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

控制要素		内容
开挖	泥水	开挖面稳定	泥水压、泥浆性能（主）
		排土量	排土量
	土压	开挖面稳定	土压、塑流化改良（主）
		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
线形		盾构姿态 与位置	倾角、方向、旋转
			铰接角度、超挖量、蛇行量
注浆		注浆状况	注浆量、注浆压力
		注浆材料	稠度、泌水、凝胶时间、强度、配比
一次衬砌		管片拼装	错台量、椭圆度、螺栓紧固扭矩
		防水	泌水、密封条压缩量、裂缝
		隧道中心位置	偏差量、直角度

　　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

前期沉降	保持地下水压
开挖面前沉降（隆起）	土压（泥水压）控制
通过时沉降（隆起）	控制好盾构姿态和注浆减阻
尾部空隙沉降（隆起）	采用适宜的衬砌背后注浆
后续沉降	尽可能减小对地层的扰动；采取向特定部位地层内注浆

　　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。