穿黄输水隧洞盾构施工进出洞地基加固技术研究
盾构进出洞地基加固
第一章盾构进、出洞地基加固方法概述一、盾构进、出洞地基加固土层描述盾构进、出洞地基加固是指天然地层土不能满足工程施工需要而必须采取工程措施加以改良的一种工程技术，其目的利用各种工艺方法对地基土进行加固，用以提高地基的抗剪切强度，降低地基的压缩性同，改善地基的透水特性，改善地基的动力特性和改善特殊土的不良地基特性以确保盾构过出洞的安全性，降低盾构隧道施工的风险。
上海地区与城市建设直接有关的是上部70m左右的土层，自上而下分为三个压缩层，其主要特点如下：表层人工填土下面，在不少地区有各种大、深度不同的暗浜，浜土大多是呈流塑状态的黑色淤泥，有臭味。
这种暗浜在市政地下工程与上部建筑施工前需认真勘测清楚并采用地基加固或其他方式来进行处理。
在大致20m深度范围内普通分布有层厚不同的淤泥质粘土层，这层土的塑性指数1p为20左右，液限W1＝40～50％，塑限W P=20~25%,r＝17～17.5KN/m3,孔隙比常大于1.3压缩系数a0.1～0.2在1MPa-1左右，不排水抗剪强度Su＝10～30KPa，灵敏度为3～5。
这层土的强度低、变形大，常造成工程的地基整体稳定性不够，产生过大的沉降或不均匀沉降上海地区的地基加固大都是针对这层土而进行的。
在大致35m深度范围内的淤泥质粘土、淤泥质粉质粘土层中普遍夹有薄层粉砂或厚度不等的粉砂层，使上海地区土层的水平渗透系数比垂直向大二个数量级。
这个特点使其在暴露状态容易产生不同程度的流砂现象，也使得上海的粘性土层中进行井点降水成为可能。
其土层描述以及物理特征详见表1-01和表1-02。
上海地区土层描述二、地基加固方法选择的因素盾构进、出洞地基加固的核心是处理方法的正确选择与实施。
而对某一工程来讲，在选择处理方法时需要综合考虑各种影响因素，如地基土的类别、加固深度、周围环境条件、材料来源、施工工基、施工队伍技术素质与施工技术条件、设备状况和经济指标等。
对地基条件复杂、需要应用多种处理方法的重大项目还要详细调查施工区内地形及地质成因、地基成层状况、软弱土层厚度、不均匀性和分布范围、持力层位置及状况、地下水情况及地基土的物理和力学性质；施工中需考虑对场地及邻近建筑物可能产生的影响、占地大小、工期及用料等。
浅析南水北调中线穿黄河盾构隧洞施工应注意的地质问题
５结语
在穿黄工程河段，曾先后研究过５条线路，各线路工程地质条件基本相似，存在的主要工程地质问题 相同。不存在有害气体等其他影响盾构施工的因素。 盾构机诞生以来，其施工的安全性、对各种地层的适应性、处理各种复杂地质问题的有效性已在国内 外诸多隧洞施工中得到验证。针对穿黄工程中的上述地质问题，选用合适的机型可以解决不均匀地层中的
方解石７０％～８０ ｏＡ，石英、长石粉砂粒２０％～３０％
９
流纹岩 石英砂岩 石英砂岩 角闪 安山岩
７５
基质８０％～８５％，斑晶（石英１０％，钾长石６ ｏＡ，斜长石４％） 石英９０％，微量长石、岩屑，硅质胶结物１０％ 石英８５％，长石３％，硅质胶结物１０％～１５％ 斑晶５５％（角闪石１５％，中长石４０％），基质４５％（斜长石微晶１５％，针状 角闪石＋绿泥石５％，碳酸盐５％，玻璃质１５％）
２０～７０ 安山岩
ＹＺＫ３ ２
石英砂岩 长石砂岩
５０～８０
３
５０
４
长石砂岩 长石石英
１５
磁铁矿１％
２５
５
砂岩
ＺＫ７９ ６
石英８０％，长石１５％，钙质胶结物５％ 石英９５％，微量长石和硅质胶结物 石英、长石粉砂粒６５％，黏土矿物（高岭石和水云母）３５％，微量钙质胶结
物
石英砂岩
２０
７
粉砂岩
３０
８
灰岩
２５
３．２
第三系基岩裂隙水
基岩孔隙裂隙水赋存于第三系胶结不良的砂岩、砂砾岩中，因黏土岩阻隔作用而表现为多层含水层，
并因胶结程度的差异而表现出富水程度及透水性的变化。该含水层水量较丰富，其补给、排泄均为地下径 流，是目前南岸邙山一带供水的主要取水层。胶结砂岩与粉砂岩单位吸水量为０．０１ｔ０．０８Ｌ／ｍｉｎ，具弱透 水性；松散砂岩具中等一强透水性，渗透系数为ｉ×１０～ｃｍ／ｓ。孔隙水压力观测表明，砂岩中的地下水位 较第四系砂层中的潜水位低约５ｍ。
盾构隧道进出洞地基加固处理
盾构隧道进出洞地基加固处理【摘要】通过对上海市某地铁盾构进洞中所遇到的问题和处理措施的研究,说明目前盾构进出洞中普遍存在的问题,并对相应的地基加固措施进行一定的比较和分析,指出了进洞土体为砂土时应注意的问题及相应的补救措施,并进一步提出了采用高压旋喷作为地基加固手段的缺陷。
【关键词】地基加固,槽壁,高压旋喷引言目前,地下工程的建设正在如火如荼的进行中,其中,又以地铁的建设尤为突出,正是因为它的高风险性,所以才给予了高度的重视。
盾构进出洞土体的加固方法有降水法、注浆法、深层搅拌桩法、SMW法、高压喷射搅拌桩法、冻结法[1],此外还有双重钢板法和开挖回填法等。
但是各种地基加固方法都有其优缺点,一般的进出洞都是采取其中的一两种方法对地基进行加固[2],而上海市某地铁车站盾构进洞时却先后采用了三种地基加固方法,情况比较罕见。
1、车站接收井处地质情况与周围环境情况1.1 车站接收井处地质情况盾构进洞时所处土层为②3-2层灰色砂质粉土和④层淤泥质黏土,总体来说土层含水量大、透水性高,②3-2层灰色砂质粉土层含水量、孔隙比相对较小,且强度较高、压缩性低、渗透性好,在受到施工扰动时,土体结构极易发生破坏;④层淤泥质黏土,含水量大、孔隙比大,呈流塑~软塑状态,且强度低、压缩性高、渗透性弱、灵敏度高。
1.2 车站出入洞口管线情况在基坑外由内向外依次布置有DN500中压煤气管(0.6)、DN300低压煤气管(0.5)、DN300自来水管(0.6)共6根地下管线,距基坑距离2.5 m~5.5 m,埋深均在1 m以内,所有管线全部位于旋喷加固区域范围内,对周围环境的保护要求较高。
2、洞口地基加固2.1 车站出入洞口最初地基加固车站北端头井进出洞区域土体采用三重高压旋喷桩进行加固,旋喷桩加固土体按设计桩径1 200 mm,桩中心间距1 000 mm布置,桩搭接200 mm;排间距900 mm,排间搭接300 mm,排间错位500 mm,呈梅花状布置。
盾构隧道水中进洞施工技术
盾构隧道水中进洞施工技术【摘要】本论文首先对盾构方法的介绍进行了说明，然后分析了盾构隧道水中进洞施工中存在的问题，最后论文详细阐述了盾构隧道水中进洞施工技术。
【关键词】盾构隧道，水中进洞，施工技术一、前言随着当今施工水平的不断提高，施工中对盾构隧道水中进洞施工技术的要求也日渐提高。
因此，如何积极采用科学的施工技术，不断完善施工技术管理就成为当前一项十分紧迫的任务。
二、盾构隧道的介绍采用盾构法建造隧道或各种地下管道，一般是在预先建造好的工作井内进行盾构的安装、调试和试运转，并将其准确地搁置在符合TRANBBS设计轴线的基座上，待所有施工准备工作就绪后，开始沿设计轴线向地层内掘进施工，当盾构将要到达终点时，应准确测定盾构的现状位置，并调整和控制其的姿态，使盾构正确无误地进入预先建造安装好的接收井内的基座上。
盾构的进出洞工序是盾构法建造隧道的关键工序，该工序施工技术的优劣将直接影响到建成后隧道或管道的轴线质量、进出洞口处环境保护的成效及工程施工的成败。
盾构的进出洞施工技术必须根据工程所处地层的土质、水文、环境条件和环境保护要求的等级而制定，如何科学、合理地运用各种不同的进出洞技术，使其符合各工程的特定工况条件要求。
三、盾构隧道水中进洞施工中存在的问题1、高水压问题在高水压条件下盾构施工，必须能够防止地层发生突涌水而引起地层坍塌；盾构机必须具有很好的密封性能，包括主轴承的密封、盾尾密封和铰接密封等；管片结构要有良好的密封防水性能；此外，在需要停机检查、更换刀具时具有足够的可靠、可行的安全措施。
2、软硬不均地层问题盾构一般适用于软土施工，当地层较硬时掘进比较困难，效率较低；地层软硬不均匀对刀盘、刀具也有不利影响，磨损加大甚至出现非正常损坏；并且对盾构行进姿态控制也会造成不利影响。
3、洞门处土体涌入井内洞口封门拆除后，井外土体不能自立，井内洞圈的密封装置还不能阻挡洞外的土体，所以洞口外土体随之进入井内，造成地面沉陷，影响附近地下管线和地面建筑物的安全使用，如情况严重，则造成井下无法施工。
南水北调中线穿黄隧洞盾构施工中特殊情况的技术对策研究
１ 穿 黄 隧 洞 工 程概 况
穿黄 隧洞 工程位 于河 南省 郑州 市辖 区 内的黄 河
上游 ，南岸 为邙 山低 丘 ，黄河 主流 紧贴 而过 ，北 岸
过 黄 河隧 洞 穿 越 的 主 要 地 层 为 Ｑ２ 质 壤 土 、 粉
Ｑ 砂层 和砂 砾 （ 砾 ）石 层 。根据 隧洞 围 土 组成 泥 可划 分为 三种类 型 ：单一 粘 土结构 ，长 １ ８ ｍ￣上 １５ 砂下 土结 构 ，长 １ ９ ｍ；单 一砂 土结构 ，长 ８ ５ ３０ ７ ｍ。 隧洞 开挖 范 围内 ，Ｑ。 粉质 壤土 粘粒 含 量 ８ ～ ２ ；Ｑ４中砂 、粗砂渗透系数为 ｉ ０。 Ｘｌ－ｃ ／ ， ９ １ Ｘｌ ￣ｉ ０。ｎ ｓ － ， 砂砾 石层 渗 透 系数 为 ｉ ０ ｃ ｓ ｉ ０ 。ｍ／ 。 １ ｍ／ ￣ ×１ ＿ ｃ ｓ Ｘ
【 关键 词】 南 水 北 调 穿 黄 隧 洞 盾 构施 工 技 术难 点 对策 研 究 【 图分类号】 中 Ｔ ７ ． 【 Ｖ６ ２ １ 文献 标 识 码】 Ａ 【 章 编 号 】 １ ７ － ２ ６ （０ ６ ４ ｏ ８ ６ 文 ６ ２ ４ ９ ２ ０ ）Ｏ —０ １ 一Ｏ
地 下 连续 墙 ，内 径 １ ｍ，厚 度 １ ２ ５ ． ｍ，墙 深 ５ ｍ； ７
期 的关键 。隧洞 穿 越黄河 河 床覆盖层 ，采 用先 进 的
盾构 法施 工 ，通过 南岸 、北 岸砂层 中修 筑施 工 。工 程规 模 巨大 ，地质 条件 复杂且 掘进 距离 长 ，技 术 复 杂 ，施工 难 度 高 ，施 工 中 存 在 着 较 大 的风 险 和 困 难 。因此 ，必 须针 对穿 黄工 程地 质条件 工程 设计 和
着 较 大 的风 险 和 困难 。因 此 ，必 须 针 对 穿 黄 工 程 地 质 条 件 、工 程 设 计 和 要 求 ， 对 盾 构 施 工 中可 能 出现 的 特 殊 情
盾构技术与穿黄隧洞施工
盾构技术与穿黄隧洞施工摘要：简要介绍了盾构施工技术及其在国内外的发展应用，以及南水北调中线穿黄隧洞工程的施工方案，针对穿黄隧洞工程实施应注意的几个问题提出了建议。
关键词：盾构技术；穿黄隧洞；施工中图分类号：TU352文献标识码：A文章编号：1672－683(2004)06－0041－031盾构施工技术及其发展应用盾构技术是目前国内外较为广泛采用的软土地基中隧洞机械化开挖的施工技术。
由于盾构法在施工技术上的不断改进，机械化、自动化程度越来越高，对地层的适应性也越来越好，在建造城市地铁、穿越江河湖泊的公路和铁路隧道或水工隧道中，盾构法往往因其安全可靠、经济合理而得到广泛采用。
盾构法施工的概貌如图1所示。
它的主要方法是：先在隧道一端建造竖井或基坑，以供盾构机安装就位，然后从竖井或基坑的墙壁预留孔处出发，在地层中沿设计轴线向另一竖井或基坑的设计预留孔洞推进。
盾构推进中的地层阻力通过盾构千斤顶传至盾尾的预制衬砌，再传到竖井或基坑的后靠壁上。
盾构外壳是一个能支承地层压力，又能在地层中推进的钢简结构，其直径大于隧道衬砌直径。
盾构机前部设置各种类型的支撑和开挖装置，尾部是具有一定空间的壳体，周边装有掘进所需的千斤顶。
盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装一环衬砌，并及时向衬砌环外周的空隙中注浆，防止隧道及地面下沉。
在推进过程中不断从开挖面排出适量的土方。
盾构施工适用于软土地区埋深大的隧道工程，可穿越江河、湖泊、海底、地面建筑物和地下管线密集区的下部。
盾构隧道掘进机器人得以应用并不断地发展，除不断完善软土隧道掘进机(即盾构)及应用技术，又开发出能够适应岩石地层施工的岩石隧道掘进机及应用技术。
到目前为止，隧道掘进机已经发展到比较高的水平，并且在工程应用中获得了满意效果。
随着地下空间的开发，盾构技术已广泛地应用于软土层的地铁、隧道、市政管道等工程领域。
为适应不同工程的需要，盾构机的形式也越来越多，目前常用的有半机械式、机械式、土压平衡式、泥水加压式、加泥式等，并已生产了断面为圆形、矩形、双圆、三圆、球型盾构、子母盾构等，尺寸也从直径0.2m～18m。
穿黄隧洞大型超深竖井结构加固与防水设计
在 槽 孔 坍 塌 、 段 开 衩 、 段 问 夹泥 等 问题 ； 内衬 施 工 过 程 中 ， 下 连 续 墙 存 在 抗 踢脚 稳 定 、 段 间 漏 水 等 问 槽 槽 在 地 槽
题； 工作 井 进 出洞 部 位 外 侧 水 头 高 ， 层 为铁 板 砂 ， 构 进 出 洞 封 水 问题 突 出 ； 下连 续 墙 与基 岩 之 间 为 透 水 地 盾 地
中砂 层 ， 坑 下 部 防 渗 依 托 层 厚 度 不 足 ， 基 工作 井 在 盾 构 机 施 工期 抗 浮 稳 定 难 以 满足 要 求 ； 内衬 在 盾 构 进 出洞 处
结 构 受 力 复 杂 。 为 此 ， 对 工 作 竖 井 展 开 全 面 的 结 构 加 固与 防水 研 究后 ， 出 了地 下连 续墙 下接 帷 幕 、 外 灰 在 提 墙 浆墙 、 井底 适 时 加 固 、 段 间 辅 助 防 渗 、 部 槽 段 槽 壁 加 固、 口加 固 、 封 等 一 整 套 综 合 措 施 ， 工 程 成 功 建 槽 局 洞 水 为
２ １ 竖 井 围护 结 构 ．
２． ． 竖 井 围 护 结 构 型 式 １１
竖 井 防护标 准 为施 工期 ２ ０ａ一 遇 洪水 ， 相应 洪 峰
高边 坡 ， 黄河水 中修建 ， 井上 部为 Ｑ 粉细 砂层 ， 在 竖 ： 中
下部 为 Ｑ 粉质 壤 土层 ， ， 院长 ， 授 级 高级 工程 师 ， 要 从 事 水 电 工 程 设 计 与 管理 工作 。Ｅ—ｍ ｉ ｘｅｉ ｇｏ ｇ ｃ ｓ ．ｏ ．ｎ 谢 男 副 教 主 ａｌ ｉ ａ ｒｎ ＠ ｊ ｊ ｃｒ ｃ ： ｘｎ ｗｙ ｎ
１２ ７ｍ， 下水 位 ９ ． ９ ． 主 要 穿越 Ｑ 和 Ｑ ０ ． 地 ８ ７～ ９ ５ ｍ， ： ：
盾构进出洞洞门加固方案
盾构进出洞洞门加固方案盾构进出洞加固设计采用管棚注浆，可采用跟踪注浆技术，便于在施工过程中跟踪注浆，并每次注浆后及时冲洗袖阀管，以便下次注浆使用。
管棚注浆指标：管棚注浆浆液为水泥浆液，初拟参数：水泥浆液水灰比0.8:1~1:1，注浆压力：采用0.2~0.4mPa，施工中应根据地质情况，并通过试验确定相关施工参数。
加固后地层的无侧限抗压强度应不小于1Mpa,若达不到要求，则需要进行补注浆液。
盾构洞门加固段采用Φ108大管棚作为加固的主要形式，利用车站或区间工作井明挖基坑作管棚工作室。
管棚工作室可根据施工机具设施及施工工艺要求调整设计。
盾构施工给前搭设管棚，管棚布置如图所示，管棚上边缘紧贴洞门钢环内侧，钢管环向中心间距400mm根据地质适当调整，以保证盾构机顺利出洞，外插角约1°。
钢管采用Φ108mm，壁厚6mm的无缝钢管，管棚分节为5m*3=15m。
两节之间用丝扣连接，丝扣螺纹长度段大于150mm。
相邻两根钢花管的接头要错接，其错接长度不小于1m。
钢管上钻注浆孔，孔径Φ10mm,孔间距200mm，呈梅花型布置。
钢管尾部（孔口段）2.0m，不钻花孔作为注浆段。
从管棚导向管按设计钻孔，钻孔时将钢管随钻头一起钻入地层中，当达到设计深度后停机，钻头用长约150mm的Φ121的钢管，并在钢管一端管口焊接合金制成。
钻头与钢管、钢管与钢管之间用丝扣连接。
向管棚钢管内注浆，注浆顺序先下后上，全孔可采用后退分段注浆方式。
1大管棚加固施工1.1大管棚加固施工设计要求1、管棚布置如图1-1所示范围。
管棚孔口位置沿隧道拱部开挖轮廓线外200mm布置，钢管环向中心间距400mm，外插角约1-2°。
设计要求需要进行19根大管棚钻孔、注浆施工，钻机平台位置可根据机具及工艺情况确定。
图1.1-1 管棚打设布置图2、钢管采用Φ108mm，壁厚6mm的无缝钢管，单个管棚长为15m，分节按照，管棚分节为：3×5=15m。
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Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
武汉大学学报（工学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｖ０１．４０ Ｎｏ．４ Ａｕｇ．２００７
文章编号：１６７１ ８８４４（２００７）０４—００８１—０４
穿黄输水隧洞盾构施工进出洞地基加固技术研究
陈悦华１，肖劲松２，赵锋３
（Ｉ．武汉大学土木建筑工程学院，湖北武汉４３００７２ ２．武汉大学后勤集团．湖北武汉４３００７２ ３．长江勘测规划设计研究院 湖北武汉４３００１０）
ｓｏｉｌ ｏｆ ｔｈｅ ｎｏｒｔｈ ｔｕｎｎｅｌ
ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ
ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｉｓ ａｌｓｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｚｏｎｅ，ｔｈｅ ｗｉｄｔｈ ｏｆ ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ
ｃａｎ
的公式：
４６２．６９
ｋＮ・ｍ
式中：Ｒ为塑性体松动固半径，ｒｏ；ｙ为复合土层平 均容重，Ｎ／ｍ３；Ｃ为加固土体的粘聚力，ｋＰａ；Ｈ为 封门埋深，ｍ；。为隧道内径，１１１． 将已知参数代入式（４），求得塑性体松动圈半 径Ｒ一１０．６９ ｉｉｌ，则有
Ｈ，一１．５×（Ｒ—ｒ）一９．５１ ｍ．
ｉｎＲ＋鹅一篇＋Ｉｎａ
越地层变化大，南段为Ｑ粉质壤土层，中段为Ｑ：
粘土、泥砾石和中砂混合地层，北段主要为中砂和 细砂层．主河床最大冲刷深度为水面以下２０ ｍ．根 据临近的西气东输穿黄管道施工中遇到的具体情 况分析，黄河隧洞穿越地层还可能存在有大直径砾 石、卵石、大直径古树（强度韧性较高）的可能性“］． 基于以上情况，穿黄隧洞采用盾构机施工，与一 般盾构施工的隧洞相比，地质条件复杂，技术难度较 大，由于地层变化的多样性，还有盾构施工中可能遇 到太直径砾石、卵石和古树等情况，为满足盾构机在 机械性能上的施工要求，需要对地层实施有效的加 固处理．此外，对于如此复杂地质条件下的地下工 程，施工中还须防治其他不可预见的险情．
ｍ一８．０ ｍ＋１ ｍ一
…’。
与经验公式ｆ一盾构机长度＋１
９．０
５８６．８６ ｋＮ－ｍ
ｍ相比，取ｔ＝１１．５ ｍ， 按塑性松动圈的应力条件和破坏条件推导出
土体加固后增加的抵抗力矩为
△Ｍ—ＡＣ・日・Ｄ。一２０
Ｍｊ—Ｍｄｌ＋Ｍｄ２—２７ 代入土体平衡方程： ｆ ＫＭｄ—Ｍ，＋△Ｍ，
９４９．６９０ ｋＮ・ｍ
３加固范围的计算分析
进出洞加固土体作为一个临时支挡系统，自身强 度既要满足后部未加固部分所施加的水土压力，同时 又能防止后部土体的滑移．在此，选取软土地区典型 的进出洞土体来进行验算，取加固体为研究对象“． ３．１北岸出洞段砂性土地基加固 北岸始发洞段地层为砂性土地基，如图１． 忽略砂性土的粘结力，按水土分算法计算水土 压力．将加固土体视为厚度为ｔ、周边支撑的圆板 进行结构计算，由弹性力学理论推导出土体加固厚 度计算公式：
ｍ．
１盾构进、出洞段加固的重要性
进出洞段地基加固是指封门临时墙外一定范 围内土体的加固处理，因为不论是松散的砂土，还 是饱和含水软粘土，自身缺少自稳性和防水性，一 旦开挖后有临空面时，土体会产生大量的坍塌、涌 水，使施工无法进行，所以在施工前必须进行预处 理，以保证地层的稳定，防止机外的地下水流人＋ 根据设计，穿黄隧道盾构机施工最大外水压力 约为０．４ ＭＰａ，比一般隧洞的要大．加上土压力作 用，隧洞外侧总压力将会更大．另外，由于隧洞施工 期长，无法避开洪水季节，遭遇较大洪水的几率 较大， 由于南水北调工程的重要性，穿黄隧洞的控制标 准高，从衬砌结构的受力状态、平整度要求、裂缝控制 标准到耐久性要求，穿黄隧洞施工的控制标准要远高 于普通的隧洞．综ｒ所述，作为盾构施工的起点和终 点的进、出洞段面临着非常复杂的地质状况，为满足 有关要求，必须对一定范围内的土体进行加固．
ａｃｃｅｓｓ
ｓｈａｆｔ ｓｅｃｔｉｏｎ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｅｐ ｏｖｅｒｂｕｒｄｅｎ ｏｆ ｓｈｉｅｌｄ
ｔｏ ｕｓｅ
ｓｈａｆｔ ｓｅｃｔｉｏｎ，ｈｉｇｈ
ｗａｔｅｒ ｌｅｖｅｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｉｔ ｉｓ ｉｎｔｅｎｄｅｄ ｃａｌ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ
万 方数据
第４期
陈悦华，等：穿黄输水隧洞盾构施工进出洞地基加固技术研究
８３
３—２００ ｋＰａ；Ｋ为安全系数，一般取１．５．其中：
虑，加固厚度Ｈ。按经验取２．０
１１１．
土压力：
北岸出洞段砂性土地基加固范围见图１．
ｋＰａ （２）
Ｅｋ一了×ｈｋ×ｔａｎ２（４５。一罢）一１１３．２３
水压力：
Ｅ。＝ｙ。×ｈ，一３６１．９１ ｋＰａ Ｅ—Ｅｋ＋Ｅ。一４７５．１４ ｋＰａ
摘要：针对南水北调中线工程穿黄河输水隧洞泥水加压式盾构施工中进出洞地基的加固｜Ｉ；ｌｊ题展开研究．穿黄河
输水隧洞的盾构进出洞段埋深大，水位高，地质条件复杂，经多方案比选论证，拟采用高喷和化学注浆技术对进 出洞地基进行加固．对该工程的进出洞地基加固范围进行ｒ计算分析，分别计算了北洞的水土压力，由弹性力学 理论计算其七体加固厚度．根据塑性松动圈的应力条件和破坏条件计算出加固土体的宽度．对南洞按土体整体 精移失稳可能形成的圆弧滑动丽来确定加固范围．
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ ２．Ｌｏｇｉｓｔｉｃｓ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ
４３００７２．Ｃｈｉｎａ；
Ｇｒｏｕｐ，Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ
４３００７２，Ｃｈｉｎａ；
３．Ｃｈａｎｇｊｉａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｕｒｖｅｙ，Ｐｌａｎｎｉｎｇ，Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｗｕｈａｎ ４３００１０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｌｕｒｒｙ ｓｈｉｅｌｄ ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｗａｓ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ
（４）
ｌ口一（ＫＭｄ—Ｍｒ）／（ＡＣ・Ｄ２）一９７。６８ 得改良区间厚度：ｔ—Ｄ・ｓｉｎ０＝８．８４ ｍ 与经验公式￡一９ １３３相比，取￡一９．５
ｍ．
ｏ
将已知参数代人公式ｌｎＲ－＋一景麓一参等＋
ｌｎａ，求得塑性体松动圈半径Ｒ一９．７５ Ｉｉｌ，有
ｆ Ｈ，一１．５×（Ｒ—ｒ）一８，１ ｍ
ｃｏｓ击一（４５。导）一４１ ｐ一８。３赢一。亏’一
ｔｏ
ｂｏｒｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｔｕｎｎｅｌ
ａｃｒｏｓｓ
ｔｈｅ
Ｙｅｌｌｏｗ Ｒｉｖｅｒ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ Ｍｉｄｄｌｅ Ｒｏｕｔｅ ｏｆ Ｓｏｕｔｈ－ｔｏ—Ｎｏｒｔｈ ｔｉｏｎ ｏｆ ｓｈｉｅｌｄ
ａｃｃｅｓｓ
Ｗａｔｅｒ
Ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ Ｐｒｏｊｅｃｔ．Ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ ｃｏｎｓｏｌｉｄａ
长８００ ｍ．由于盾构技术是非开挖土方施工方式中 的前沿技术，其中泥水盾构是盾构家族中最先进的 一种密闭盾构．经反复论证比选，综合考虑各种因 素，确定采用两台直径８．９２ ｍ的加压式泥水盾构 施工，输水隧洞从黄河底部由北向南穿越．
收稿日期：２００７—０Ｉ一１８ 作者简介：陈悦华（１９６８一），男，，“西北海人，副教授，博士，研究方向为土木工程施工技术与管理
关键词：穿黄河隧洞；泥水盾构；高压喷射注浆；加固 中图分类号：Ｔｕ
４７２
文献标志码：Ａ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ
ｏｎ
ｇｒｏｕｎｄ ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｓｈｉｅｌｄ
ａｃｒｏｓｓ
ａｃｃｅｓｓ
ｓｅｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｕｎｎｅｌ
Ｙｅｉｌｏｗ Ｒｉｖｅｒ
ＣＨＥＮ Ｙｕｅｈｕａｌ，ＸＩＡＯ Ｊｉｎｓｏｎ９２，ＺＨＡＯ Ｆｅｎ９３
ｓｔｒｅｓｓ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｂｒｏｋｅｎ
ｂｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｏｕｔｈ ｔｕｎｎｅｌ，ｔｈｅ ｓｃｏｐｅ ｏｆ ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ ｉｓ
ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｆａｉｌｕｒｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｒｅｓｕｌｔｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒａｌ ｌａｎｄｓｌｉｄｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌ
３．２南岸进、出洞段粉质壤土地基加固 南岸进、出洞段地层主要为粉质壤土，有一定 的粘聚力，约为３０ ｋＰａ，与北岸砂质土破坏形式不 同，其破坏形式主要为整体滑移，失去土体稳定，按
（３）
拆除临时墙时可能形成的圆弧滑动面来确定加固 范围． 上部覆土引起的下滑力矩为
式（２）～（３）中：ｙ为土层平均浮容重，Ｎ／ｍ３；ｙ。为 永的容重，Ｎ／ｍ．’；ｈｋ为封门埋深，“；ｈ。为封门中 心线处地下水测压管高程，ｎ１．
根据穿黄工程进出洞段地基条件，北岸始发洞
段采用高喷灌浆，南岸出洞段采用化学灌浆． 高压喷射注浆使用的水泥应采用新鲜无结块 的３２．５号普通水泥．一般泥浆水灰比为１：１～ １．５：１。高压旋喷加固法加固的土体无侧限抗压强 度可达ｌ～３ ＭＰａ，粘结力Ｃ为０．３～０．５ ＭＰａ，内 摩擦角３０。～４０。，弯曲抗压强度为２／３Ｃ，弹性模量 为１００～３００ ＭＰａ，渗透系数为ｌ×１０。６～１×１０１ ｃｍ／Ｓ．施工深度可达到４０～５０
化学注浆法采用双液硅化法时，其灌浆材料主 要为水玻璃和氯化钙溶液；采用压力单液硅化法 时，其灌浆材料主要为水玻璃；采用压力混合液硅 化法时，其灌浆材料主要为水玻璃和铝酸钠混合 液．根据检测，用双液（水玻璃和氯化钙）硅化的砂 土抗压强度达０．６～１．０ ＭＰａ，压力混合液（水玻璃 和铝酸钠）硅化的砂十强度达１．ｏ～１．５ ＭＰａ口］．
蝎ｌ—ｎ・Ｈ・Ｄ・等＝２２
ＭＩＪ２＝ｙｔ・Ｄ。／３—４ 土体加固前抵抗力矩为 ＭＴ—Ｃ・Ⅱ・Ｄ２／２—４
７４７．７０ ｋＮ・ｒｒｌ
将各变量值代入式（１），得