2020年一建市政精讲第75讲-盾构法施工2

2020年一建市政课程1K413034 盾构掘进技术一、土压平衡盾构掘进（二）土仓压力管理(2)土仓压力管理的基本思路是：作为上限值，以尽量控制地表面的沉降为目的而使用静止土压力；作为下限值，可以允许产生少量的地表沉降，但可确保开挖面的稳定为目的而使用主动土压力。

(4)推进过程中，土仓压力维持有如下的方法：①用螺旋排土器的转数控制；②用盾构千斤顶的推进速度控制；③两者的组合控制等。

通常盾构设备采用组合控制的方式。

（三）排土量管理(2)排土量管理的方法可大致分为容积管理法和重量管理法。

作为容积管理法，一般是采用计算渣土搬运车台数的方法或从螺旋排土器转数等进行推算。

重量管理法，一般是用渣土搬运车重量进行验收。

计算渣土搬运车台数的方法是一种粗略式的估计，由于应用简便，在现场使用较多。

（四）渣土改良(1)改良渣土的特性：1)良好的塑流状态。

2)良好的黏稠度。

3)低内摩擦力。

4)低透水性。

(2)当渣土满足不了这些要求时，需通过向刀盘、土仓内及螺旋输送机内注入改良材料对渣土进行改良，常用的改良材料是泡沫或膨润土泥浆。

二、泥水加压盾构掘进（二）泥水仓压力管理(2)泥水仓压力管理的基本思路是：作为上限值，以尽量控制地表面的沉降为目的而使用静止土压力；作为下限值，在允许少量沉降，但以保持开挖面稳定为目的而使用主动土压力。

三、管片拼装（一）拼装方法2．拼装顺序一般从下部的标准（A型）管片开始，依次左右两侧交替安装标准管片，然后拼装邻接（B型）管片，最后安装楔形（K型）管片。

3．盾构千斤顶操作随管片拼装顺序分别缩回盾构千斤顶非常重要。

四、壁后注浆（一）壁后注浆的目的1.同步注浆盾尾空隙形成的同时进行，浆液在盾尾空隙形成的瞬间及时起到充填作用。

2.二次注浆管片背后二次补强注浆则是在同步注浆结束以后，通过管片的吊装孔对管片背后进行补强注浆（补充部分未填充的空腔，提高管片背后土体的密实度），以提高同步注浆的效果。

二次注浆的浆液充填时间要滞后掘进一段时间，对隧道周围土体起到加固和止水的作用。

3.堵水注浆为提高背衬注浆层的防水性及密实度，在富水地区考虑前期注浆受地下水影响以及浆液同结率的影响，必要时在二次注浆结束后进行堵水注浆。

（三）注浆材料与参数(1)根据注浆要求，应通过试验确定注浆材料和配合比。

可按地质条件、隧道条件和周边环境条件选用单液或双液注浆材料。

(3)应根据注浆量和注浆压力控制同步注浆过程，注浆速度应根据注浆量和掘进速度确定。

1K413035 盾构法施工地层变形控制措施二、地层变形与既有结构物变位及变形第1阶段：发生在盾构到达该断面之前。

对于砂质土，先期沉降是由地下水位下降引起的；软弱黏性土的先期沉降则是由于开挖面的过量取土而引起的。

第2阶段：盾构通过该断面前，若盾构控制土压（泥水压）不足或过大，由于开挖面土体变形引起地层沉降或隆起。

第3阶段：发生在盾构通过该断面时，由于超挖、曲线掘进或纠偏、盾壳与周围土体的摩擦等原因而发生地层沉降或隆起。

第4阶段：盾构通过该断面后产的变形，是由于盾尾空隙的出现引起应力释放或壁后注浆压力过大而产生的。

盾构施工引起的地层沉降变形中的大部分都是这类变形。

第5阶段：盾构通过该断面后较长时间内仍然持续发生的沉降变形，主要由于盾构掘进造成的地层扰动、松弛等引起，在软弱黏性土地层中施工表现最为明显，而在砂性土或密实的硬黏性土中施工基本不发生。

三、盾构掘进地层变形控制措施(1)防止开挖面的土水压力不均衡引起变形的措施:土压平衡盾构可通过调整推进速度与螺旋出土器的转速，使压力舱压力与开挖面土水压力相对应。

另外，根据需要注入适当的添加剂增加开挖土体的塑流性。

(2)减小盾构穿越过程中围岩变形的措施:控制好盾构姿态，避免不必要的纠偏作业。

出现偏差时，应本着“勤纠、少纠、适度”的原则操作。

纠偏时或曲线掘进时需要超挖，应合理确定超挖半径与超挖范围，尽可能减少超挖。

(3)减小盾尾脱出导致地层变形的措施:用同步注浆方式，及时填充尾部空隙;根据地质条件、工程条件等因素，合理选择单液注浆或双液注浆，正确选用注浆材料与配合比，以便及时稳定住拼装好的衬砌结构;加强注浆量与注浆压力控制;及时进行二次注浆。

四、地层变形的预测和施工监测施工监测项目表1K413035类别监测项目必测项目施工区域地表隆沉、沿线建（构）筑物和地下管线变形隧道结构变形选测项目岩土体深层水平位移和分层竖向位移衬砌环内力地层与管片的接触应力【案例1K413035】1．背景某地铁隧道盾构法施工，隧道穿越土层有黏土、粉土、细砂、小粒径砂卵石、含有上层滞水，覆土厚度8～14m，采用土压平衡盾构施工。

施工项目部依据施工组织设计在具备始发条件后开始隧道施工，掘进过程中始终按施工组织设计规定的各项施工参数执行。

施工过程中发生以下事件：事件一：拆除始发工作井洞口围护结构后发现洞口土体渗水，洞口土体加固段掘进时地表沉降超过允许值。

事件二：在细砂、砂卵石地层中掘进时，土压计显示开挖面土压波动较大；从螺旋输送机排出的土砂坍落度较低。

2．问题：(2)掘进过程中始终按施工组织设计规定的各项施工参数执行是否正确？如不正确，写出正确做法。

(3)分析事件一发生的主要原因以及正确的做法。

(4)分析事件二发生的主要原因以及应采取的对策。

3．参考答案(2)不正确。

首先，在初始掘进过程中应根据收集的盾构掘进数据（推力、刀盘扭矩等）及地层变形量测量数据，判断土压（泥水压）、注浆量、注浆压力等设定值是否适当，及时进行调整，并通过测量盾构与衬砌的位置，及早把握盾构掘进方向控制特性，为正常掘进控制提供依据。

其次，由于掘进过程中地层条件、覆土厚度等差异很大，应根据实际情况适时调整施工参数。

最后，根据反馈的监控量测数据及时调整相关的施工参数。

(3)事件一发生的主要原因是洞口土体加固效果不满足要求。

正确做法是：1)根据地质条件、地下水位、盾构种类与外形尺寸、覆土深度及施工环境条件等，明确加固目的后，合理确定加固方法与加固范围；本案例的加固目的，既要加固又应止水。

2)拆除洞口围护结构前要确认洞口土体加固效果，必要时进行补注浆加固。

(4)事件二发生的主要原因是塑流化改良效果欠佳。

应采取的对策主要有：1)选择适宜的改良材料，并适当提高添加比例。

2)开挖面土压波动大的情况下，开挖面一般不稳定，此时应加强出土量管理。

1K420113 盾构法隧道施工质量检查与验收一、钢筋混凝土管片制作质量控制要点（二）制作过程质量控制1.模具(1)模具安装符合要求后进行试生产，在试生产的管片中，随机抽取3环进行水平拼装检验，合格后方可正式生产。

(3)模具周转100次必须进行检验日生产每15环应抽取1块管片进行检验每生产100环后应进行水平拼装检验1次二、管拼装质量控制（三）管片拼装质量验收标准(1)钢筋混凝土管片不得有内外贯穿裂缝和宽度大于0.2mm的裂缝及混凝土剥落现象。

（四）隧道防水质量控制要点(1)隧道防水以管片自防水为基础，接缝防水为重点，并应对特殊部位进行防水处理，形成完整的防水体系。

1K420170 隧道工程和非开挖管道施工安全事故预防1K420171 盾构法施工安全措施【案例1K420171】1．背景某地铁隧道盾构法施工，采用土压平衡盾构施工。

隧道穿越粉细砂层、含有上层滞水，覆土厚度10～12m。

拟建隧道上方6m位置有地下管线，经检测评估给出保证管线运行安全允许变形（不均匀沉降）值为10mm。

施工项目部将始发和接收作为安全控制的重点；在确认洞口土体加固效果符合设计要求，拆除洞口围护结构后开始始发施工；并通过初始掘进摸索，确定了各项掘进参数。

盾构接近地下管线时，监测数据显示管线隆起2mm；盾构尾部刚刚通过地下管线时，管线沉降已达10mm。

监测方依据有关规定发出红色预警。

2．问题(1)在本案例中，如何确定洞口土体加固方法与范围？(2)盾构接近地下管线时，管线隆起的主要原因是什么？(3)盾构尾部刚刚通过地下管线时，管线沉降的主要原因是什么？应采取哪些措施减小沉降消除预警？(4)盾构穿越地下管线后，管线是否还将发生后续沉降，为什么？3．参考答案(1)问题(1):根据本案例提供的工程地质与水文地质条件，明确洞口土体加固目的有两个:其一是加固，其二是止水。

明确目的后，经过方法选择、加固土体参数确定、加固范围确定、施工性与经济性比较，最终确定加固方法与范围。

(2)问题2盾构接近地下管线时，管线隆起的主要原因是土压控制值偏高。

(3)问题3盾构尾部刚刚通过地下管线时，管线沉降的主要原因是衬砌背后与洞体的空隙填充不及时或注浆压力偏低造成地层应力释放。

应采取的措施主要有：1)放慢掘进速度；2)采用同步注浆方法，及时填充衬砌背后的空隙；3)控制好注浆量与注浆压力，并及时进行二次注浆。

采取以上措施，不均匀沉降值降至7mm以下，方可做消警处理。

(4)问题4根据本案例的工程地质条件，盾构穿越地下管线后，一般不会发生后续沉降。

因为后续沉降主要是由盾构掘进造成地层扰动、松弛等引起，在软弱黏性土地层中施工表现最为明显，而在砂性土或密实的硬黏性土中施工基本不发生。

盾构部分复习指导听懂课堂内容，简单背诵绿色字体。