盾構(gòu)隧道施工技術(shù)及工程質(zhì)量安全控制

盾構(gòu)隧道施工技術(shù)及工程質(zhì)量安全控制傅德明目錄盾構(gòu)法隧道技術(shù)發(fā)展概述盾構(gòu)法隧道基本概念及發(fā)展歷史我國盾構(gòu)法隧道技術(shù)的應(yīng)用和現(xiàn)狀盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)類型及地層適應(yīng)性盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的構(gòu)造及分類土壓盾構(gòu)及適應(yīng)地層泥水盾構(gòu)及適應(yīng)地層復(fù)合盾構(gòu)及適應(yīng)地層盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)和管片制作技術(shù)盾構(gòu)隧道襯砌分類和特點(diǎn)高精度混凝土管片制作和質(zhì)量控制盾構(gòu)進(jìn)出洞技術(shù)及安全盾構(gòu)進(jìn)出洞口的地基加固方法和質(zhì)量控制大直徑大深度盾構(gòu)進(jìn)出洞風(fēng)險(xiǎn)控制盾構(gòu)掘進(jìn)施工技術(shù)及工程質(zhì)量控制盾構(gòu)開挖面穩(wěn)定和工作參數(shù)優(yōu)化盾構(gòu)在復(fù)雜地層條件下的施工及技術(shù)措施盾構(gòu)糾偏和姿態(tài)控制管片拼裝和隧道工程質(zhì)量控制盾構(gòu)穿越建筑物及保護(hù)技術(shù)盾構(gòu)掘進(jìn)施工對地層的影響及沉降控制盾構(gòu)隧道施工監(jiān)測技術(shù)盾構(gòu)穿越建筑物及保護(hù)技術(shù)盾構(gòu)下穿運(yùn)營地鐵隧道施工及監(jiān)護(hù)盾構(gòu)隧道工程事故實(shí)例分析盾構(gòu)隧道工程技術(shù)新發(fā)展上海申通地鐵集團(tuán)有限公司傅德明2008—10盾構(gòu)法隧道技術(shù)發(fā)展概述盾構(gòu)法隧道基本概念及發(fā)展歷史盾構(gòu)是一個(gè)橫斷面外形與隧道橫斷面外形相同、尺寸稍大，內(nèi)藏挖土、排土機(jī)具，自身設(shè)有保護(hù)外殼的暗挖隧道的機(jī)械.以盾構(gòu)為核心的一整套完成的隧道施工方法稱為盾構(gòu)工法，概況如圖1所示。盾構(gòu)法施工的優(yōu)點(diǎn):場地作業(yè)少，隱蔽性好，因噪音、振動(dòng)引起的環(huán)境影響小;隧道施工的費(fèi)用和技術(shù)難度基本不受覆土深淺的影響，適宜于建造覆土深的隧道；穿越河底或海底時(shí)，隧道施工不影響航道，也完全不受氣候的影響；穿越地面建筑群和地下管線密集區(qū)時(shí)，周圍可不受施工影響；自動(dòng)化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、施工速度較快.圖1盾構(gòu)工法概念圖盾構(gòu)工法的設(shè)想19世紀(jì)初產(chǎn)生于英國,1818年Brunel觀察了小蟲腐蝕木船底板成洞的經(jīng)過，從而得到啟示在此基礎(chǔ)上提出了盾構(gòu)工法，取得了專利,并于1823年擬定了穿越倫敦泰晤士河道路隧道的計(jì)劃。工程于1825年動(dòng)工，隧道長458m，隧道斷面為11.4m×6。8m。工程因地層發(fā)生了5次涌水事故，致使工程被迫中止.Brunel總結(jié)了失敗的教訓(xùn)對盾構(gòu)做了7年的改進(jìn),后于1834年工程再次開工,又經(jīng)過7年的經(jīng)心施工，終于在1841年貫通隧道。1869年建造橫貫泰晤士河上的第二條隧道,首次采用圓形隧道，外徑2。18m,長402m.1887年南倫敦鐵道隧道施工中使用了盾構(gòu)和氣壓組合工法獲得成功。19世紀(jì)末到20世紀(jì)中葉盾構(gòu)工法相繼傳入美國、法國、德國、日本、蘇聯(lián)等國，并得以不同程度的發(fā)展。20世紀(jì)60~80年代盾構(gòu)隧道技術(shù)繼續(xù)發(fā)展完善。1960年英國倫敦開始使用滾筒式挖掘機(jī);1964年日本埼玉隧道中最先使用泥水盾構(gòu)；1969年日本在東京首次實(shí)施泥水加壓盾構(gòu)施工；1972年日本開發(fā)土壓盾構(gòu)成功；1975年日本推出泥土加壓盾構(gòu)；1978年日本開發(fā)高濃度泥水盾構(gòu);1981年日本開發(fā)氣泡盾構(gòu)；1982年日本開發(fā)ECL工法成功；1988年日本開發(fā)泥水式雙圓盾構(gòu)工法成功。1990年~2003年，英法兩國共同建造的英吉利海峽隧道（長48km）采用φ8。8m的土壓盾構(gòu)工法于1993年竣工；日本東京灣隧道（長9．2km)采用8臺(tái)φ14。14m泥水盾構(gòu)于1996年竣工；丹麥斯多貝爾特海峽隧道（長7.9km）采用φ8.5m土壓盾構(gòu)工法于1996年竣工；德國易北河第4條隧道采用復(fù)合盾構(gòu)（φ14。2m）于2003年竣工；荷蘭格累恩哈特隧道（φ14。87m、泥水式）于從斷面形狀方面講出現(xiàn)了矩形、馬蹄形、橢圓形、多圓形等多種異圓斷面盾構(gòu)；從功能上講出現(xiàn)了球體盾構(gòu)、母子盾構(gòu)、擴(kuò)徑盾構(gòu)、變徑盾構(gòu)、分岔盾構(gòu)、途中更換刀具盾構(gòu)、障礙物直接切除盾構(gòu)等特種盾構(gòu)；從盾構(gòu)機(jī)的掘削方式上看出現(xiàn)了搖動(dòng)、擺動(dòng)掘削方式的盾構(gòu)，打破了以往的傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)掘削方式。施工設(shè)備出現(xiàn)了管片供給、運(yùn)送、組裝自動(dòng)化裝置；盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)中的方向、姿態(tài)自動(dòng)控制系統(tǒng)；施工信息化、自動(dòng)化的管理系統(tǒng)及施工故障自診斷系統(tǒng).我國隧道掘進(jìn)機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀50年代，東北阜新煤礦首次采用直徑2。6m手掘式盾構(gòu)施工巷道。1957年，北京市政工程局采用2臺(tái)直徑2。0m和2。6m手掘式盾構(gòu)進(jìn)行城市下水道施工.1963年，上海結(jié)合軟土地層對盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)、預(yù)制鋼混凝土襯砌、隧道掘進(jìn)施工參數(shù)，隧道接縫防水進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究。研制了1臺(tái)直徑4。2m的手掘式盾構(gòu)進(jìn)行淺埋和深埋隧道掘進(jìn)試驗(yàn)，隧道掘進(jìn)長度68m。1966年，上海打浦路越江道路隧道工程1322m主隧道采用由上海隧道工程設(shè)地院設(shè)計(jì)、江南造船廠制造的我國第一臺(tái)直徑10.2m超大型網(wǎng)格格擠壓盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)施工，輔以氣壓穩(wěn)定開挖面，在黃浦江底順利掘進(jìn)隧道。1987年上海隧道工程公司研制成功了我國第一臺(tái)φ4.35m加泥式土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，用于市南站過江電纜隧道工程。1990年,上海地鐵1號(hào)線工程全線開工，18km區(qū)間隧道采用7臺(tái)由法國FCB公司、上海隧道工程公司、上海隧道工程設(shè)計(jì)院、上海船廠聯(lián)合制造的φ6.34m土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)。1996年，上海延安東路隧道南線工程1300m圓形主隧道采用從日本引進(jìn)的φ11。22m泥水加壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)施工.1996年，廣州地鐵1號(hào)線8.8km區(qū)間隧道由日本青木建設(shè)施工，采用2臺(tái)φ6。14m泥水加壓平衡盾構(gòu)和1臺(tái)φ6.14m土壓平衡盾構(gòu)。2001年以來，廣州地鐵2號(hào)線、南京地鐵1號(hào)線、深圳地鐵1號(hào)線、北京地鐵5號(hào)線、天津地鐵1號(hào)線先后從德國、日本引進(jìn)14臺(tái)φ6.14m～6.34的土壓盾構(gòu)和復(fù)合型土壓盾構(gòu)，掘進(jìn)地鐵隧道50km。盾構(gòu)法隧道已經(jīng)成為我國城市地鐵隧道的主要施工方法。2003年，上海地鐵8號(hào)線首次采用雙圓隧道新技術(shù)，從日本引進(jìn)2臺(tái)φ6520×W11120雙圓型土壓盾構(gòu)，掘進(jìn)黃興路站-—開魯路站2.6km區(qū)間隧道.2004年，天津地鐵1號(hào)線采用2臺(tái)德國海瑞克?6。20m土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)區(qū)間隧道。2006年,沈陽地鐵1號(hào)線砂礫地層采用盾構(gòu)法掘進(jìn)區(qū)間隧道.成都地鐵1號(hào)線砂卵地層采構(gòu)法掘進(jìn)區(qū)間隧道.2007年，西安地鐵2號(hào)線濕現(xiàn)性黃土地層采用盾構(gòu)法掘進(jìn)區(qū)間隧道。2008年，武漢地鐵2號(hào)線、杭州地鐵1號(hào)線、蘇州地鐵1號(hào)線也采用盾構(gòu)法掘進(jìn)區(qū)間隧道。今年，在全國12個(gè)城市地鐵隧道工程中有200余臺(tái)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)施工約300公里區(qū)間隧道。2005年，上海上中路隧道引進(jìn)1臺(tái)Φ14。89m超大直徑泥水盾構(gòu)掘進(jìn)2條長2006年9月,二來二去的武漢長江越江隧道工程2條長2338mΦ11。2m的圓形主隧道采用2臺(tái)Фm11.5泥水加壓盾構(gòu)掘進(jìn)施工。2006年9月,三來三去的上海長江口越江隧道2條長7。9km的圓形主隧道采用2臺(tái)Φ15.44m泥水加壓盾構(gòu)掘進(jìn)施工,為目前世界上最大斷面的盾構(gòu)隧道。2007年11月,三來三去的南京長江隧道2條長3.9km的圓形主隧道采用2臺(tái)Φ14。9m泥水盾構(gòu)掘進(jìn)施工。盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)類型及地層適應(yīng)性盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的構(gòu)造及分類按挖掘土體的方式,盾構(gòu)可分手掘式盾構(gòu)、半機(jī)械式盾構(gòu)及機(jī)械式盾構(gòu)三種。①手掘式盾構(gòu)：即掘削和出土均靠人工操作進(jìn)行的方式。②半機(jī)械盾構(gòu)：即大部分掘削和出土作業(yè)由機(jī)械裝置完成，但另一部分仍靠人工完成.③機(jī)械式盾構(gòu)：即掘削和出土等作業(yè)均由機(jī)械裝備完成。按掘削面的擋土形式,盾構(gòu)可分為開放式、部分開放式、封閉式三種。①開放式：即掘削面敞開，并可直接看到掘削面的掘削方式。②部分開放式：即掘削面不完全敞開，而是部分敞開的掘削方式。③封閉式：即掘削面封閉不能直接看到掘削面，而是靠各種裝置間接地掌握掘削面的方式。按加壓穩(wěn)定掘削面的形式，盾構(gòu)可分為壓氣式、泥水加壓式，削土加壓式，加水式，加泥式，泥漿式六種。按盾構(gòu)切削斷面形狀,盾構(gòu)可分為圓形、非圓形兩大類。圓形又可分為單圓形、半圓形、雙圓搭接形、三圓搭接形.非圓形又分為馬蹄形、矩形（長方形、正方形、凹、凸矩形)、橢圓形(縱向橢圓形、橫向橢圓形）。土壓盾構(gòu)及適應(yīng)地層土壓平衡盾構(gòu)依靠大刀盤旋轉(zhuǎn)切削開挖面土體,土砂切削后進(jìn)入刀盤后的密封土艙,并通過土艙下部的螺旋輸送機(jī)把土砂送至盾構(gòu)機(jī)后部，見圖1所示。通過調(diào)整刀盤轉(zhuǎn)速、推進(jìn)速度、螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)整切削土量和出土量并保持土艙壓力,使之與開挖面水土壓力保持平衡.土壓平衡原理圖土壓平衡盾構(gòu)適用于各種粘性地層、砂性地層、砂礫土層。對于風(fēng)化巖地層、軟土與軟巖的混合地層，可采用復(fù)合型的土壓平衡盾構(gòu).在砂性、砂礫、軟巖地層采用土壓盾構(gòu)掘進(jìn)施工，應(yīng)在土艙、螺旋機(jī)內(nèi)以及刀盤上注入潤滑泥漿或泡沫，以改良土砂的塑流性能。土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)復(fù)合型土壓盾構(gòu)泥水盾構(gòu)及適應(yīng)地層在盾構(gòu)內(nèi)設(shè)一道密封隔艙板，在泥水艙內(nèi)充以壓力泥漿支護(hù)開挖面土層，平衡開挖面土層水、土壓，形成不透水泥膜,泥土經(jīng)刀盤切削攪拌和攪拌機(jī)攪拌后,形成厚泥漿,用管道向地面處理場排送。泥水加壓盾構(gòu)適用土層范圍很廣,從軟弱粘土、砂土到砂礫層都可適用。泥水加壓式盾構(gòu)適用于沖積形成砂礫、砂、粉砂、粘土層、弱固結(jié)的互層地基以及含水率高開挖面不穩(wěn)定的地層；洪積形成的砂礫、砂、粉砂、粘土層以及含水很高固結(jié)松散易于發(fā)生涌水破壞的地層，是一種適用于多種土質(zhì)條件的盾構(gòu)型式。但是對于難以維持開挖面穩(wěn)定性的高透水性地基、礫石在基,有時(shí)也要考慮采用輔助施工方法.盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)和管片制作技術(shù)3.1盾構(gòu)隧道襯砌分類和特點(diǎn)按襯砌材料分:⑴.鑄鐵管片⑵。鋼管片⑶。鋼筋混凝土管片(RC管片)⑷復(fù)合管片按施工方法分：⑴.拼裝式管片⑵.壓注混凝土襯砌⑶。二次襯砌鋼筋砼管片分類1。箱型管片2.平板型管片管片寬度:0.7M～2.0M管片厚度：0。04~0.06D管片分塊：4~10塊2高精度混凝土管片制作和質(zhì)量控制管片生產(chǎn)常采用工廠化流水作業(yè)，管片生產(chǎn)需具備材料及產(chǎn)品堆場、鋼筋籠生產(chǎn)車間、攪拌站(點(diǎn))、試驗(yàn)室、管片澆搗車間、鍋爐房(或蒸汽熱網(wǎng)）、管片水中養(yǎng)護(hù)池、管片抗?jié)B試驗(yàn)臺(tái)架、管片精度測試臺(tái)。3。2。1鋼筋籠必須采用電焊焊接成形，主筋節(jié)點(diǎn)間采用E50型焊條或采用焊縫強(qiáng)度與鋼筋相當(dāng)?shù)暮笚l,構(gòu)造筋間或構(gòu)造筋與主筋間可采用結(jié)E43型焊條.焊點(diǎn)不得有損傷主筋的“吃肉”現(xiàn)象。除節(jié)點(diǎn)外，任何鋼筋的長度方向均不得采用焊接。鋼筋籠應(yīng)按先成片(由焊接臺(tái)生產(chǎn))后成籠（由焊接臺(tái)車生產(chǎn)）的生產(chǎn)順序作流水作業(yè).鋼籠網(wǎng)片圓弧方向的定位精度應(yīng)控制在0.5mm以內(nèi)；焊接臺(tái)車的控制限位板應(yīng)嚴(yán)格按鋼模尺寸制作;鋼筋籠的整體制作精度必須控制在2mm以內(nèi);整個(gè)生產(chǎn)過程中，鋼筋籠不得粘有任何油漬。3.2。2管片澆搗宜采用插入式振搗器，若采用振動(dòng)臺(tái)或附著式振搗器生產(chǎn)時(shí)，因管片表面的氣泡直徑及氣泡量難以滿足要求.因此，應(yīng)采用插入式振搗器在鋼模側(cè)壁部進(jìn)行復(fù)振。生產(chǎn)管片的混凝土坍落度應(yīng)控制在4cm以內(nèi)（外摻減水劑).考慮到冬季施工收水慢等因素，需作真空吸水時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)真空度條件下的吸水時(shí)間宜控制在8min以內(nèi).管片生產(chǎn)采用插入式振搗，且坍落度為3cm時(shí)的每立方米混凝振搗時(shí)間宜控制在7min左右。輔以目測(條件下）,確認(rèn)已振搗密實(shí).不宜過振，當(dāng)然也不能漏振。3。2。3管片宜采用蒸汽養(yǎng)護(hù)方式生產(chǎn)。蒸汽養(yǎng)護(hù)除需滿足一般蒸養(yǎng)操作規(guī)程外,還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：管片振搗結(jié)束后，宜靜養(yǎng)2～3h，然后實(shí)施蒸汽養(yǎng)護(hù)。升溫速度宜控制在15℃降溫速率宜控制在10℃蒸養(yǎng)溫度宜控制在60～80℃。⑤車間溫度高于30℃⑥脫模時(shí)的管片溫度不宜超過室溫10℃⑦管片脫模強(qiáng)度必須高于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50％。管片從鋼模中脫模后，一般需在水中養(yǎng)護(hù)一周左右（通常為一周），才能吊出水池作露天養(yǎng)護(hù),或者入庫養(yǎng)護(hù)。為了使不同生產(chǎn)日期的管片一目了然，在管片的端部應(yīng)注明生產(chǎn)日期及管片的型號(hào)。每天生產(chǎn)的管片每環(huán)至少應(yīng)隨機(jī)抽出一塊標(biāo)準(zhǔn)塊作抗?jié)B試驗(yàn),抗?jié)B試驗(yàn)的水壓應(yīng)施加在實(shí)際工程的迎水面一側(cè)或者高水壓一側(cè),水壓的施加要求為P水=Si(穩(wěn)壓4h）P水=Si+0.2MPa（穩(wěn)壓2h)式中Wi—抗?jié)B強(qiáng)度指標(biāo);通常取i=6，8，10。3。2。4管片精度是管片的產(chǎn)品精度,管片精度的測試標(biāo)準(zhǔn)是：尺寸測量為面與面的測量，弧長和弦長測量為面與面交點(diǎn)的測量，通常管片的寬度可以通過直接量測而得，而弧長、弦長、直徑、孔距等常需拼裝成環(huán)后測試得出。為了保證管片各要素的測試精度，常需借助高精度測試平臺(tái)，把需測試的管片拼裝成環(huán)（三環(huán)以上并且須采用錯(cuò)縫拼裝)，然后在縫隙中用塞尺測得實(shí)際間隙，由最大間隙換算成管片的隨機(jī)正負(fù)公差值。管片的測試數(shù)量以每100環(huán)測試一環(huán)為依據(jù)。為了保證每一塊生產(chǎn)的管片均能符合精度要求，質(zhì)檢人員堅(jiān)持每天量測鋼模的合模精度。通常、鋼模的隨機(jī)合模精度要求應(yīng)高于管片精度0。15mm。當(dāng)單塊管片的公差要求為±0.5mm時(shí)，則鋼模的公差應(yīng)為±0.35mm.常用的管片精度要求為±0。5mm。3。2。5管片試拼裝分精度測試拼裝與模擬拼裝二種，管片試拼裝必須在高精度平臺(tái)上實(shí)施,完整圓的高精度平臺(tái)其加工費(fèi)昂貴，通常可采用多點(diǎn)可調(diào)式平臺(tái)代替之。可調(diào)式平臺(tái)的數(shù)量可根據(jù)圓環(huán)的直徑而定，以6m～10m直徑的圓環(huán)為例,可調(diào)平臺(tái)的數(shù)量可控制在10~18座為宜，有時(shí)也可按管片的分塊數(shù)來定，例如6塊分割的圓環(huán)可取12個(gè)平臺(tái)。精度測試拼裝時(shí)的環(huán)向螺栓（M27～M36,成環(huán)螺栓）的預(yù)應(yīng)力擰緊力矩來控制，擰緊力矩可控制在200~250kN·m之內(nèi)。縱向螺栓（環(huán)間螺栓)的預(yù)應(yīng)力擰緊力矩可控制在150～200kN·m之間。模擬拼裝可在高精度平臺(tái)上實(shí)施,模擬拼裝為管片試生產(chǎn)后按隧道內(nèi)的實(shí)際拼裝情況用工藝拼裝，縫間常接實(shí)際情況粘貼有橡膠條和襯墊材料。模擬拼裝時(shí)的預(yù)應(yīng)力擰緊力矩為：環(huán)向螺栓（M27～M36)250～350kN·m（涂減摩劑)，縱向螺栓的預(yù)應(yīng)力可適當(dāng)減小。盾構(gòu)進(jìn)出洞技術(shù)及安全盾構(gòu)機(jī)的始發(fā)系指在始發(fā)豎井內(nèi)利用臨時(shí)組裝的管片、反力臺(tái)架等設(shè)備,使盾構(gòu)機(jī)離開臺(tái)架經(jīng)井壁上的進(jìn)發(fā)口沿指定路線推進(jìn)的一系列作業(yè)。盾構(gòu)機(jī)的到達(dá)系指盾構(gòu)機(jī)從豎井外側(cè)掘進(jìn)進(jìn)入豎井內(nèi)臺(tái)架上的一系列作業(yè)。盾構(gòu)進(jìn)發(fā)和到達(dá)作業(yè)是盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)施工中最容易產(chǎn)生事故的兩道工序。4．1盾構(gòu)的始發(fā)與到達(dá)根據(jù)拆除臨時(shí)擋土墻方法和防止掘削面地層坍塌方法的不同，進(jìn)發(fā)工法有以下幾種類型見下圖和下表。注漿加固地層法掘削面自穩(wěn)法高壓噴射加固法水泥土攪拌樁始發(fā)工法凍結(jié)法NOMST工法直接掘削法EW工法第1類方法采取加固措施使掘削地層自穩(wěn)，隨后將盾構(gòu)機(jī)貫入加固過的自穩(wěn)地層中掘進(jìn)。加固方法中采用較多的當(dāng)屬注漿加固法、高層噴射法、凍結(jié)法。NOMST工法和EW工法是可以用盾構(gòu)刀具直接掘削進(jìn)發(fā)的工法。NIMST工法的特點(diǎn)是始發(fā)口墻體材料特殊，可用刀具直接掘削，但不損破刀具.進(jìn)發(fā)作業(yè)簡單,無需輔助工法，安全性可靠性好；EW工法的原理是盾構(gòu)進(jìn)發(fā)前,通過電蝕手段把擋土墻中的芯材工字鋼腐蝕掉。給盾構(gòu)直接進(jìn)發(fā)掘削帶來方便，優(yōu)點(diǎn)與NOMST工法相同。圖盾構(gòu)進(jìn)發(fā)工法進(jìn)發(fā)作業(yè)可以單獨(dú)選用表13。1中的任何一種工法，也可選用其組合法江。具體選用哪種工法,取決于地質(zhì)、地下水、復(fù)蓋層、盾構(gòu)直徑、盾構(gòu)機(jī)型、施工環(huán)境等因素。同時(shí)還應(yīng)考慮安全性、施工性、成本、進(jìn)度等要求。4．1．1進(jìn)發(fā)設(shè)備進(jìn)發(fā)設(shè)備盾構(gòu)機(jī)進(jìn)發(fā)的設(shè)備,包括進(jìn)發(fā)座臺(tái)、反力座、臨時(shí)拼裝管環(huán)、入口及密封圈墊。進(jìn)發(fā)設(shè)備進(jìn)發(fā)座臺(tái)的任務(wù)是可在其上組裝盾構(gòu)機(jī)和支承組裝好的盾構(gòu)機(jī),并且可使盾構(gòu)機(jī)處于理想的預(yù)定進(jìn)發(fā)位置（高度、方向）上，且可確保盾構(gòu)機(jī)的進(jìn)發(fā)掘進(jìn)穩(wěn)定。所以要求座臺(tái)的結(jié)構(gòu)合理（可以確保組裝作業(yè)的施工性）；構(gòu)件剛度好、強(qiáng)度高、不易損壞（承托幾百噸重的盾構(gòu)機(jī)）；與豎井底板固定要牢靠、晃動(dòng)變位?。ù_保盾構(gòu)機(jī)位置穩(wěn)定、確保推進(jìn)和軸線始終與設(shè)計(jì)軸線重合）。盾構(gòu)座臺(tái)有如下三種形式:①鋼筋混凝土盾構(gòu)座臺(tái)有現(xiàn)澆式和預(yù)制件拼接式兩種，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、抗壓性能好。②鋼結(jié)構(gòu)座臺(tái)有現(xiàn)場拼接式和平底整體安裝式兩種。其優(yōu)點(diǎn)是加工周期短、適應(yīng)性強(qiáng)。③鋼筋混凝土與鋼結(jié)構(gòu)組合座臺(tái)這種座臺(tái)聚集了①和②兩種座臺(tái)的優(yōu)點(diǎn),使用較多。預(yù)制混制混凝土基座鋼結(jié)構(gòu)平底整體基座組合式盾構(gòu)基座實(shí)例通常進(jìn)發(fā)座臺(tái)用工字鋼和鋼軌等材料裝配制作.反力設(shè)備由反力座和臨時(shí)拼裝管環(huán)構(gòu)成。通常由管片運(yùn)進(jìn)和排土空間等條件確定其形狀，由正式管片襯砌的起始位置確定臨時(shí)拼裝管環(huán)、反力座的位置、反力設(shè)備針對必須的推力應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度及推進(jìn)時(shí)基本無變形的剛度。通常用工字鋼安裝反力座；臨時(shí)拼裝管環(huán)使用容易處理的鋼或高強(qiáng)度的鑄鐵管片拼接。臨時(shí)管片的拼裝精度影響正式管片的真圓度，故應(yīng)特別注意。在小斷面盾構(gòu)工程中，也有臨時(shí)拼裝管環(huán)只組裝下半環(huán)，上部為開口，不設(shè)反力座的例子。4．1．2進(jìn)發(fā)入口及入口密封墊圈進(jìn)發(fā)入口，為了確保盾構(gòu)機(jī)出井貫入地層的軸線精度，通常在井內(nèi)進(jìn)發(fā)口處構(gòu)筑一個(gè)一定寬度、一定厚度、內(nèi)徑略大于盾構(gòu)機(jī)外徑的斷面形狀與盾構(gòu)機(jī)縱斷面形狀相同筒狀物,與井壁連結(jié)到一起。該筒狀物即為進(jìn)發(fā)入口.進(jìn)發(fā)入口的作用是限制盾構(gòu)機(jī)的掘削擺動(dòng)，確保盾構(gòu)機(jī)的位置精度。入口密封墊圈是填充在入口與盾構(gòu)機(jī)或入口與管環(huán)間隙中的墊圈，其作用是止水，以便確保施工的可靠性和安全性.盾構(gòu)機(jī)開始推進(jìn)后，即可對掘削面加壓，盾構(gòu)機(jī)尾部通過之后，即可進(jìn)行背后注漿，盡早穩(wěn)定入口。特別是泥水盾構(gòu)進(jìn)發(fā)后，必須保持泥水壓力。為了不使入口密封墊圈發(fā)生破損和反轉(zhuǎn)，必須周密地考慮盾構(gòu)和進(jìn)發(fā)口的凈空和墊圈的質(zhì)材、形狀及尺寸（見圖13.6)。入口密封墊圈由上水墊圈、防止墊圈反轉(zhuǎn)的壓板及固定它們的鐵件構(gòu)成。在構(gòu)筑混凝土進(jìn)發(fā)入口時(shí)被固定在混凝土入口上。壓板多為滑動(dòng)式，但必須可隨盾構(gòu)機(jī)的移動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。近年采用鉸接結(jié)構(gòu)的壓板(翻板式）增多,節(jié)省了壓板調(diào)整工時(shí)，提高了在盾構(gòu)機(jī)下部狹窄空間內(nèi)作業(yè)的效率。4．1．2進(jìn)發(fā)作業(yè)1．進(jìn)發(fā)準(zhǔn)備作業(yè)采用泥水式盾構(gòu)機(jī)時(shí)，需配備泥水處理設(shè)備、泥水輸送設(shè)備、背后注漿設(shè)備、器材搬運(yùn)設(shè)備等。若為土壓式盾構(gòu)機(jī)，需配備出土設(shè)備、背后注漿設(shè)備、器材搬運(yùn)設(shè)備等。在進(jìn)行這些作業(yè)的同時(shí)，還要進(jìn)行進(jìn)發(fā)準(zhǔn)備作業(yè)。進(jìn)發(fā)準(zhǔn)備作業(yè)包括進(jìn)發(fā)臺(tái)的設(shè)置、盾構(gòu)機(jī)的組裝、入口密封墊圈的安裝、反力座的設(shè)置、后續(xù)設(shè)備的設(shè)置、盾構(gòu)機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)等。若采用拆除臨時(shí)擋土墻隨后盾構(gòu)掘進(jìn)的進(jìn)發(fā)方式，則需對地層加固。通常把出口、背后注漿等設(shè)備工作、進(jìn)發(fā)準(zhǔn)備作業(yè)及地層加固集中在同一時(shí)期內(nèi)，作業(yè)內(nèi)容將視具體情況而定。所以應(yīng)注意作業(yè)規(guī)劃和進(jìn)度管理。入口襯墊示例2。拆除臨時(shí)擋土墻進(jìn)發(fā)口的開口作業(yè)，因?yàn)檫M(jìn)發(fā)口的開口作業(yè)易造成地層坍塌,進(jìn)下水涌入,故拆除前要確認(rèn)地層自穩(wěn)、止水等狀況。隨后本著對土體擾動(dòng)小的原則,把擋土墻分成多個(gè)小塊，從上往下逐個(gè)依次拆除。拆除時(shí)應(yīng)注意在盾構(gòu)機(jī)前面進(jìn)行及時(shí)支護(hù)，拆除作業(yè)要迅速連續(xù)。3．掘進(jìn)擋土墻進(jìn)發(fā)口拆除后，立即推進(jìn)盾構(gòu)機(jī),若采用泥水盾構(gòu)機(jī)，由于臨時(shí)墻殘碴會(huì)堵塞泥水循環(huán)，故必須在確認(rèn)障礙物已清除干凈后才能推進(jìn)。盾構(gòu)機(jī)貫入地層后，對掘削面加壓,監(jiān)視入口密封墊圈狀況的同時(shí)緩慢提高壓力，直到預(yù)定壓力值。盾構(gòu)機(jī)尾部通過入口密封墊圈時(shí)，因密封墊圈易成反轉(zhuǎn)狀態(tài)，所以應(yīng)密切監(jiān)視，同時(shí)盾構(gòu)應(yīng)低速推進(jìn),盾構(gòu)機(jī)通過入口后,進(jìn)行壁后注漿，穩(wěn)定洞口，進(jìn)發(fā)流程見圖設(shè)置盾構(gòu)進(jìn)發(fā)臺(tái)設(shè)置盾構(gòu)進(jìn)發(fā)臺(tái)盾構(gòu)機(jī)投入組裝安裝入口墊圈，設(shè)置反力座和后續(xù)設(shè)備組裝臨時(shí)管片，盾構(gòu)機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)拆除臨時(shí)墻，盾構(gòu)貫入掘削面加壓，掘進(jìn)（拼裝臨時(shí)管片）盾尾通過入口，壓板加固、壁后注漿進(jìn)發(fā)段地層改良檢查掘削面地層進(jìn)發(fā)準(zhǔn)備工作拆除臨時(shí)墻掘進(jìn)進(jìn)發(fā)流程圖4．1．3盾構(gòu)到達(dá)施工盾構(gòu)到達(dá)前須慎重考慮的事項(xiàng)如下：①選定加固工法加固到達(dá)部位近旁地層及設(shè)置出口密封圈。②為了確保盾構(gòu)機(jī)按規(guī)定計(jì)劃路線順利到達(dá)預(yù)定位置，需要認(rèn)真討論測定盾構(gòu)位置的方法和隧道內(nèi)外的聯(lián)絡(luò)方法。③討論低速推進(jìn)的起始位置、慢速推進(jìn)的范圍。④討論泥水盾構(gòu)泥水減壓的起始位置。⑤討論盾構(gòu)推進(jìn)到位時(shí),由于推力的影響是否需要在豎井內(nèi)側(cè)井壁到達(dá)口處采取支護(hù)等措施。⑥討論掘削到達(dá)面的方法及其起始時(shí)間.⑦認(rèn)真考慮防止從盾構(gòu)機(jī)外殼板和到達(dá)面間的間隙涌水、涌砂的措施。⑧盾構(gòu)機(jī)停止推進(jìn)的位置的討論.⑨討論到達(dá)部位周圍的背后注漿工法。⑩應(yīng)周密的考慮拉出盾構(gòu)機(jī)到井內(nèi)時(shí)的盾構(gòu)承臺(tái)等臨時(shí)設(shè)備的配備及設(shè)置狀況。盾構(gòu)到達(dá)工法到達(dá)作業(yè)1。到達(dá)豎井前的掘進(jìn)到達(dá)之前，要充分地進(jìn)行基線測量,以確保盾構(gòu)機(jī)的準(zhǔn)確到位,由于必須在到達(dá)口的允許范圍內(nèi)貫入，所以應(yīng)精確測量各管環(huán)，保證線形無誤。盾構(gòu)機(jī)至到達(dá)口跟前時(shí),擋土墻易發(fā)生形變，對于特別容易變形的擋土墻（板樁擋土墻），應(yīng)事先進(jìn)行加固防止對盾構(gòu)機(jī)推力的影響。加固方法一般采用從豎井內(nèi)用工字鋼支承，或構(gòu)筑埋入臨時(shí)支承梁。假如盾構(gòu)機(jī)的掘削面靠近到達(dá)豎井，對豎井擋土墻的狀態(tài)要經(jīng)常進(jìn)行觀測、將盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)控制在與位移吻合的程度，特別是掘削面壓力急劇下降時(shí)易導(dǎo)致坍塌，故需綜合考慮盾構(gòu)機(jī)的位置、地層加固的范圍、擋土墻的位移、地表面沉陷等因素來確定掘削面的壓力。2．盾構(gòu)機(jī)的到達(dá)由于刀具不能旋轉(zhuǎn)或推力上升等機(jī)械操作方面的變化，雖然能察覺到已到達(dá)臨時(shí)墻，仍應(yīng)從到達(dá)豎井的臨時(shí)墻鉆孔和測量來確定盾構(gòu)機(jī)位置，再確定是否停止推進(jìn)。停止推進(jìn)后，為防止臨時(shí)墻拆除后漏水，應(yīng)仔細(xì)進(jìn)行背后注漿施工。3．臨時(shí)墻的拆除拆除臨時(shí)墻前，在臨時(shí)墻上開幾個(gè)檢查口，以確認(rèn)地層狀況和盾構(gòu)機(jī)到達(dá)位置。臨時(shí)墻的拆除與進(jìn)發(fā)相同。地層的自穩(wěn)性可隨著時(shí)間而變化，故作業(yè)必須迅速進(jìn)行,力求穩(wěn)定地層。特別是在拆去了臨時(shí)墻將盾構(gòu)機(jī)向豎井內(nèi)推進(jìn)時(shí)，應(yīng)仔細(xì)監(jiān)視地層狀況，謹(jǐn)慎施工。2盾構(gòu)進(jìn)出洞口的地基加固方法和質(zhì)量控制4。2.1盾構(gòu)進(jìn)出洞是盾構(gòu)法施工的重要環(huán)節(jié)之一。當(dāng)采用盾構(gòu)施工時(shí)，一般先將出洞井預(yù)留外側(cè)一定范圍的土體進(jìn)行改良，使土體的抗剪、抗壓強(qiáng)度提高，透水性減弱，預(yù)留孔洞外側(cè)的土體具有自身保持相對穩(wěn)定的能力。改良土體的方法有深層攪拌樁法、高壓噴射法、凍結(jié)法等,對滲透系數(shù)較大(k≥10-3cm/s）的土層,也可采用注漿法，但采用單一的注漿法常伴有不穩(wěn)定因素。土體改良的范圍可按A、B二種情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖所示。圖土體改良方式情況A與B的區(qū)別在于加固厚度的不同。土體改良厚度的計(jì)算可分別按砂性土和粘性土地層進(jìn)行。砂性土按B情況考慮時(shí)，取Ls+α為改良土厚度，α可按改良土的滲透條件決定，通常取1m左右.4.2.2根據(jù)地質(zhì)和環(huán)境特點(diǎn)，合理選擇盾構(gòu)進(jìn)出洞地基加固方法，并在工作井結(jié)構(gòu)完成后，嚴(yán)格按相應(yīng)的規(guī)范要求進(jìn)行地基加固。洞口地基加固要求采用合理的順序及施工參數(shù)，嚴(yán)防加固的擠壓效應(yīng)損壞工作井結(jié)構(gòu)及臨近建筑。原則上要求盾構(gòu)進(jìn)出洞口的止水加固體部分應(yīng)在工作井完成后、盾構(gòu)進(jìn)出洞前進(jìn)行施工.若受條件限制而需在工作井基坑開挖前進(jìn)行洞口地基加固的，則加固體與工作井井壁間的50cm間隙須在井內(nèi)結(jié)構(gòu)完成后進(jìn)行高壓旋噴密實(shí)充填,并確保齡期。盾構(gòu)進(jìn)出洞之前，應(yīng)對洞口加固體進(jìn)行斜孔鉆芯取樣檢測，進(jìn)一步確認(rèn)洞口加固體范圍、強(qiáng)度、水密性與均勻性達(dá)到要求。盾構(gòu)掘進(jìn)施工技術(shù)及工程質(zhì)量控制盾構(gòu)開挖面穩(wěn)定和工作參數(shù)優(yōu)化5．1．1土壓盾構(gòu)掘進(jìn)管理1．掘進(jìn)管理程序土壓盾構(gòu)掘進(jìn)管理的程序如圖所示。2.泥土壓力的管理基準(zhǔn)泥土壓基準(zhǔn)的設(shè)定方法與泥水盾構(gòu)的泥水壓的設(shè)定方法相同。掘削土壓靠設(shè)置在隔板上下部的土壓計(jì)的測定結(jié)果間接推估艙內(nèi)土壓。3．泥土壓的調(diào)節(jié)方法泥土壓的調(diào)節(jié)方法有以下3種。①調(diào)節(jié)螺旋傳輸機(jī)的轉(zhuǎn)速。②調(diào)節(jié)盾構(gòu)千斤頂?shù)耐七M(jìn)速度。③以上兩者組合調(diào)節(jié)。4．泥材特性及用量的管理礦物類泥漿的管理基準(zhǔn)可按圖示出的泥材與適用土質(zhì)的關(guān)系選擇。對A、B類地層無需添加泥材;對C類地層，泥材的比重Gm=1。2～1。3;對D類地層，Gm=1.4~1.5。泥材用量因地層粒度組成形狀的不同而不同。通常按有效間隙率的1.2～2倍考慮。一般為100～300l/m3。圖土質(zhì)粒徑與發(fā)泡材類型的關(guān)系加泥后泥土的坍落度可按5～20cm的范圍管理。加泥后泥土的滲水系數(shù)以10-5～10—65．1．2泥水盾構(gòu)的掘進(jìn)管理1泥水盾構(gòu)的掘進(jìn)管理程序如圖所示。2.泥水管理基準(zhǔn)（1）泥水性能基準(zhǔn)設(shè)定泥水性能管理基準(zhǔn)可按下表執(zhí)行。表13。3穩(wěn)定掘削面的泥水粘性值掘削土質(zhì)漏斗粘度計(jì)法測定的泥水粘性值地下水影響較小的情形地下水影響較大的情形夾砂粉土25～30（S）28~34(S）砂質(zhì)粘土25~30（S)28～37（S）砂質(zhì)粉土27～34(S）30~40（S)砂30~38（S)33~40(S）砂礫35～44（S）50～60（S）表13。4泥水配比參考表材料配比(％）比重漏斗粘度(S）可滲比粘土25±101.225～3014～16膨潤土8±3CMC0.12±0。03水余量表13.5泥水特性基準(zhǔn)地層土質(zhì)比重漏斗粘度屈服值砂分率析水量可滲比沖積層粘土1。10/////砂、粉砂1.15～1。20255////洪積層礫1。25~1.3535～40S50～100dyneS/cm210～15％20～30cc以下15砂1。20～1.2525~30S////粉砂1.10～1。2022～25S////粘土1。05～1。10/////表13.6泥水輸送中泥水性狀的上限值泥水性狀漏斗粘度比重砂分率上限值40S1.3515％(2）泥水壓力基準(zhǔn)泥水壓力基準(zhǔn)的設(shè)定因地層實(shí)況而定，通常的實(shí)用參考值如表13。7所示。泥水壓基準(zhǔn)(參考值)地層、土質(zhì)泥水壓基準(zhǔn)值預(yù)壓沖積層軟粘土上限值=劈裂壓+水壓+預(yù)壓下限值=靜止土壓+水壓+預(yù)壓20～30kN/m2沖積層松砂～砂礫上限值=靜止土壓+水壓+預(yù)壓下限值=主動(dòng)土壓+水壓+預(yù)壓20～30kN/m2洪積層中等～固結(jié)粘土上限值=靜止土壓+水壓+預(yù)壓下限值=主動(dòng)土壓+水壓+預(yù)壓20～30kN/m2洪積層砂質(zhì)土上限值=靜止土壓+水壓+預(yù)壓下限值=主動(dòng)土壓+水壓+預(yù)壓20～30kN/m2（7）泥水質(zhì)量調(diào)整在泥水盾構(gòu)的實(shí)際掘進(jìn)過程中，泥水的特性參數(shù)經(jīng)常會(huì)發(fā)生變化。例如：在掘削地層為粉砂土、粘土的情況下，泥水中的細(xì)粒成分會(huì)不斷地增加，致使泥水的比重、粘度增加，超出選定的最佳值（即管理基準(zhǔn)值）。當(dāng)掘削地層為砂層、礫石層時(shí),泥水中的細(xì)粒成分不斷地流失，故泥水的比重、粘度均會(huì)下降.此外，隧道軸線方向上的掘削地層的土質(zhì)參數(shù)（粒經(jīng)分布曲線等)，嚴(yán)格說來也在不斷變化。上述原因均會(huì)導(dǎo)致泥水質(zhì)量劣化（偏離原定最佳值)，進(jìn)而致使掘削面不穩(wěn)定。故應(yīng)及時(shí)克服,即應(yīng)不斷地調(diào)整泥水的質(zhì)量，使其始終保持最佳狀態(tài)。泥水的質(zhì)量調(diào)整.主要靠向泥水中添加添加劑調(diào)整。幾種主要的添加劑如表13。8所示。表13。8添加劑的種類添加劑種類作用名稱分散劑a。提高土顆粒的分散性（增加負(fù)電荷)b.防止陽離子(Ca、Mg、Na等）污染及污染后的恢復(fù)a.磷酸鹽類（六偏磷酸鈉等）b.堿類（炭酸鈉等）c.木質(zhì)磺酸鹽類（鐵硼素木質(zhì)磺酸鈉等)d。黑腐酸類（黑腐酸鈉等）增粘劑a.提高泥水粘性（提高土顆粒的游動(dòng)性能）b.減少濾水量c。提高陽離子的污染的抵抗性a。CMC(羧甲基纖維素）b。PAA中和劑防止背后注入漿液等堿性成分混入泥水造成的泥水質(zhì)量劣化a。稀硫酸b。磷酸粘土顆粒砂顆粒a.提高成膜性b.減少濾水量a。膨潤土b。砂4．盾構(gòu)機(jī)的管理（1)掘進(jìn)速度管理通常應(yīng)把掘進(jìn)速度控制在20～40mm/min的范圍內(nèi)。表13。9不同地層時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)掘進(jìn)速度地層掘進(jìn)速度mm/min粘性土25～30砂密實(shí)砂25～30松散砂25~35砂礫25～30固結(jié)淤泥15～25軟巖10～20但是，當(dāng)在加固地層或砂漿墻等固結(jié)區(qū)域掘進(jìn)時(shí)，為了防止大塊固結(jié)體進(jìn)入土艙,掘進(jìn)速度應(yīng)控制在10mm/min以下.（2)千斤頂推力通常因裝備推力為必要推力的2倍，所以掘進(jìn)中的推力應(yīng)控制在裝備推力50%以下(管理值應(yīng)為設(shè)計(jì)值±20％的范圍），詳見第4章的敘述。控制推力增大的措施有：①降低掘進(jìn)速度，②使用修邊刮刀；③在盾構(gòu)機(jī)外殼板外側(cè)注入滑材減摩,④背后注入不足可致使向地層的傳遞推力的效果差，也可以產(chǎn)生推力上升現(xiàn)象。（3）掘削扭矩本來裝備扭矩是留有一定裕度的，正常掘進(jìn)時(shí)的扭矩應(yīng)小于裝備扭矩的50～60%。若出現(xiàn)扭矩大增時(shí),應(yīng)①降低掘進(jìn)速度，②使刀盤逆轉(zhuǎn)。另外，掘削刀具存在一定摩耗后，或者刀具粘附粘土結(jié)塊等情形下，扭矩也會(huì)上升.此時(shí)應(yīng)使用噴射管射水沖洗掘削面，確認(rèn)刀具的摩耗狀況及面板的狀況。同樣土艙內(nèi)粘附掘削土增厚時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)扭矩上升現(xiàn)象。另外，泥水盾構(gòu)的場合下，由于浮力的原因，所需的扭矩變小，在軟粘性土層中掘削扭矩與出廠時(shí)的扭矩不相上下的情形也有發(fā)生.（4）攪拌荷載值為使攪拌器逆轉(zhuǎn)容易攪拌器多為油壓式,當(dāng)出現(xiàn)油壓緩慢上升時(shí),說明艙內(nèi)掘削土砂可能存在堆積下沉。另外，油壓急劇上升或者停止的場合下，可能有大礫石卡住刀盤。此時(shí)應(yīng)使刀盤逆轉(zhuǎn)解除.發(fā)生掘削面坍塌時(shí)必須與其他原因（干砂量等）綜合判斷。5．流體輸送的管理觀察掘削面坍塌和地表沉降時(shí)的掘進(jìn)數(shù)據(jù)，不難發(fā)現(xiàn)干砂量等數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)生變化。因此,掘進(jìn)時(shí)應(yīng)及時(shí)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷.（1）掘削泥水壓掘削泥水壓的操作主要是P1泵（送泥泵)。例如，要想提高掘削壓力，則應(yīng)提高P1泵的轉(zhuǎn)數(shù)。（2）掘削偏差流量掘削偏差流量可根據(jù)安裝在送排泥管上的流量檢測器得到的送排泥流量算出掘削流量偏差。流量偏差為正表示掘削量過大（處超挖態(tài)），為負(fù)可能會(huì)有逸水的傾向.所以從零到一定負(fù)值的范圍內(nèi)掘進(jìn)狀態(tài)最好。（3）掘削量掘削量的含義是掘削面積×掘進(jìn)距離的積值，但實(shí)際運(yùn)算可安排泥流量與送泥流量的差的累積值求取。把掘削量與下面2個(gè)值比較可以判斷掘削狀況，①理論掘削量,②最近的10～20環(huán)的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理（平均值、管理極限2σ（σ為標(biāo)準(zhǔn)偏差）.基本上可以認(rèn)為是:掘削量大說明進(jìn)入泥水艙的掘削土過多;掘削量小說明存在逸泥。（4）干砂量掘削量系指含水的土砂量；干砂量系指用計(jì)算法求出的去除水分后的干燥土砂的體積。在干砂量的計(jì)算公式中使用了送、排泥流量和比重的測量值及土質(zhì)勘察數(shù)據(jù)得出的地層土體的真比重。但是，對于掘削面為互交層或地層存在變化的情形結(jié)果不理想。所以判斷狀況時(shí)不考慮與理論值比較，而是考慮與統(tǒng)計(jì)處理值（同前)比較的結(jié)果。判斷結(jié)果基本上與掘削量的結(jié)果相同。（5)泵的電流值與轉(zhuǎn)數(shù)知道各泵的耗電電流值及轉(zhuǎn)數(shù),可以判斷堵塞狀況和增設(shè)Pn（中繼泵)的時(shí)期。盾構(gòu)在復(fù)雜地層條件下的施工及技術(shù)措施5．2．1覆土厚度不大于盾構(gòu)直徑的淺覆土層地段；1嚴(yán)格管理開挖面壓力。由于覆土荷載減小,使開挖面壓力的允許的管理幅度縮小，即使少量的誤差,也可能給開挖面穩(wěn)定帶來很大影響.因此，在掘進(jìn)時(shí)，應(yīng)特別注意使用的泥漿或添加劑的性質(zhì)以及開挖面壓力管理，盡量減小對地表或地下建（構(gòu)）筑物的影響.2淺覆土地段的壁后注漿.由于盾尾空隙會(huì)立即影響到地面或地下建(構(gòu))筑物，要進(jìn)行充分的壁后注漿管理以控制地層變形.宜使用有早期強(qiáng)度的壁后注漿材料，采用同步注漿方法進(jìn)行施工。在進(jìn)行開挖面壓力管理或壁后注漿管理時(shí)，可通過試驗(yàn)確定開挖壓力管理值和注漿參數(shù)等。3穿越河流的淺覆土施工，應(yīng)對開挖面的穩(wěn)定、泥漿或添加材料的泄漏或噴出采取措施，還應(yīng)注意采取相應(yīng)措施防止隧道的上浮或管片的變形。5．2．2小半徑曲線施工1必須根據(jù)地層條件、超挖量、壁后注漿、輔助工法等制定小半徑曲線施工方案和安全施工措施，并注意防止推進(jìn)反力引起隧道變形、移動(dòng)等；2超挖量：用部分外擴(kuò)式超挖刀進(jìn)行開挖時(shí)，超挖量大,小半徑曲線施工容易。但是，這樣會(huì)產(chǎn)生由于圍巖地層的松動(dòng)、壁后注漿材料繞入開挖面、推進(jìn)反力的下降，使隧道變形增大。因此，要考慮地層的穩(wěn)定性，把超挖量控制在容許范圍內(nèi).3壁后注漿：小半徑曲線施工時(shí)，管片從盾尾脫出后如果不能立即與圍巖形成一體，盾構(gòu)推進(jìn)就不能充分取得反力，導(dǎo)致產(chǎn)生較大的管片變形和隧道位移的危險(xiǎn)性.應(yīng)選擇體積變化小，早期強(qiáng)度高的注漿材料.考慮到超挖量，注入量也需要適當(dāng)?shù)脑黾印?線路測量：應(yīng)根據(jù)需要增加測量頻率。6在地層穩(wěn)定性差的地段，為了防止曲線部分的超挖引起地層松動(dòng)可采用化學(xué)加固或高壓噴射攪拌施工等進(jìn)行輔助施工。5．2．4小凈距隧道施工小凈距隧道施工的相互影響，因施工條件各不相同，一般要考慮：1）后續(xù)盾構(gòu)的推進(jìn)對先行隧道的擠壓和松動(dòng)效應(yīng);2）后續(xù)盾構(gòu)的盾尾通過對先行隧道的松動(dòng)效應(yīng)；3）后續(xù)盾構(gòu)的壁后注漿對先行隧道的擠壓效應(yīng)；4）先行盾構(gòu)引起的地層松弛而造成或引起后續(xù)盾構(gòu)的偏移等。伴隨以上現(xiàn)象會(huì)發(fā)生的管片變形、接頭螺栓的變形和斷裂、漏水、地表下沉量的增大等。觀測到異常變形時(shí)，應(yīng)立即停止施工，查明原因,同時(shí)根據(jù)情況,采用適當(dāng)輔助工法進(jìn)行施工.5．2．5大坡度地段施工1在選擇運(yùn)輸設(shè)備和安全設(shè)施時(shí)，必須考慮大坡度區(qū)段施工的安全，對牽引機(jī)車進(jìn)行必要的牽引計(jì)算,并考慮一定的余量;2上坡時(shí)應(yīng)加大盾構(gòu)下半部推進(jìn)千斤頂?shù)耐屏?，這樣可以有效控制盾構(gòu)的方向。對后方臺(tái)車，要采取防止脫滑措施；3同步及即時(shí)注漿時(shí)宜采用收縮率小、早期強(qiáng)度高的漿液；4在急下坡始發(fā)與到達(dá)時(shí)，基座應(yīng)有防滑移安全措施；5在急上坡到達(dá)時(shí),為防止地層坍塌、漏水，事先必須制訂相應(yīng)對策;6在大坡度區(qū)段，地層的土水壓力隨著推進(jìn)而時(shí)刻變化,因此開挖面壓力也必須根據(jù)土水壓力進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，特別是下坡時(shí)，由于壓力倉內(nèi)的開挖土砂有可能出現(xiàn)滯留而不能充分取土，必須慎重管理開挖土量。5．2．6地下管線和地下障礙物地段施工地下管線區(qū)段施工1盾構(gòu)施工之前，應(yīng)詳細(xì)查明、了解隧道所經(jīng)過地段地下管線的分布、管線類型、允許變形值等情況,制定具體施工方案；2對重要管線和施工中難以控制的管線施工前應(yīng)根據(jù)不同情況采用遷移、加固措施；3盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整掘進(jìn)速度和出土量，從而減少地表的沉降和隆起。地下障礙物處理1地下障礙物處理前，必須查明障礙物具體位置和實(shí)物，制定處理方案，以確保施工安全;2地下障礙物的處理一般遵循提前從地面采取措施處理的原則。如確需在盾構(gòu)掘進(jìn)工作面進(jìn)行處理時(shí)，必須充分研究可行性與對策；3從地面拆除地中障礙物時(shí),可選擇合適的輔助工法,拆除后要妥當(dāng)?shù)剡M(jìn)行回填；4在盾構(gòu)掘進(jìn)工作面拆除障礙物時(shí),可選擇帶壓作業(yè)或地層加固方法；5在開挖面的狹窄空間內(nèi)進(jìn)行人工拆除障礙物時(shí)，對障礙物的切斷、破碎、拆除和運(yùn)出作業(yè)，應(yīng)控制地層的開挖量以保障開挖面的穩(wěn)定.5．2．7穿越建（構(gòu)）筑物施工盾構(gòu)施工前,應(yīng)對建（構(gòu)）筑物地段進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，評估施工對建（構(gòu)）筑物的影響,并有針對性地采取保護(hù)措施,控制地層變形；宜根據(jù)建（構(gòu))筑物基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)的類型、現(xiàn)狀,采取地基加固或樁基托換措施;必須加強(qiáng)地表和建（構(gòu)）筑物變形監(jiān)測和及時(shí)反饋，優(yōu)化調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)和同步注漿參數(shù)；應(yīng)根據(jù)建（構(gòu)）筑物沉降速率進(jìn)行多次壁后注漿，宜選擇體積變化小、早期強(qiáng)度高、速凝型的注漿材料。5．2．8穿越江河地段施工1穿越過江河地段施工應(yīng)特別重視詳細(xì)查明地層條件和河流情況，制定可靠的施工措施；2穿越江河施工時(shí)，必須選擇合理的盾構(gòu)設(shè)備類型；3施工過程中，應(yīng)確保開挖面的穩(wěn)定，防止地層坍塌,防止突水突泥；4現(xiàn)場必須準(zhǔn)備足夠的防排水設(shè)備與設(shè)施；5必要時(shí),對水底地層進(jìn)行預(yù)加固處理；6采取措施防止對堤岸、周邊結(jié)構(gòu)物的影響;7特別注意觀察與防止泥漿和添加材料的泄漏和噴出；特別注意觀察與解決管片的變形和隧道上浮問題。5．2．9地質(zhì)條件復(fù)雜地段（軟硬不均互層地段）和砂卵石地段砂卵石地段施工1施工前,應(yīng)根據(jù)礫石粒徑、含量和施工長度及出碴設(shè)備能力等因素，選擇盾構(gòu)的刀盤型式和刀具配制方式、數(shù)量；2采用土壓平衡盾構(gòu)時(shí)，應(yīng)根據(jù)螺旋輸送機(jī)出碴情況,做好碴土改良工作；3采用泥水平衡盾構(gòu)時(shí)，根據(jù)礫石含量和粒徑選擇破碎方法或輸送泵；4當(dāng)遇有大孤石影響掘進(jìn)時(shí)，應(yīng)采取措施排除。8.2。10穿越復(fù)雜地層地段施工1穿越復(fù)雜地層地段，應(yīng)優(yōu)先選擇使用復(fù)合式盾構(gòu)進(jìn)行施工；2綜合考慮所穿越地段地質(zhì)條件，合理選擇盾構(gòu)刀具形狀和配置，以適應(yīng)各種地層的掘進(jìn)；3合理選擇適當(dāng)時(shí)機(jī)和地點(diǎn),及時(shí)更換刀具或改變其配置，以適應(yīng)前方地層的掘進(jìn)；4根據(jù)開挖面地質(zhì)預(yù)測預(yù)報(bào)信息，調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)和壁后注漿參數(shù)，以確保開挖面的穩(wěn)定和掘進(jìn)速度；5根據(jù)開挖面地質(zhì)條件,及時(shí)調(diào)整土壓平衡壓力，及時(shí)決定是否采用碴土改良或及時(shí)調(diào)整碴土改良參數(shù)。盾構(gòu)糾偏和姿態(tài)控制1盾溝隧道軸線控制盾構(gòu)軸線的控制是盾構(gòu)推進(jìn)施工的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),軸線方向控制主要是依靠測量精確性，在實(shí)際施工中盾構(gòu)推進(jìn)軸線控制不可能是理想狀況，軸線控制不佳狀況的原因：地質(zhì)不均勻引起正面阻力不均勻，施工操作技術(shù)水平不高?？刂坪枚軜?gòu)的推進(jìn)軸線，才能保證管片拼裝在位置的準(zhǔn)確,才能使隧道竣工軸線誤差控制在允許范圍內(nèi)。盾構(gòu)推進(jìn)及管片拼裝施工時(shí),為了減少由于盾構(gòu)自轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的施工困難,應(yīng)控制盾構(gòu)旋轉(zhuǎn)量，在±30以內(nèi).在施工中可采取措施以防止過量的旋轉(zhuǎn)，方法有:1改變刀盤的旋轉(zhuǎn)方向。2改變管片拼裝左、右交叉的先后次序。3調(diào)整兩腰推進(jìn)油缸軸線,使其與盾構(gòu)軸線不平行。4當(dāng)旋轉(zhuǎn)量較大時(shí)，可在盾構(gòu)支承環(huán)或切口環(huán)內(nèi)單邊加壓重.盾構(gòu)在硬巖、地下水比較發(fā)育地段、淺埋隧道地段、軟弱土層中推進(jìn)時(shí)，特別是在曲線段盾構(gòu)逐環(huán)轉(zhuǎn)折推進(jìn)時(shí)會(huì)引起盾尾后一段隧道的位移，導(dǎo)致測量的后視標(biāo)志點(diǎn)移動(dòng)。因此,在盾構(gòu)推進(jìn)軸線和成環(huán)管片中心的測量必須定時(shí)嚴(yán)格復(fù)測后視標(biāo)志點(diǎn)的移動(dòng)值，并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，確保盾構(gòu)推進(jìn)導(dǎo)向測量的正確性.5．3．2盾構(gòu)糾偏盾構(gòu)縱坡最大糾偏量可按下式計(jì)算:i=(i盾—i襯)≤［i]式中i――盾構(gòu)與管片相對坡度；i盾――盾構(gòu)推進(jìn)后實(shí)際縱坡；i襯――已成隧道管片縱坡；［i]――允許坡度差值.盾構(gòu)平面最大糾偏量可按下式計(jì)算:ΔL＜S×tanα式中α――盾構(gòu)與襯砌允許的水平夾角；S――兩腰對稱的千斤頂?shù)闹行木?mm）;ΔL――兩腰對稱千斤頂伸出長度的允許差值(mm）。盾構(gòu)內(nèi)徑與管片外徑兩者之間有一定施工間隙，盾構(gòu)糾偏只能在此范圍內(nèi)調(diào)整，過量糾偏會(huì)使盾殼卡住管片，導(dǎo)致管片被擠壞或增加下一環(huán)管片拼裝的困難。盾構(gòu)糾偏應(yīng)及時(shí)、連續(xù)，不要過量糾偏。過大糾偏會(huì)使盾構(gòu)軸線與隧道軸線產(chǎn)生較大的夾角,影響盾尾密封效果產(chǎn)生盾尾漏漿.壁后注漿發(fā)生漏漿無法保證空隙填充，過量糾偏增加盾構(gòu)對土體的擾動(dòng)，這些因素都將增大地面變形。修正偏離的原則盾構(gòu)方向控制的基本原則如下：①偏離量增大之前及早修正②在受場地限制不能修正,按現(xiàn)時(shí)方向掘進(jìn)的場合下可按前10~20m處的通常的偏離量預(yù)測。③遵循偏離量的管理值和允許值。確立偏離修正方針.圖13.38示出的是盾構(gòu)方向控制、偏離修正圖。為了把施工時(shí)的實(shí)際偏離量控制在規(guī)定的允許偏離量以內(nèi)，首先應(yīng)確定偏離量的管理值(允許值的5%～80％為目標(biāo))，并在該目標(biāo)范圍內(nèi)修正偏離進(jìn)行推進(jìn)管理。盾構(gòu)偏移修正圖必須確立連續(xù)修正偏離的意識(shí)。但是，如果不明確修正到什么時(shí)候，什么程度的方針，則會(huì)像圖13。26示出的那樣出現(xiàn)反復(fù)偏離。如果在已經(jīng)發(fā)生偏離的場合下修正盾構(gòu)方向,則因超控和盾構(gòu)外圍面摩擦的增大周圍地層將發(fā)生擾動(dòng)，致使沉降。從防止沉降的觀點(diǎn)出發(fā)，希望減小偏離量。在方向控制時(shí),必須先掌握盾構(gòu)現(xiàn)在推進(jìn)方向上的偏離量,其次按可以把偏離量拉回到管理值以內(nèi)的原則設(shè)定方向修正量，即使超過管理值也可以考慮先修正幾m的原則進(jìn)行方向控制。盾構(gòu)的方向修正基本上靠選擇推進(jìn)千斤頂進(jìn)行。即利用所謂的千斤頂單側(cè)推進(jìn)，把修正方向的可以上下、左右旋轉(zhuǎn)的力矩作用到盾構(gòu)機(jī)上。決定盾構(gòu)機(jī)規(guī)格時(shí)，應(yīng)考慮隧道線形、最小曲線半徑、土質(zhì)等因素，并充分地討論裝備推力、千斤頂條數(shù)和分布,且留有裝備裕度.在急彎曲線施工、平面和縱斷復(fù)合曲線的施工中，因?yàn)檫x擇千斤頂時(shí)受模式限制，故必須考慮裝備中折機(jī)構(gòu)，提高曲線施工性.（3）推進(jìn)中的方向變化管理方向修正量,就平面方向而言，通常是把方向角變化量、或者掘削面~盾尾偏移量的變化量換算成左右推進(jìn)千斤頂行程的變化量（見圖13.28）;對縱斷方向而言,同樣是換算成上下千斤頂?shù)男谐套兓?，或者利用傾斜計(jì)繪出縱向變化量。推進(jìn)中的方向變化，可通過行程計(jì)測得的左右推進(jìn)千斤頂?shù)男谐滩?；陀螺方位角的變化、傾斜計(jì)的縱向角等參數(shù)的變化掌握。監(jiān)視這些推進(jìn)數(shù)據(jù)與目標(biāo)值的對比結(jié)果，改變千斤頂?shù)哪Ｊ娇刂贫軜?gòu)的方向。在軟地層急彎曲線施工等狀況下，由于地層耐力不足的原因，方向也會(huì)稍有變化。在橫滑狀態(tài)下盾構(gòu)也會(huì)向曲線外側(cè)偏離.這種情形下，暫時(shí)停止推進(jìn)，重新測量確認(rèn)盾構(gòu)機(jī)的位置。3管片組裝的管理在修正盾構(gòu)方向的同時(shí)，還必須慎重地進(jìn)行管片組裝管理。如果減小管片與盾尾板的間隙,則會(huì)對盾構(gòu)推進(jìn)帶來以下種種不利影響。①對管片組裝作業(yè)構(gòu)成障礙，嚴(yán)重時(shí)無法組裝。②進(jìn)行無理組裝，則隧道的真圓度下降。同時(shí)接頭錯(cuò)位、縫隙增大，致使漏水.③由于管片和盾尾的挨近，致使推力上升。在RC管片的場合下，容易致使管片自身出現(xiàn)裂紋等損傷。圖13.28方向修正量的計(jì)算方法因此,推進(jìn)完了時(shí)及管片組立完了時(shí)均應(yīng)測量尾隙,為了滿足盾構(gòu)方向修正的需要,必須使用楔形管片修正管片的方向.像圖13.29示出的那樣,即使在直線段，如果上下,左右的行程存在差異，則推進(jìn)時(shí)一側(cè)的尾隙會(huì)慢慢變小，最后失去尾隙。因此應(yīng)準(zhǔn)備好修正用的楔形管片。曲線段使用的楔形管片必須充分討論曲率的楔形量、形狀（是單楔、還是雙楔）及組裝模式等。圖13.29傾斜管片方向的修正5．3．3急彎施工決定急彎施工（即小曲率半徑曲線施工）成敗的因素較多，有地層條件、盾構(gòu)機(jī)、管片、超挖量、背后注漿及輔助工法等因素.其中關(guān)鍵因素是必須確保超挖量和確保組裝管片的盾尾空隙(見圖13.30).為了確保施工的順利進(jìn)行，通常應(yīng)采取如下一些措施。13。4.1對盾構(gòu)機(jī)的要求1．對盾構(gòu)機(jī)的長度為了防止急彎施工中的超挖量δ和盾構(gòu)機(jī)的轉(zhuǎn)矩過大，應(yīng)盡量縮短盾構(gòu)機(jī)長。2．設(shè)置超挖刀具急彎施工須要一定程度的超挖，以確保盾構(gòu)機(jī)的旋轉(zhuǎn)空間.超挖刀具由液壓千斤頂控制,需要超挖時(shí)千斤頂可將掘削刀具朝外周方向推出,對地層進(jìn)行超挖.超挖量一般控制在0～350mm范圍內(nèi)，超挖量和超挖區(qū)段均任意設(shè)定.3．中折機(jī)構(gòu)圖13.30超挖量和盾尾空隙圖13.31采用中折機(jī)構(gòu)時(shí)的超挖量中折機(jī)構(gòu)是把盾構(gòu)機(jī)分割成前艙和后艙兩部分，兩部分的交界處可以出現(xiàn)曲折；也可以把盾構(gòu)機(jī)分成三部分，即前艙、中艙、后艙，使盾構(gòu)機(jī)出現(xiàn)兩次曲折的機(jī)構(gòu)。中折機(jī)構(gòu)利用中折千斤頂使盾構(gòu)機(jī)沿曲折線推進(jìn)。使用中折機(jī)構(gòu)的好處是提高急彎曲線的施工性，同時(shí)還可控制超挖量.此外，還可以防止管片單推（見圖13.31）.中折機(jī)構(gòu)實(shí)際上為滑動(dòng)結(jié)構(gòu).滑動(dòng)結(jié)構(gòu)有緩傾斜型和曲面型兩種（見圖13.32）。前者的止水襯墊的跟蹤性有限，地下水壓高時(shí)中折角也受限（不能過大），所以只能用于曲率半徑較大（相對后者）的急彎情形的施工；后者使用高水壓襯墊，故可確保大的中折角（達(dá)9o)，即適用于曲率半徑較小(相對前者）的急彎施工。中折機(jī)構(gòu)的推進(jìn)方式因盾構(gòu)千斤頂固定位置的差異，可分為前艙推進(jìn)式和后艙推進(jìn)式兩種（見圖13。33)。其特點(diǎn)分述如下：圖13。32中折滑動(dòng)結(jié)構(gòu)圖13。33推進(jìn)方式圖13。34中折角的方式（1）前艙推進(jìn)式①盾構(gòu)千斤頂頂推前艙，后艙通過連銷與前艙連接，所以后艙受力小，對中折千斤頂推力的上限要求可以降低。②中折時(shí)因盾構(gòu)千斤頂中心軸與管片中心軸出現(xiàn)偏離,故盾構(gòu)千斤頂必須為搖動(dòng)支承。因此,千斤頂頂椎點(diǎn)和管片中心軸的偏心距較大。③因中折段出現(xiàn)張開,故千斤頂沖程式縮短。（2）后艙推進(jìn)式①因千斤頂?shù)耐屏νㄟ^中折千斤頂傳遞到前艙，所以要求中折千斤頂?shù)哪芰?yīng)與盾構(gòu)千斤頂相同。②與一般盾構(gòu)機(jī)相同，因盾構(gòu)千斤頂固定在后艙，所以盾構(gòu)千斤頂無需支承裝置,千斤頂頂推點(diǎn)與管片中心軸的偏心距小,且一直保持不變。③千斤頂沖程不因中折段的張開而短縮.從中折角的產(chǎn)生方式而言,有圖13。34示出的X形中折和V形中折兩種。X型中折的曲折部存在旋轉(zhuǎn)鉸，而V形中折不存在旋轉(zhuǎn)鉸.4．偏心刀盤和折曲刀盤當(dāng)盾構(gòu)外徑較大,曲率半徑較小的急彎施工時(shí)，如果僅靠中折機(jī)構(gòu)不能滿足急彎施工要求時(shí)，則可使用偏心千斤頂（見圖13。35)使刀盤向曲線內(nèi)側(cè)滑動(dòng)，以利控制超挖量。刀盤偏心時(shí)為使曲線外側(cè)的軌跡順勢伸延，應(yīng)把盾構(gòu)前檐作成楔形,以利提高急彎施工性.圖13。35偏心掘削刀盤作為控制超挖量的措施還可以選用折曲刀盤。即把刀盤軸承作成球面狀，在刀盤折曲千斤頂?shù)淖饔孟?使刀盤向曲線方向上折曲,控制超控量、提高急彎的施工性。5．注意事項(xiàng)采用中折機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)注意下列事項(xiàng)：①中折止水帶的防水性②盾構(gòu)機(jī)體折曲時(shí)千斤頂和管片中心線的偏心量（防止管片屈服變形)③土壓盾構(gòu)情形下，應(yīng)注意防止中折機(jī)構(gòu)與螺旋輸送排土器或送泥管發(fā)生碰撞。13.4.2對管片的要求1。管片寬度組裝管片時(shí)，為確保盾構(gòu)外殼板與管片間的空隙，可縮短管片中的寬度，確保組裝作業(yè)在盾尾內(nèi)進(jìn)行.通常，一般區(qū)段的管片寬度定為90～120cm,急彎段可選用30～60cm。2．楔形管片急彎段使用的楔形環(huán)與非楔形環(huán)的比可以大于2∶1。但每環(huán)的楔形量一般不易過大。3．縮小管片外徑在曲率半徑很小的急彎段中，有時(shí)既使減小管片寬度也不能確保必須的空隙（管片外面與盾構(gòu)殼板間的間隔)。這種情形下可將管片外徑縮小50~60mm（與一般區(qū)段管片相比），以確保空隙.此時(shí)與一般管片的連接部最好設(shè)置外徑漸變的圓錐形管片,以保護(hù)盾尾密封（見圖13.36）。圖13。36縮小管片外徑實(shí)例圖13.37隧道急彎段構(gòu)造模型4.管片加固急彎段施工時(shí),考慮到千斤頂推力作用會(huì)在已組裝好的管環(huán)上產(chǎn)生水平位移力。另外,千斤頂?shù)膯瓮埔矔?huì)產(chǎn)生偏心荷載。為了確保管片能承受這些荷載,必須對肋板、面板、接頭螺栓等構(gòu)件進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng).關(guān)于千斤頂推力的影響，像圖13.37示出的那樣,可把盾構(gòu)隧道模擬為梁單元，把周圍地層模擬為彈簧單元，進(jìn)而計(jì)算承受推力條件下管片及環(huán)間螺栓上產(chǎn)生的應(yīng)力.此外，對于偏心荷載還需討論縱肋的壓屈問題。5地層加固急彎施工中除了從盾構(gòu)和管片兩方面進(jìn)行上述改進(jìn)外，還應(yīng)對地層進(jìn)行加固處理,其加固目的如下：①對軟地層加固，確保外側(cè)地層的反力；②防止超挖刀掘出掘削面發(fā)生變形，確保盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)向所需的超挖量；③抑制超挖致使的地層沉降.就加固方法而言，多采用注漿工法、高壓噴射工法及凍結(jié)法。根據(jù)地層條件和施工環(huán)境等條件的不同，有時(shí)也采用其它工法加固.6背后注入管片從盾尾脫出后，需立即通過注漿將其固定在地層上,使千斤頂?shù)耐屏ρ杆賯鬟f給后面的管片、地層及反力座上.另外，為了抑制管片變形和地層沉降,也須迅速填充尾隙，即背后注漿。注入的漿液應(yīng)首選凝膠體積變化小，早期強(qiáng)度超過地層強(qiáng)度的漿材為好。因急彎段的超挖量較大，盾構(gòu)機(jī)周圍存在空隙，故背后注入漿液有可能繞流進(jìn)入掘削面。作為防止這一現(xiàn)象的措施是：①采用瞬結(jié)型漿液；②在管片背面設(shè)置注入袋，即采用附袋注入法。后者使用較多。管片拼裝和隧道工程質(zhì)量控制管片拼裝是盾構(gòu)法施工的一個(gè)重要工序，整個(gè)工序由盾構(gòu)司機(jī)、管片拼裝機(jī)操作工和拼裝工等三個(gè)特殊工種配合完成。在整個(gè)施工過程中必須由專人負(fù)責(zé)指揮，拼裝前應(yīng)全面檢查拼裝機(jī)械、工具、索具.施工前應(yīng)根據(jù)所用管片形式、特點(diǎn)詳細(xì)向施工人員作技術(shù)和安全交底。5．4．1拼裝前的準(zhǔn)備1盾構(gòu)推進(jìn)油缸頂塊與前一環(huán)管片環(huán)面必須有足夠的空間可使封頂塊插入成環(huán)；2檢查管片與盾尾間隙，結(jié)合上一環(huán)狀態(tài)，決定本環(huán)拼裝時(shí)的糾偏量及糾偏措施；3盾構(gòu)縱坡和拼裝機(jī)在平面、高程的偏離值，決定了管片拼裝位置的調(diào)整的糾偏值。4清除上一環(huán)環(huán)面和盾尾內(nèi)雜物，檢查上一環(huán)環(huán)面防水密封條是否完好，如有損壞應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)；發(fā)現(xiàn)環(huán)面質(zhì)量問題，應(yīng)在下一環(huán)管片拼裝時(shí)，進(jìn)行糾正。5．4．2拼裝作業(yè)管片拼裝時(shí)，一般情況應(yīng)先拼裝底部管片,然后自下而上左右交叉拼裝，每環(huán)相鄰管片應(yīng)均勻拼裝并控制環(huán)面平整度和封口尺寸，最后插入封頂塊成環(huán)。管片拼裝成環(huán)時(shí),應(yīng)逐片初步擰緊連接螺栓，脫出盾尾后再次擰緊。當(dāng)后續(xù)盾構(gòu)掘進(jìn)至每環(huán)管片拼裝之前,應(yīng)對相鄰已成環(huán)的3環(huán)范圍內(nèi)的連接螺栓進(jìn)行全面檢查并再次緊固。逐塊拼裝管片時(shí)，應(yīng)注意確保相鄰兩管片接頭的環(huán)面平整、內(nèi)弧面平整、縱縫密貼.封頂塊插入前，檢查已拼管片的開口尺寸，要求略大于封頂塊尺寸，拼裝機(jī)把封頂塊送到位,伸出相應(yīng)的千斤頂將封頂頂塊管片插入成環(huán),作圓環(huán)校正，并全面檢查所有縱向螺栓.封頂成環(huán)后,進(jìn)行測量，并按測得數(shù)據(jù)作圓環(huán)校正，再次測量并做好記錄。最后擰緊所有縱、環(huán)向螺栓。按各塊管片位置，縮回相應(yīng)位置的千斤頂，形成拼裝空間使管片到位，然后伸出推進(jìn)千斤頂完成管片的拼裝作業(yè)。盾構(gòu)司機(jī)在反復(fù)伸縮推進(jìn)油缸時(shí)必須做到保持盾構(gòu)不后退、不變坡、不變向，同時(shí)應(yīng)與拼裝操作人員密切配合。盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，依次把將要脫離盾尾的環(huán)縱向螺栓用扳手?jǐn)Q緊至設(shè)計(jì)要求。拼裝過程中,遇有管片損壞，應(yīng)及時(shí)使用規(guī)定材料修補(bǔ).管片損壞超過標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)調(diào)換.在拼裝過程中應(yīng)保持成環(huán)管片的清潔。如后期發(fā)現(xiàn)損壞的管片也必須修補(bǔ)。隧道結(jié)構(gòu)加強(qiáng)處理方案需經(jīng)業(yè)主和設(shè)計(jì)單位認(rèn)可.平曲線段隧道是使用楔形環(huán)管片拼裝后形成曲線,拼裝方法與直線段施工相同.保證隧道曲線的精度，主要靠控制楔形管片成環(huán)精度,要求第一環(huán)管片定位要準(zhǔn)確。5．4．3管片損傷的防止如果組裝的管片出現(xiàn)縫隙和錯(cuò)位（即真圓度差），則新組裝的管片和原有管片的彎角部必為點(diǎn)接觸或者線接觸.因此，作用千斤頂推力時(shí)易產(chǎn)生破損和裂紋（見圖13.16）。所以，管片組裝時(shí),應(yīng)使各管片的面正確地吻合，即螺栓的緊固等日常管理相當(dāng)重要。近年為使位置正確吻合，有人在管片上安裝調(diào)芯銷，以此提高組裝精度和施工性。錯(cuò)位和開縫造成的損傷另外，如果盾構(gòu)中心軸線的方向與管片中心軸線的方向不同，則尾隙消失，盾構(gòu)殼板與管片發(fā)生碰撞，致使管片破損和變形.圖盾構(gòu)和管片碰撞因此，每環(huán)的尾隙都應(yīng)測量,發(fā)生盾構(gòu)尾板與管片碰撞時(shí)，應(yīng)改變盾構(gòu)的方向或使用楔形管片，修正管片的方向避免碰撞.在曲線部位和管片寬度大的情形下,上述發(fā)生碰撞情形的可能性大。為了防止這種碰撞的發(fā)生，事先應(yīng)就曲線半徑、管片寬度對應(yīng)的盾構(gòu)機(jī)的方向控制方法進(jìn)行討論。施工時(shí)必須強(qiáng)調(diào)隧道線形的管理及盾構(gòu)機(jī)的方向控制管理。（2）管片的形變組裝的管片直到在地中穩(wěn)定過程中，因自重和千斤頂推力、背后注入、土質(zhì)條件等致使管片出現(xiàn)各式各樣的變形。除了事前預(yù)想的管片變形的防止措施外,同時(shí)必須很好地進(jìn)行掘進(jìn)和襯砌管理，掌握施工時(shí)的變形。臨時(shí)組裝的管片，伴隨盾構(gòu)的推進(jìn)容易出現(xiàn)偏離、下沉、上浮,所以應(yīng)將其強(qiáng)化緊固，插入到進(jìn)發(fā)承臺(tái)的間隙中，但不能松弛起拱，并且還應(yīng)用鋼絲繩或鋼材等把整個(gè)管環(huán)固定。特別是進(jìn)發(fā)后立即進(jìn)入曲線施工的場合下，因盾構(gòu)千斤頂?shù)耐屏Σ痪鶆?更應(yīng)很好地籌劃.地中管片的狀態(tài),一般情形下,管片脫出盾尾后存在少許下沉(見圖13。18）。為此應(yīng)考慮背后注漿的時(shí)間和種類。有必要把盾構(gòu)的位置作微量抬高。圖脫離盾尾后的管片另外，在地層存在浮力致使管片上浮的情形下，必須考慮地層加固和平衡重量。曲線施工中,通常在管片離開盾尾尚未穩(wěn)定的時(shí)段內(nèi)推進(jìn)反力會(huì)出現(xiàn)偏離,進(jìn)而致使管片向曲線外側(cè)移動(dòng)，同時(shí)曲線內(nèi)側(cè)的管環(huán)接頭部位產(chǎn)生拉拔變形，故管片極易受損.要想使管片盡早穩(wěn)定，希望注入早期發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度與地層強(qiáng)度相當(dāng)?shù)臐{材，根據(jù)情況也可使用附袋法注入水泥漿.防止內(nèi)側(cè)拉拔變形的措施是增加螺栓強(qiáng)度和條數(shù),也可用鋼材等進(jìn)行加固。盾構(gòu)穿越建筑物及保護(hù)技術(shù)盾構(gòu)掘進(jìn)施工對地層的影響及沉降控制6．1．1地基變形的影響因素地基變形的影響因素盾構(gòu)掘削地基變形的表現(xiàn)方式,是和盾構(gòu)直徑、覆蓋土厚度、地基狀況等的現(xiàn)場條件、盾構(gòu)施工狀況等而有所不同的.現(xiàn)將這些影響因素經(jīng)過整理成為圖—地基變形的影響因素6．1。2地基變形的表現(xiàn)方式和機(jī)理圖—3是如同表—1那樣，在同一線路上不同的盾構(gòu)機(jī)種的5個(gè)工區(qū)所測到的地表面沉降和地下水位的時(shí)效變化,由于各工區(qū)地下水位不同，地表面沉降的表現(xiàn)方式亦不相同。對兼用了氣壓施工的d工區(qū)來說，因?yàn)殚_挖面上量測點(diǎn)在盾構(gòu)到達(dá)前已降低了地下水位,因此已預(yù)先發(fā)生了沉降。相反，對使用土壓加水、泥水加壓式盾構(gòu)的b、e兩工區(qū)，由于施加了水壓、泥水壓力到達(dá)開挖面上，可見到水位局部性的上升。其中在b工區(qū)，因過大的盾構(gòu)推力,觀測到有預(yù)先隆起現(xiàn)象。在采用土壓平衡式盾構(gòu)掘削的砂質(zhì)地基的c工區(qū)中，因開挖面崩塌而看到預(yù)先的沉降.還有就是以靈敏度高的粘性土作掘削對象，采用土壓平衡式盾構(gòu)進(jìn)行施工，因地基被擾動(dòng)為起因有了接續(xù)沉降，在盾構(gòu)已通過了3～4個(gè)月后還有沉降繼續(xù)發(fā)生。根據(jù)以上各個(gè)工例可以明確到地基變形表現(xiàn)的方式，是由地基土的種類、盾構(gòu)機(jī)的種類和施工情況決定的。地基土變形時(shí)效變化曲線,如圖所示可分為以下5個(gè)階段。①預(yù)先沉降：隧道開挖面在從地表測定點(diǎn)相當(dāng)近（數(shù)10m左右）時(shí)起，到達(dá)即將要測定點(diǎn)跟前所發(fā)生的，隨著盾構(gòu)掘進(jìn)所形成地下水位下降。因此,由于增加了地基土的覆蓋土壓力，產(chǎn)生了所謂壓縮、壓密沉降。②開挖面前的沉降和隆起：開挖面是從到達(dá)地表的測定點(diǎn)相當(dāng)近（數(shù)m左右）開始，到達(dá)開挖面測定點(diǎn)正下方時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的沉降或者是隆起現(xiàn)象；開挖面的崩塌是由于盾構(gòu)的過大推力等因素，在開挖面上發(fā)生土壓力的不平衡；地層應(yīng)力釋放和相反使盾構(gòu)開挖面上發(fā)生負(fù)荷土壓力，是由于盾構(gòu)機(jī)的周圍摩擦力作用而造成地基土的彈塑性變形。③盾尾沉降：開挖面從測定點(diǎn)正下方起，到盾構(gòu)機(jī)盾尾通過間所產(chǎn)生的現(xiàn)象,以土的擾動(dòng)作為主要原因。④盾尾空隙沉降:是盾構(gòu)機(jī)的盾尾通過測定點(diǎn)的正下方后所產(chǎn)生的沉降現(xiàn)象。是以盾尾空隙的形成為起因，使得地層土的應(yīng)力釋放而引起的彈塑性變形.接續(xù)沉降:作為沉降的主要部分，由地基土擾動(dòng)為起因,經(jīng)壓密和蠕動(dòng)作用后的殘留現(xiàn)象。時(shí)效變形曲線模式圖6．1.3地基變形的分布及其影響范圍盾構(gòu)隧道施工監(jiān)測技術(shù)6．2．1盾構(gòu)隧道施工監(jiān)測內(nèi)容和方法盾構(gòu)施工中應(yīng)結(jié)合施工環(huán)境、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、掘進(jìn)速度等制定監(jiān)測方案；監(jiān)測范圍包括盾構(gòu)隧道和沿線施工環(huán)境,對突發(fā)的變形異常情況應(yīng)啟動(dòng)應(yīng)急監(jiān)測方案；根據(jù)監(jiān)測中變形量、變形速率等變化情況，隨時(shí)調(diào)整監(jiān)測方案;地上、地下同一斷面內(nèi)的監(jiān)測數(shù)據(jù)以及盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)施工參數(shù)必須同步采集，以便進(jìn)行分析;監(jiān)測儀器和設(shè)備應(yīng)滿足量測精度、抗干擾性、可靠、實(shí)時(shí)采集和傳輸?shù)纫?監(jiān)測項(xiàng)目應(yīng)按下表選擇。穿越江河和建(構(gòu)）筑物或有特殊要求等地段的監(jiān)測項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定； 盾構(gòu)施工監(jiān)測項(xiàng)目類別量測項(xiàng)目主要量測儀器必測項(xiàng)目施工線路地表和沿線構(gòu)筑物和管線變形測量水準(zhǔn)儀、全站儀隧道沉降測量水準(zhǔn)儀選測項(xiàng)目土體位移(包括垂直和水平)水準(zhǔn)儀、分層沉降儀、測斜儀管片內(nèi)力應(yīng)力計(jì)、應(yīng)變計(jì)土層壓應(yīng)力壓力計(jì)孔隙水壓力孔隙水壓計(jì)沉降測量可采用水準(zhǔn)測量方法，水準(zhǔn)基點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在變形影響范圍外,且不少于3個(gè);觀測點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在能夠反映變形、便于觀測、易于保護(hù)的位置.地表沉降測量采用的高程系統(tǒng)應(yīng)與施工測量的高程系統(tǒng)一致.采用物理傳感器進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，應(yīng)按各類儀器不同的埋設(shè)規(guī)定和監(jiān)測方案要求埋設(shè)傳感器.隧道環(huán)境監(jiān)測應(yīng)包括:線路地表沉降觀測、沿線鄰近建構(gòu)筑物變形測量和地下管線變形測量等；施工變形區(qū)內(nèi)建、構(gòu)筑物變形測量,應(yīng)根據(jù)其結(jié)構(gòu)狀況、重要程度、影響大小有選擇地進(jìn)行變形測量。鄰近地下管線變形測量一般應(yīng)直接在管線上設(shè)置觀測點(diǎn)，對于不便開挖的管線也可在周圍土體中埋設(shè)沉降儀和位移計(jì)或其它有效方法間接測定其變形狀況；環(huán)境監(jiān)測應(yīng)在施工前進(jìn)行初始觀測，并應(yīng)從距開挖工作面前方H+h（H為隧道埋深，h為隧道高度）距離處開始，直致觀測對象穩(wěn)定時(shí)結(jié)束。盾構(gòu)穿越地面建筑物、地鐵隧道、鐵路、橋梁、防汛墻、地下管線等重要構(gòu)筑物時(shí)，除應(yīng)對被穿越體進(jìn)行觀測外，還應(yīng)增加對其周圍土體的變形觀測。6．1．2檢測資料整理和信息反饋監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集要根據(jù)預(yù)先的計(jì)劃按時(shí)進(jìn)行，數(shù)據(jù)要用計(jì)算機(jī)程序批量處理，結(jié)果反饋要及時(shí)（2-4小時(shí)內(nèi)），并建立監(jiān)測數(shù)據(jù)庫；應(yīng)結(jié)合施工和現(xiàn)場環(huán)境狀況定期進(jìn)行綜合分析，并應(yīng)繪制出隧道環(huán)境變形、地表沉降、隧道沉降等時(shí)態(tài)曲線圖.應(yīng)對時(shí)態(tài)曲線進(jìn)行基于概論統(tǒng)計(jì)的分析，從中找出共性以指導(dǎo)施工；對重要的觀測項(xiàng)目要建立預(yù)警值,當(dāng)實(shí)測變形值大于允許變形的4/5時(shí)，應(yīng)及時(shí)通報(bào)建設(shè)、施工、監(jiān)理等單位，并采取措施。盾構(gòu)穿越建筑物及保護(hù)技術(shù)6．3．1盾構(gòu)穿越中山北路建筑群施工概況地鐵7號(hào)線銅川路站~中山北路站區(qū)間隧道長1358m，為穿越既有結(jié)構(gòu)物較為密集的地區(qū),區(qū)間隧道在通過華池路和鎮(zhèn)坪路時(shí)，以半徑為400m的曲線穿越淺基礎(chǔ)建筑物23棟,建筑物均為5—7層磚混結(jié)構(gòu),條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深2。6～3。2m,見圖上海地鐵7號(hào)線銅川路站~中山北路站區(qū)間隧道穿越建筑群示意圖盾構(gòu)施工穿越的土層為：②3-2砂質(zhì)粉土