盾构法施工隧道概述

　　① 衬砌结构分类

　　单层预制装配式;预制装配式和模筑钢筋混凝土整体式相结合的双层衬砌;挤压混凝土整体式衬砌。

　　② 基本施工步骤

　　始发井、接收井制作→盾构机始发井就位→始发→推进并安装管片→衬砌背后注浆→进入接收井→盾构机拆除

　　③ 优点

　　振动小、噪声低、施工速度快、安全可靠，对沿线居民生活、地下和地面构筑物及建筑物影响小等。

　　④ 存在的问题

　　当隧道曲线半径过小时，施工较为困难;

　　在陆地建造隧道时，如隧道覆土太浅，则盾构法施工困难很大，不够安全;

　　全气压疏干、稳定地层时，对劳动保护要求高，施工条件差;

　　隧道上方一定范围内地表沉陷尚难完全防治;

　　饱和松软含水地层中，拼装衬砌对防水技术要求高。

　　⑤ 选型基本原则

　　实用性、技术先进性、经济合理性

　　⑥ 盾构机分类

　　⑦ 盾构法的适用条件

　　a.在松软含水地层，相对均质的地质条件。

　　b.覆土深度宜不小于1D。

　　c.地面上必须有修建工作井(始发、接收)的位置。

　　d.隧道与建(构)筑物之间加固最小厚度为水平方向1.0m，竖直方向1.5m 。

　　e.连续的盾构施工长度不宜小于300m。

　　⑧ 盾构施工现场布置

　　平面布置：

　　盾构工作井、工作井防雨棚及防淹墙、垂直运输设备、管片堆场、管片防水处理场、拌浆站、料具间及机修间、两回路的变配电间等设施以及进出通道等。

　　盾构施工现场设置

　　工作井施工需要采取降水措施：相当规模降水系统(水泵房);

　　气压法：空压机房;

　　泥水平衡：泥浆处理系统、泥浆池;

　　土压平衡：电机车电瓶充电间等设施。

　　二、盾构施工阶段划分(始发与接收)

　　盾构法

　　始发井、接收井→始发井内就位安装盾构机→盾构顶进→开挖并安装衬砌管片→衬砌背后注浆→盾构机进接收井并拆除

　　1 . 洞口土体加固主要目的

　　(1)确保洞口土体稳定，防止地下水流入;

　　(2)防止盾构周围的地下水及土砂流入工作井;

　　(3)防止地层变形对地下管线及构筑物等造成破坏。

　　2 . 洞口土体加固方法：注浆、高压喷射搅拌、冻结。

　　3 . 初始掘进长度的确定

　　(1)衬砌与周围地层的摩擦阻力;

　　(2)后续台车长度。

　　4 . 洞口土体加固段掘进技术要点

　　(1)盾构基座、反力架与轴向支撑要具备足够的刚度。

　　(2)盾构基座和反力架安装方向准确。

　　(3)拆除洞口围护结构前要确认洞口土体加固效果。

　　(4)盾构进入土层到通过土体加固段前，要慢速掘进。

　　(5)盾尾入洞后，拼装整环临时管片，安装轴向支撑。

　　(6)加强观测相关的变形与位移。

　　5 . 初始掘进的主要任务

　　①收集盾构掘进数据及地层变形量测数据;

　　②判断土压(泥水压)、注浆量、注浆压力等设定值是否适当;

　　③通过测量盾构与衬砌的位置及早把握盾构掘进方向的控制特性，为正常掘进控制提供依据。

　　三、盾构掘进技术及地层变形控制

　　盾构法

　　始发井、接收井→始发井内就位安装盾构机→盾构顶进→开挖并安装衬砌管片→衬砌背后注浆→盾构机进接收井并拆除

　　1 . 开挖面土压(泥水压)控制值

　　按“地下水压+土压+预备压”设定。(上限、下限)

　　地层变形要求小取高值;土体稳定性好取低值。

　　2 . 土压式盾构泥土的塑流化改良控制

　　(1)理想地层特性：①塑性变形好;②流塑至软塑状;③内摩擦小;④渗透性低; ⑤细颗粒含量达30%以上。

　　(2)改良材料

　　特性：流动性、易与开挖土砂混合、不离析、无污染等。

　　分类：矿物系(膨润土泥浆)、界面活性剂系(泡沫)、高吸水性树脂系、水溶性高分子系。

　　(3)一般按以下方法掌握塑流性状态：①排土性状;②土砂输送效率;③盾构机械负荷

　　3 .泥水式盾构泥浆性能控制

　　泥浆作用：①依靠泥浆压力在开挖面形成泥膜或渗透区域;②泥浆作为输送介质。

　　泥浆性能：相对密度、黏度、pH值、过滤特性和含砂率。

　　4 . 排土量控制

　　(1)土压式盾构：重量控制与容积控制(多用)。

　　(2)泥水式盾构：容积控制与干砂量(干土量)控制。

　　容积控制，检测单位掘进循环送泥流量Q1与排泥流量Q2，按下式计算排土体积Q3： Q3=Q2-Q1

　　式中：Q3——排土体积(m3);Q2——排泥流量(m3);Q1——送泥流量(m3)。

　　当Q>Q3时，一般表示泥浆流失(泥浆或泥浆中的水渗入土体);

　　当Q

　　5 . 管片拼装

　　(1)拼装成环方式：除特殊场合外，大都采取错缝拼装。

　　(2)拼装顺序：从下部标准(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。

　　6 . 注浆控制

　　(1)一次注浆

　　同步(空隙出现)、即时(一环)、后方(数环)。

　　(2)二次注浆

　　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(化学浆液)。

　　(3)注浆量与注浆压力：基于施工经验，经反复试验确定。

　　四、盾构掘进地层变形控制

　　1 . 地层变形机理

　　2 . 盾构掘进地层变形控制措施

　　3 . 既有结构物保护措施

　　(1)结构物加固：墙体加固、增设闭合框架加固、增加支撑等方式，以增强结构物本身抵抗变形的能力。

　　(2)下部基础加固：加固桩、网状桩和锚杆等方法，以提高结构基础的抗变形能力。

　　(3)基础托换：用新的基础结构替换受施工影响的结构物下部基础。

　　4 . 新建隧道与既有结构物之间采取的措施

　　(1)盾构隧道周围地层加固：注浆加固、高压喷射搅拌等。

　　(2)既有结构物基础地层加固：注浆加固、高压喷射搅拌等。

　　(3)隔断盾构掘进地层应力与变形：高压旋喷桩、钢管桩、柱桩、连续墙等形式。