20xx一级建造师市政公用工程管理与实务精讲轨道交通工程

20xx一级建造师市政公用工程管理与实务精讲轨道交通工程内容摘要：

1K413033 盾构施工阶段划分及始发与接收施工技术 一、盾构施工阶段划分 盾构施工一般分为始发、正常 掘进和接收三个阶段。 始发是指盾构自始发工作井内盾构基座上开始掘进，到完成初始掘进 (通常 5 0～ 100m)止，亦可划分为：洞口土体加固段掘进、初始掘进两个阶段。 接收是指自掘进距接收工作井一定距离（通常 50～ 100m）到盾构落到接收工作井内接收基座上止，亦可划分为：到达掘进、接收两个阶段。 ． 二、洞口土体加固技术 （一）洞口土体加固必要性 (1)盾构从始发工作井进入地层前，首先应拆除盾构掘进开挖洞体范围内的工作井围护结构，以便将盾构推入土层开始掘进；盾构到达接收工作井 前，亦应先拆除盾构掘进开挖洞体范围内的工作井围护结构，以便隧道贯通、盾构进入接收工作井。 (2)由于拆除洞口围护结构会导致洞口土体失稳、地下水涌入、且盾构进入始发洞口开始掘进的一段距离内或到达接收洞口前的一段距离内难以建立起土压（土压平衡盾构）或泥水压（泥水平衡盾构）以平衡开挖面的土压和水压，因此拆除洞口围护结构前必须对洞口土体进行加固，通常在工作井施工过程中实施。 (3)在特定地质条件下（如富水软土地层），洞口围护结构可采用混凝土或纤维混凝土施作。 盾构始发或接收施工时，可直接利用盾构刀具切 除。 （二）洞口土体加固主要目的 (1)拆除工作井洞口围护结构时，确保洞口土体稳定，防止地下水流入； (2)盾构掘进通过加固区域时，防止盾构周围的地下水及土砂流入工作井； (3)拆除洞口围护结构及盾构掘进通过加固区域时，防止地层变形对施工影响范围内的地面建筑物及地下管线与构筑物等造成破坏。 （三）确定加固方案的方法 洞口土体加固前，要根据地质条件、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，在明确加固目的后，按照图1K413033 所示程序确定加固方 案。 （四）加固方法 常用加固方法主要有：注浆法、高压喷射搅拌法和冻结法。 三、盾构始发施工技术 （一）盾构始发特点 (1)一般后续台车临时设置于地面。 在地铁工程中，多利用车站作为始发工作井，后续台车可在车站内设置。 (2)大部分来自后续台车上设备的油管、电缆、配管等，随着盾构掘进延伸，部分管线必须接长。 (3)由于通常在始发工作井内拼装临时管片，故向隧道内运送施工材料的通道狭窄。 (4)由于始发时处于试掘进状态，且施工运输组织与正常掘进不同，因此施工速度受到制约。 （二）始发段长度的确定 决定始发段长度有二个因素：一是衬砌与周围地层的摩擦阻力，二是后续台车长度。 若 L大于后续台车长度，则取 L为初始掘进长度；若 L小于后续台车长度，则可综合权衡利弊后，确定 L 或后续台车长度为初始掘进长度。 （三）洞口土体加固段掘进技术要点 （四）初始掘进的主要任务 初始掘进的主要任务：收集盾构掘进数据（推力、刀盘扭矩等）及地层变形量测数据，判断土压（泥水压）、注浆量、注浆压力等设定值是否适当，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。 因此，初始掘进阶段是盾构法隧道施工的重要阶段。 四、盾构接收施工技术要点 2020 年 一级建造师市政公用工程管理与实务精讲 盾构法施工（二） 1K413034 盾构掘进技术 一、盾构法施工步骤与掘进控制内容 盾构法施工现场如图 1K4130125所示，主要施工步骤为： (1)在一段隧道的起始端和终止端各建一个工作井（城市地铁一般利用车站的端头）作为始发或接收工作井； (2)盾构在始发工作井内安装就 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）将盾构从始发工作井的洞口推人地层； (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)及时向衬砌背后的空隙注浆，防止地层变形并使衬砌安定； (6)盾构进入接收工作井并被吊移，如施工需要，也可穿越工作井继续掘进。 盾构掘进控制的目的是确保开挖面稳定的同时，构筑隧道结构、维持隧道线形、及早填充盾尾空隙。 因此， 开挖控制、一次衬砌、线形控制和注浆构成了盾构掘进控制四要素。 一、开挖控制 开挖控制的根本目的是确保开挖面稳定。 土压式盾构与泥水式盾构的开挖控制内容略有不同。 （一）土压（泥水压）控制 (1)土压式盾构，以土压和塑流性改良控制为主，辅以排土量、盾构参数控制。 泥水式盾构，以泥水压和泥浆性能控制为主，辅以排土量控制。 (2)开挖面的土压（泥水压）控制值，按“地下水压（间隙水压）＋土压＋预备压”设定。 2)土压有静止土压、主动土压和松弛土压，要根据地层条件．区别使用。 按静止土压设定控制土压，是开挖面不变形的最理想土 压值，但控制土压相当大，必须加大盾构装备能力。 主动土压是开挖面不发生坍塌的临界压力，控制土压最小。 地质条件良好、覆土深、能形成土拱的场合，可采用松弛土压。 上限值： Pmax=地下水压 十 静止土压 十 预备压 下限值： Pmin=地下水压 +（主动土压或松弛土压） +预备压 为使开挖面稳定，土压（泥水压）变动要小；变动大的情况下，一般开挖面不稳定。 （二）土压式盾构泥土的塑流化改良控制 (1)土压式盾构掘进时，理想地层的土特性是： 1)塑性变形好； 2)流塑至软塑状 ； 3)内摩擦小； 4)渗透性低。 细颗粒（ 75μ m 以下的粉土与黏土）含量 30%以上的土砂，塑性流动性满足要求。 在细颗粒含量低于 30%、或砂卵石地层，必须加泥或加泡沫等改良材料，以提高塑性流动性和止水性 （见图1K4130341）。 改良材料必须具有流动性、易与开挖土砂混合、不离析、无污染等特性。 一般使用的改良材料有矿物系（如膨润土泥浆）、界面活性剂系（如泡沫）、高吸水性树脂系和水溶性高分子系四类（我国目前常用前两类），可单独或组合使用。 (2)选择改良材料要依据以下条件： 1)土质（粒度分布、砾石粒径、砾石含量、黏性土含量、均等系数等）； 2)透水系数； 3)地下水压； 4)水离子电性； 5)是否泵送排土； 6)加泥（泡沫等）设备空间（地面、隧道内）； 7)掘进长度； 8)弃土处理条件； 9)费用（材料价格、注入量、材料损耗、用电量、设备费等）。 (3)塑流化改良控制是土压式盾构施工的最重要要素之一，要随时把握土压仓内土砂的塑性流动性。 一般按以下方法掌握塑流性状态。 1)根据排土性状 2)根据土砂输送效率 3)根据盾构机械负荷 （三）泥水式盾构的泥浆性能控制 泥水式盾构掘进时，泥浆起着两方面的重要作用 ：一是依靠泥浆压力在开挖面形成泥膜或渗透区域，开挖面土体强度提高，同时泥浆压力平衡了开挖面土压和水压，达到了 开挖面稳定的目的；二是泥浆作为输送介质 ，担负着将所有挖出土砂运送到工作井外的任务。 因此，泥浆性能控制是泥水式盾构施工的最重要要素之一。 泥浆性能包括：比重、黏度、 pH值、过滤特性和含砂率。 （四）排土量控制 2．土压式盾构出土运输方法 与排土量控制 土压式盾构的出土运输（二次运输）一般采用轨道运输方式。 土压式盾构排土量控制方法分为重量控制与容积控制二种。 重量控制有检测运土车重量、用计量漏斗检测排土量等控制方法。 容积控制一般采用比较单位掘进距离开挖土砂运土车台数的方法和根据螺旋输送机转数推算的方法。 我国目前多采用容积控制方法。 3．泥水式盾构排土量控制 泥水式盾构排土量控制方法分为容积控制与干砂量（干土量）控制两种。 对比 Q3与 Q 当 3时，一般表示泥浆流失（泥浆或泥浆中的水渗入土体）； 3时 ，一般表示涌水（由于泥水压低，地下水流人）。 正常掘进时，泥浆流失现象居多。 对比 V3与 V，当 V＞ V3时，一般表示泥浆流失；当 V＜ V3时，一般表示超挖； 三、管片拼装控制 （一）拼装方法 1．拼装成环方式 盾构推进结束后，迅速拼装管片成环。 除特殊场合外，大都采取错缝拼装。 在纠偏或急曲线施工的情况下，有时采用通缝拼装。 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。 （二） 真圆保持 （三）管片拼装误差及其控制 （四）楔形环的使用 除盾构沿曲线掘进必须使用楔形环外，在盾构与管片有产生干涉趋势的情况下也可使用楔形环。 四、注浆控制 注浆是向管片与围岩之间的空隙注入填充浆液，向管片外压浆的工艺，应根据所建工程对隧道变形及地层沉降的控制要求选择同步注浆或壁后注浆，一次压浆或多次压浆。 由计划到施工的流程如图1K4130343所示。 （一）注浆目的 管片拼装完成后，随着盾构的推进，管片与洞体之间出现空隙。 如不及时充填，地层应力释放后，会产生变形。 其结果是发生地面沉降、邻近建（构）筑物沉降、变形或破坏等。 注浆的主要目的就是防止地层变形，还有其他重要目的，具体如下： (1)抑制隧道周边地层松弛，防止地层变形。 (2)及早使衬砌管片环安定，千斤顶推力平滑地向地层传递。 作用于管片的推力平均，能减小作用于管片的应力和管片变形，盾构的方向控制容易。 (3)形成有效的防水层。 （二）注浆材料的性能 一般对注浆材料的性能有如下要求： (1)流动性好； (2)注入时不离析； (3)具有均匀的高于地层土压 的早期强度； (4)良好的充填性； (5)注入后体积收缩小； (6)阻水性高； (7)适当的黏性，以防止从盾尾漏浆或向开挖面回流； (8)不污染环境。 （三）一次注浆 一次注浆分为同步注浆、即时注浆和后方注浆三种方式 ，要根据地质条件、盾构直径、环境条件、注浆设备的维护控制、开挖断面的制约与盾尾构造等充分研究确定。 1．同步注浆 同步注浆是在空隙出现的同时进行注浆、填充空隙的方式，分为从设在盾构的注浆管注入和从管片注浆孔注入两种方式。 前者 ，其注浆管安装在盾构外侧，存在影响盾构姿态控制的可能性，每次注入若不充分洗净注浆管，则可能发生阻塞，但能实现真正意义的同步注浆。 后者，管片从盾尾脱出后才能注浆，为与前者区别，可被称作半同步注浆。 2．即时注浆 一环掘进结束后从管片注浆孔注入的方式。 3．后方注浆 掘进数环后从管片注浆孔注入的方式。 （四）二次注浆 二次注浆是以弥补一次注浆缺陷为目的进行的注浆，具体作用如下： (1)补足一次注浆未充填的部分； (2)补充由浆体收缩引起的体积减小； (3)以防止周围地层松弛范围扩大为目的的补充。 以上述 (1)、 (2)为目的的二次注浆，多采用与一次注浆相同的浆液；若以 (3)为目的，多采用化学浆液。 （五）注浆量与注浆压力 注浆控制分为压力控制与注浆量控制两种。 压力控制是保持设定压力不变，注浆量变化的方法。 注浆量控制是注浆量一定，压力变化的方法。 一般仅采用一种控制方法都不充分，应同时进行压力和注浆量控制。 1．注浆量 注浆量除受浆液向地层渗透和泄漏外，还受曲线掘进、超挖和浆液种类等因素影响，不能准确确定。 一 般采用以下方法确定。 2．注浆压力 注浆压力应根据土压、水压、管片强度、盾构形式与浆液特性综合判断决定，但施工中通常基于施工经验确定。 注浆量与注浆压力要经过一定的反复试验，确认注浆效果、对周围地层和建（构）筑物的影响等， 并在施工中进行一定范围内的效果确认，反馈其结果指导施工。 五、隧道的线形控制 线形控制的主要任务是通过控制盾构姿态 ，使构建的衬砌结构几何中心线线形顺滑，且位于偏离设计中心线的容许误差范围内。 （一）掘进控制测量 随着盾构掘进，对盾构及 衬砌的位置进行测量，以把握偏离设计中心线的程度。 测量项目包括：盾构的位置、倾角、偏转角、转角及盾构千斤顶行程、盾尾间隙和衬砌位置等。 基于上述测量结果，作图画出盾构及衬砌与设计中心线的位置关系，直接预测下一环盾构掘进偏差十分重要。