二级建造师

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2K313020盾构法施工

2K313021掌握盾构法施工要求

盾构法是用盾构防止围岩的土砂坍塌，进行开挖、推进，并在盾尾进行衬砌作业从而修建隧道的方法。盾构是用来开挖土砂类围岩的隧道机械，由切口环、支撑环及盾尾三部分组成。盾构机的种类繁多，按开挖面是否封闭划分有密闭式和敞开式二类，按平衡开挖面的土压与水压的原理不同，密闭式盾构机分为土压平衡式和泥水平衡式两种。国内用于地铁工程的盾构主要是土压平衡盾构和泥水平衡盾构两种。

一、盾构法施工概述

盾构法施工的概貌如图2K313o}1-1所示，其主要施工步骤为:

1.在拟建隧道的起始端和终结端各建一个工作井，城市地铁一般利用车站的端头作为始发或到达的工作井;

2.盾构在起始端工作井内安装就位;

3，依靠盾构千斤顶推力(作用在工作井后壁或新拼装好的衬砌上)将盾构从起始工作井的墙壁开孔处推出;

4，盾构在地层中沿着设计轴线推进，在推进的同时不断出土(泥)和安装衬砌管片;

5.盾尾脱出后，及时向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和稳定衬砌环位置;

6.盾构进人终结端工作井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推进。

盾构掘进施工中，必须保证正面土体稳定，并根据地质、线路平面、高程、坡度等条件，正确编组千斤顶。同时必须严格控制推进轴线，使盾构的运动轨迹在设计轴线的允许偏差范围内。

盾构正面稳定的效果将直接影响地层变形，平衡压力过大、过小，出土量过多、过少。平衡压力大小波动过多等情况将导致正面稳定不佳的现象产生。

盾构施工时应有有效措施控制开挖面变形、盾构姿态、盾尾处的变形及衬砌质量。控制开挖面变形的主要措施是出土量。因为有时直接准确地控制出土量较为困难，土压平衡盾构施工时还要控制土仓压力，泥水平衡盾构还要控制泥水压力。盾构出现姿态偏差后，纠偏也会引起地层变形，因此，要对盾构的姿态和位置进行控制。盾构盾尾脱出后，应及时采用浆液填充，注浆时应控制注浆量和注浆压力。另外，衬砌质量也是隧道施工时应控制的主要指标。施工前必须根据地质条件、隧道条件、环境条件、设计要求等，在试验的基础上，确定具体控制内容与参数;施工中根据包括量测监控的各项数据调整控制参数，才能确保实现施工安全、施工质量、施工工期与施工成本预期目标。盾构掘进控制的具体内容见表2K3130210

密闭式盾构掘进控制内容构成 表2K313021

┌──────┬──────────────────────────────┐

│控制要素 │内容 │

├──┬───┼───────┬──────────────────────┤

│开挖│泥水平│开挖面稳定 │泥水压、泥浆性能 │

│ │衡式 ├───────┼──────────────────────┤

│ │ │排土量 │排土量 │

│ ├───┼───────┼──────────────────────┤

│ │土压平│开挖面稳定 │土压、塑流化改良 │

│ │衡式 ├───────┼──────────────────────┤

│ │ │排土量 │排土量 │

│ │ ├───────┼──────────────────────┤

│ │ │盾构参数 │总推力、推进速度、刀盘扭矩、千斤顶压力等 │

├──┴───┼───────┼──────────────────────┤

│线形 │盾构姿态、位置│俯仰角、方位角、滚转角 │

│ │ ├──────────────────────┤

│ │ │铰接角度、超挖量、蛇行量 │

├──────┼───────┼──────────────────────┤

│注浆 │注浆状况 │注浆量(注浆填充率)、注浆压力 │

│ ├───────┼──────────────────────┤

│ │注浆材料 │稠度、固化收缩率、凝结时间、凝结后强度、配比│

├──────┼───────┼──────────────────────┤

│一次衬砌 │管片拼装 │椭圆度、错台、螺栓紧固扭矩 │

│ ├───────┼──────────────────────┤

│ │防水 │漏水、密封条压缩量不足、裂缝 │

│ ├───────┼──────────────────────┤

│ │隧道中心位置 │轴线平面位置偏差、轴线高程偏差 │

└──────┴───────┴──────────────────────┘

二、盾构进出洞控制

盾构进出洞是盾构法施工的重要环节之一，在始发井内，盾构按设计高程及坡度从预留洞口推出，进人正常土层的过程定义为盾构出洞。反之，盾构从正常土层中进人接收井预留洞口并完全脱离预留洞口的过程定义为盾构进洞。

地铁盾构施工中，进出洞口外侧的土体一般要进行改良，使土体的抗剪、抗压强度提高，透水性降低，自身具有保持短期稳定的能力。改良土体方法可选用注浆、搅拌桩、旋喷桩、玻璃纤维桩、SMW桩、冻结法、降水法等。洞口土体改良的方法和范围应根据工程地质、水文地质、盾构类型和外径、覆土厚度、作业环境、地下埋设物等条件确定。盾构始发前必须对洞口经改良后的土体进行质量检测，并对盾构始发前的位置作复核、检查。

盾构到达段必须做好盾构轴线的方向传递测量和接收盾构的准备工作，推进轴线应控制在到达要求的偏差范围内，洞口封门必须严格按照工艺要求拆除。

三、开挖控制

开挖控制的根本目的是确保开挖面稳定。

土压平衡式盾构与泥水平衡式盾构的开挖控制内容略有不同。

土压平衡盾构通过前端刀盘切削开挖面土层，切削下来的土体流人土仓，由于推进作用，使切削土体对开挖面加压，以平衡开挖面土水压力。盾构的实际排土量应与推进时切削下来的土量相等。要想保持盾构正常推进，土体应该具有一定的流塑性和抗渗性。如果土层自身的流塑性和抗渗性不足，则应向土中注人改良材料。

泥水平衡盾构是在机械式盾构刀盘的后方设置一道封闭隔板，隔板与刀盘间的空间称为泥水舱。前端刀盘切削下来的土砂进人泥水舱，经搅拌装置搅拌后形成高浓度泥水，经泥浆泵泵送到地表的泥水分离系统，待土、水分离后，再把滤除掘削土砂后的泥水经适当处理后重新送回泥水舱。在同时，通过推进力把泥水舱内泥水压力传递到开挖面，以维持开挖面稳定。

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（责任编辑：中大编辑）