)，凍結(jié)的土體具有高強(qiáng)度和止水性，特別適用于大斷面盾構(gòu)施工和地下水壓高的場(chǎng)合。三、盾構(gòu)始發(fā)施工技術(shù)(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?chē)貙拥哪Σ磷枇?，二是后續(xù)臺(tái)車(chē)長(zhǎng)度。2013年多選始發(fā)結(jié)束后要拆除臨時(shí)管片、臨時(shí)支撐和反力架，將后續(xù)臺(tái)車(chē)移人隧道內(nèi)，以便后續(xù)正常掘進(jìn)。 (三)洞口土體加固段掘進(jìn)技術(shù)要點(diǎn) ( 2 )安裝盾構(gòu)基座和反力架時(shí)，要確保盾構(gòu)掘進(jìn)方向符合隧道設(shè)計(jì)軸線(xiàn)。 ( 3 )由于臨時(shí)管片（負(fù)環(huán)管片）的橢圓度直接影響盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)管片拼裝精度，因此安裝臨時(shí)管片時(shí)，必須保證其橢圓度，并采取

8、措施防止其受力后旋轉(zhuǎn)、徑向位移與開(kāi)口部位（臨時(shí)管片安裝時(shí)通常不形成封閉環(huán)，在其上部預(yù)留運(yùn)輸通道）變形。 ( 7 )盾構(gòu)盾尾進(jìn)入洞口后，將洞口密封與封閉環(huán)管片貼緊，以防止泥水與注漿漿液從洞門(mén)泄漏。(四)初始掘進(jìn)的主要任務(wù)（案例補(bǔ)充題題考點(diǎn)）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(pán)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)( 1 )盾構(gòu)進(jìn)入到達(dá)掘進(jìn)階段前，要暫停掘進(jìn)，準(zhǔn)確測(cè)量盾構(gòu)坐標(biāo)位置與姿態(tài)，確認(rèn)與

9、隧道設(shè)計(jì)中心線(xiàn)的偏差值。( 2 )根據(jù)測(cè)量結(jié)果制定到達(dá)掘進(jìn)方案。( 3 )繼續(xù)掘進(jìn)時(shí)，及時(shí)測(cè)量盾構(gòu)坐標(biāo)位置與姿態(tài)，并依據(jù)到達(dá)掘進(jìn)方案及時(shí)進(jìn)行方向修正。( 4 )掘進(jìn)至接收井洞口加固段時(shí)，確認(rèn)洞口土體加固效果，必要時(shí)進(jìn)行補(bǔ)注漿加固。( 5 )進(jìn)人接收井洞口加固段后，逐漸降低土壓（泥水壓）設(shè)定值至0MPa，降低掘進(jìn)速度，適時(shí)停止加泥、加泡沫（土壓式盾構(gòu))、停止送泥與排泥（泥水式盾構(gòu))、停止注漿，并加強(qiáng)工作井周?chē)貙幼冃斡^測(cè)，超過(guò)預(yù)定值時(shí)，必須釆取有效措施后，才可繼續(xù)掘進(jìn)。逐漸降壓、降速、停止加泥加泡沫，停止注漿( 6 )拆除洞口圍護(hù)結(jié)構(gòu)前要確認(rèn)洞口土體加固效果，必要時(shí)進(jìn)行注漿加固，以確保拆除洞口圍

10、護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)不發(fā)生土體坍塌、地層變形過(guò)大。1K413034盾構(gòu)掘進(jìn)技術(shù)下面以密閉式盾構(gòu)為例簡(jiǎn)要介紹掘進(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1K413012-5所示， 盾構(gòu)掘進(jìn)控制的目的是確保開(kāi)挖面穩(wěn)定的同時(shí),構(gòu)筑隧道結(jié)構(gòu)、維持隧道線(xiàn)形、及早填充盾尾空隙。因此，開(kāi)挖控制、一次襯砌、線(xiàn)形控制和注漿構(gòu)成了盾構(gòu)掘進(jìn)控制四要素。施工前必須根據(jù)地質(zhì)條件、隧道條件、環(huán)境條件、設(shè)計(jì)要求等，在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定具體控制內(nèi)容與參數(shù)；施工中根據(jù)包括監(jiān)控量測(cè)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)調(diào)整控制參數(shù)，才能確保實(shí)現(xiàn)施工安全、施工質(zhì)量、施工工期與施工成本預(yù)期目標(biāo)。盾構(gòu)掘進(jìn)控制的具體內(nèi)容見(jiàn)表 1K413034。密閉式盾構(gòu)掘進(jìn)控

11、制內(nèi)容構(gòu)成 表1K413034控制要素內(nèi)容開(kāi)挖泥水式開(kāi)挖面穩(wěn)定泥水壓、泥漿性能排土量排土量土壓式開(kāi)挖面穩(wěn)定土壓、塑流化改良排土量排土量盾構(gòu)參數(shù)總推力、推進(jìn)速度、刀盤(pán)扭矩、千斤頂壓力等線(xiàn)形盾構(gòu)姿態(tài)、位置傾角、方向、旋轉(zhuǎn)鉸接角度、超挖量、蛇行量注漿注漿狀況注漿量、注漿壓力注漿材料稠度、泌水、凝膠時(shí)間、強(qiáng)度、配比一次襯砌管片拼裝錯(cuò)臺(tái)量、橢圓度、螺栓緊固扭矩防水漏水、密封條壓縮量、裂縫隧道中心位置偏差量、直角度二、開(kāi)挖控制開(kāi)挖控制的根本目的是確保開(kāi)挖面穩(wěn)定。土壓式盾構(gòu)與泥水式盾構(gòu)的開(kāi)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

12、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。 (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（選擇題考點(diǎn)）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（7 5 m以下的粉土與黏土）含量3 0 %以上的土砂，塑性流動(dòng)性滿(mǎn)足要求。在細(xì)顆粒含量低于3 0 %、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。 改良材料必須具有流動(dòng)性、易與開(kāi)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(shù)脂系和水溶性高分子系四類(lèi)（我國(guó)目前常用前兩類(lèi)），可單獨(dú)或組

13、合使用。 2011年二建案例考點(diǎn) (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(kāi)挖面形成泥膜或滲透區(qū)域，幵挖面土體強(qiáng)度提高，同時(shí)泥漿壓力平衡了開(kāi)挖面土壓和水壓，達(dá)到了開(kāi)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、p H 值、過(guò)濾特性和含砂率。 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(xiàn)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

14、標(biāo)準(zhǔn)（A 型）管片開(kāi)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。 3. 盾構(gòu)千斤頂操作 拼裝時(shí)，若盾構(gòu)千斤頂同時(shí)全部縮回，則在開(kāi)挖面土壓的作用下盾構(gòu)會(huì)后退，開(kāi)挖面將不穩(wěn)定，管片拼裝空間也將難以保證。因此，隨管片拼裝順序分別縮回盾構(gòu)千斤頂非常重要。 4. 緊固連接螺栓 先緊固環(huán)向（管片之間）連接螺栓，后緊固軸向（環(huán)與環(huán)之間）連接螺栓。采用扭矩扳手緊固，緊固力取決于螺栓的直徑與強(qiáng)度。 5. 楔形管片安裝方法楔形管片安裝在鄰接管片之間，為了不發(fā)生管片損傷、密封條剝離，必須充分注意正確地插入楔形管片。為方便插入楔形管片，可裝備能將鄰接管片沿徑向向外頂出的千

15、斤頂，以增大插入空間。拼裝徑向插入型楔形管片時(shí)，楔形管片有向內(nèi)的趨勢(shì)，在盾構(gòu)千斤頂推力作用下，其向內(nèi)的趨勢(shì)加劇。拼裝軸向插入型楔形管片時(shí)，管片后端有向內(nèi)的趨勢(shì)，而前端有向外的趨勢(shì)。6. 連接螺栓再緊固一環(huán)管片拼裝后，利用全部盾構(gòu)千斤頂均勻施加壓力，充分緊固軸向連接螺栓。盾構(gòu)繼續(xù)掘進(jìn)后，在盾構(gòu)千斤頂推力、脫出盾尾后土（水）壓力的作用下襯砌產(chǎn)生變形，拼裝時(shí)緊固的連接螺栓會(huì)松弛。為此，待推進(jìn)到千斤頂推力影響不到的位置后，用扭矩扳手等，再一次緊固連接螺栓。再緊固的位置隨隧道外徑、隧道線(xiàn)形、管片種類(lèi)、地質(zhì)條件等而不同。(三）管片拼裝誤差及其控制盾構(gòu)糾偏應(yīng)及時(shí)連續(xù)，過(guò)大的偏斜量不能采取一次糾偏的方法，糾偏

16、時(shí)不得損壞管片，并保證后一環(huán)管片的順利拼裝。(四）楔形環(huán)的使用除盾構(gòu)沿曲線(xiàn)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。 （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

17、)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。選擇題或者案例補(bǔ)充(二）注漿材料的性能多選題考點(diǎn)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?。? 6 )阻水性高；( 7 )適當(dāng)?shù)酿ば裕苑乐箯亩芪猜{或向開(kāi)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(kāi)

18、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(chēng)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。一般盾構(gòu)直徑大，或在沖積黏性土和砂質(zhì)土中掘進(jìn)，多采用同步注漿；而在自穩(wěn)性好的軟巖中，多采取后方注漿方式。(四）二次注漿二次注漿是以彌補(bǔ)一次注

19、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?chē)貙铀沙诜秶鷶U(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、隧道的線(xiàn)形控制線(xiàn)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(xiàn)線(xiàn)形順滑，且位于偏離設(shè)計(jì)中心線(xiàn)的容許誤差范圍內(nèi)。2012年單選(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(xiàn)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、盾尾間隙和襯砌置等?；谏鲜鰷y(cè)量結(jié)果，

20、作圖畫(huà)出盾構(gòu)及襯砌與設(shè)計(jì)中心線(xiàn)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。(二）方向控制掘進(jìn)過(guò)程中，主要對(duì)盾構(gòu)傾斜及其位置以及拼裝管片的位置進(jìn)行控制。盾構(gòu)方向（偏轉(zhuǎn)角和傾角）修正依靠調(diào)整盾構(gòu)千斤頂使用數(shù)量進(jìn)行。若遇硬地層或曲線(xiàn)掘進(jìn)，要進(jìn)行大的方向修正場(chǎng)合，須采用仿形刀向調(diào)整方向超挖。此時(shí)，盾尾間隙減小，管片拼裝困難，為確保盾尾間隙，必須進(jìn)行方向修正。盾尾間隙大大減小的情況下，要拼裝楔形環(huán)管片，以確保盾尾間隙。盾構(gòu)轉(zhuǎn)角的修正，可采取刀盤(pán)向盾構(gòu)偏轉(zhuǎn)同一方向旋轉(zhuǎn)的方法，利用產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)反力進(jìn)行修正。1K413035盾構(gòu)法施工地層變形控制措施本條以密閉式盾構(gòu)為主簡(jiǎn)要介紹盾構(gòu)施工地層變形其控制措施。一

21、、近接施工與近接施工管理( 1 )新建盾構(gòu)隧道穿越或鄰近既有地下管線(xiàn)、交通設(shè)施、建（構(gòu)）筑物（以下簡(jiǎn)稱(chēng)既有結(jié)構(gòu)物）的施工被稱(chēng)為近接施工。在城市中近接施工不可避免，且隨著地下空間的開(kāi)發(fā)利用會(huì)日益增多。因此，盾構(gòu)施工必須考慮控制影響區(qū)域的地層變形，采取有效的既有結(jié)構(gòu)物保護(hù)措施。與明挖基坑的既有管線(xiàn)保護(hù)類(lèi)似 ( 2 )近接施工管理： 1) 盾構(gòu)近接施工會(huì)引發(fā)地層變形，對(duì)既有結(jié)構(gòu)物會(huì)造成不同程度的有害影響；因此有必要采取系統(tǒng)性措施控制地層變形以保護(hù)既有結(jié)構(gòu)物。首先，應(yīng)詳細(xì)調(diào)查工程條件、地質(zhì)條件、環(huán)境條件（即既有結(jié)構(gòu)物現(xiàn)況與安全要求），在調(diào)查的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析與預(yù)測(cè)、制定防護(hù)措施；其次，制定專(zhuān)項(xiàng)施工方案；

22、最后，施工過(guò)程中通過(guò)監(jiān)控量測(cè)反饋指導(dǎo)施工而確保既有結(jié)構(gòu)物安全。與明挖基坑管線(xiàn)構(gòu)筑物調(diào)查方案相同 2）近接施工管理流程圖（了解） 3 ) 近接施工的管理措施： 監(jiān)控量測(cè)管理系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、監(jiān)測(cè)方法、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的反饋方法。管理措施不作為考試重點(diǎn)，相關(guān)的具體技術(shù)措施后面有介紹，是考試重點(diǎn) 二、地層變形與既有結(jié)構(gòu)物變位及變形 (一) 地層變形原因 地層變形的主要原因大致分條件因素和直接因素兩類(lèi)。 （1）條件因素主要有：覆土厚度、盾構(gòu)直徑、隧道線(xiàn)形、襯砌背后間隙、襯砌種類(lèi)等。 （2）直接原因由盾構(gòu)掘進(jìn)引發(fā)，主要有開(kāi)挖面失穩(wěn)、地下水位降低、推力過(guò)大、頻繁糾偏、洞體土層失穩(wěn)、盾體與洞體的摩擦力、襯砌背后產(chǎn)生間

23、隙、注漿壓力、襯砌變形、襯砌漏水等。雖然地層變形的直接原因有很多，但大體可以分為以下4類(lèi)：1）地層應(yīng)力釋放產(chǎn)生的壓縮變形，導(dǎo)致地層反力降低；2）土壓增大產(chǎn)生的壓縮變形，導(dǎo)致垂直土壓增大或地層反力降低；3）附加土壓產(chǎn)生的彈塑性變形，導(dǎo)致作用土壓增大；4）伴隨土的物理性能變化產(chǎn)生的彈塑性變形以及徐變變形，導(dǎo)致地層承載能力的降低。（二）地層變形機(jī)理（1）盾構(gòu)掘進(jìn)通過(guò)某一斷面的地層變形時(shí)間曲線(xiàn)與盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中所處的位置相關(guān)。如圖1K413035-2所示，某一斷面地層變形的變形-時(shí)間曲線(xiàn)劃分為5個(gè)階段，各階段變形原因不同，變形機(jī)理各異。 ( 2 )某一斷面地層變形的第1 階段：發(fā)生在盾構(gòu)到達(dá)該斷面之前，

24、主要表現(xiàn)為地下水位降低產(chǎn)生固結(jié)沉降。第2 階段: 盾構(gòu)通過(guò)該斷面前，若盾構(gòu)控制土壓（泥水壓）不足或過(guò)大，則開(kāi)挖面正前方土體彈塑性變形引起地層沉降或隆起。第3 階段：發(fā)生在盾構(gòu)通過(guò)該斷面時(shí)，由于超挖、糾偏、盾構(gòu)外周與周?chē)馏w的摩擦等原因而發(fā)生地層沉降或隆起。 第4 階段;：盾構(gòu)通過(guò)該斷面后產(chǎn)生的彈塑性變形；若襯砌背后與洞體的空隙填充不及時(shí)造成地層應(yīng)力釋放，則土體的彈塑性變形引起地層沉降；若襯砌背后的填充注漿壓力過(guò)高，則附加土壓引發(fā)地層隆起。第5 階段：盾構(gòu)通過(guò)該斷面后長(zhǎng)時(shí)間地發(fā)生后續(xù)沉降，主要由于盾構(gòu)掘進(jìn)造成的地層擾動(dòng)、松弛等引起，在軟弱黏性土地層中施工表現(xiàn)最為明顯，而在砂性土或密實(shí)的硬黏性土中

25、施工基本不發(fā)生。三、盾構(gòu)掘進(jìn)地層變形控制措施由于盾構(gòu)掘進(jìn)地層變形各階段的機(jī)理不同，因此必須有針對(duì)性地采取控制措施。(一）前期沉降控制( 1 )前期沉降控制的關(guān)鍵是保持地下水壓。( 2 )保持地下水壓措施： 1) 合理設(shè)定土壓（泥水壓）控制值并在掘進(jìn)過(guò)程中保持穩(wěn)定，以平衡開(kāi)挖面土壓與水壓。 2) 保持開(kāi)挖面土壓（泥水壓）穩(wěn)定的前提條件：對(duì)于土壓式盾構(gòu)是泥土的塑流化改良效果，應(yīng)根據(jù)地層條件選擇適宜的改良材料與注入?yún)?shù)；而對(duì)于泥水式盾構(gòu)則是泥漿性能，應(yīng)根據(jù)地層條件選擇適宜的泥漿材料與配合比。 3) 防止地下水從刀盤(pán)主軸密封、鉸接密封、盾尾以及拼裝好的襯砌結(jié)構(gòu)滲入。為此，應(yīng)保持盾構(gòu)刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)、鉸接、盾尾

26、等部位密封完好，保證盾尾密封油質(zhì)注入壓力與注入量，管片密封與拼裝質(zhì)量滿(mǎn)足規(guī)范要求。 4) 土壓式盾構(gòu)在地下水位高且滲透性好的地層掘進(jìn)時(shí)，采取有效的防噴涌措施，以防止地下水從螺旋輸送機(jī)涌入。 (二）開(kāi)挖面前沉降（隆起）控制 ( 1 )開(kāi)挖面前沉降（隆起）控制的主要措施是土壓（泥水壓）管理，真正實(shí)現(xiàn)土壓(泥水壓）平衡。 ( 2 )通常采取的措施有： 1) 合理設(shè)定土壓（泥水壓）控制值并在掘進(jìn)過(guò)程中保持穩(wěn)定，以平衡開(kāi)挖面土壓與水壓。 2 ) 保持開(kāi)挖面土壓（泥水壓）穩(wěn)定的前提條件：同1K413035中三、（一）（2) 2) 3 ) 加強(qiáng)排土量控制。 4 ) 對(duì)于土壓式盾構(gòu)，必要時(shí)還應(yīng)對(duì)盾構(gòu)推力、推進(jìn)

27、速度、刀盤(pán)扭矩等盾構(gòu)參數(shù)進(jìn)行控制。(三）通過(guò)時(shí)沉降（隆起）控制通過(guò)時(shí)沉降（隆起）控制措施主要有2 種：( 1 )控制好盾構(gòu)姿態(tài)，避免不必要的糾偏作業(yè)。出現(xiàn)偏差時(shí)，應(yīng)本著“勤糾、少糾、適度”的原則操作。在較硬地層中掘進(jìn)的場(chǎng)合，糾偏時(shí)或曲線(xiàn)掘進(jìn)時(shí)需要超挖，應(yīng)合理確定超挖半徑與超挖范圍，盡可能減少超挖。(2) 土壓式盾構(gòu)在軟弱或松散地層掘進(jìn)時(shí)，盾構(gòu)外周與周?chē)馏w的黏滯阻力或摩擦力較大時(shí)，應(yīng)采取注漿減阻措施。(四）尾部空隙沉降（隆起）控制尾部空隙沉降（隆起）控制的關(guān)鍵是采用適宜的襯砌背后注漿措施，主要有：( 1 )用同步注漿方式，及時(shí)填充尾部空隙。( 2 )根據(jù)地質(zhì)條件、工程條件等因素，合理選擇單液注

28、漿或雙液注漿，正確選用注漿材料與配合比，以便拼裝好的襯砌結(jié)構(gòu)及時(shí)穩(wěn)定。( 3 )加強(qiáng)注漿量與注漿壓力控制。( 4 )及時(shí)進(jìn)行二次注漿。 (五）后續(xù)沉降控制后續(xù)沆降主要在軟弱黏性土地層中施工時(shí)發(fā)生，主要控制措施是：( 1 )盾構(gòu)掘進(jìn)、糾偏、注漿等作業(yè)時(shí)，盡可能減小對(duì)地層的擾動(dòng)。( 2 )若后續(xù)沉降過(guò)大不滿(mǎn)足地層沉降要求，可采取向特定部位地層內(nèi)注漿的措施。四、既有結(jié)構(gòu)物保護(hù)措施（一）按實(shí)施對(duì)象劃分近接施工中既有結(jié)構(gòu)物保護(hù)措施( 1 ) 盾構(gòu)施工措施；( 2 ) 對(duì)既有結(jié)構(gòu)物采取措施;( 3 )盾構(gòu)隧道與既有結(jié)構(gòu)物之間采取措施。（三）對(duì)既有結(jié)構(gòu)物采取的措施對(duì)既有結(jié)構(gòu)物采取的措施通常有結(jié)構(gòu)物加固、下部

29、基礎(chǔ)加固及基礎(chǔ)托換三類(lèi)。結(jié)構(gòu)物加固包括墻體加固、增設(shè)閉合框架加固、增加支撐等方式，以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)物本身抵抗變形的能力。下部基礎(chǔ)加固有加固樁、網(wǎng)狀樁和錨桿等方法，以提高結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的抗變形能力?；A(chǔ)托換是用新的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)替換受施工影響的結(jié)構(gòu)物下部基礎(chǔ)。（四）新建隧道與既有結(jié)構(gòu)物之間采取的措施 新建隧道與既有結(jié)構(gòu)物之間采取的措施主要有三種： ( 1 )盾構(gòu)隧道周?chē)貙蛹庸蹋ㄈ鐖D1K413035-3所示）； ( 2 )既有結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)地層加固； ( 3 )隔斷盾構(gòu)掘進(jìn)地層應(yīng)力與變形。 1. 盾構(gòu)隧道周?chē)貙蛹庸?盾構(gòu)隧道周?chē)貙蛹庸痰哪康氖翘岣咧車(chē)馏w強(qiáng)度，以減小盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)對(duì)周?chē)貙拥臄_動(dòng)，使加固區(qū)以外的地層不產(chǎn)生松弛，從而保護(hù)既有結(jié)構(gòu)物。通常采用的方法有：注漿加固、高壓噴射攪拌等。 2. 既有結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)地層加固 既有結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)地層加固，是以提高結(jié)構(gòu)物地基承載力、減小結(jié)構(gòu)物地基變形為目的。通常采用的方法同樣是：注漿加固、高壓噴射攪拌等。 3. 隔斷盾構(gòu)掘進(jìn)地層應(yīng)力與變形 隔斷盾構(gòu)掘進(jìn)地層應(yīng)力與變形，就是在盾構(gòu)隧道與既有結(jié)構(gòu)物之間構(gòu)筑剛性好的構(gòu)造體，以隔斷地層變形對(duì)既有結(jié)構(gòu)物的影響。通常的方法就