全國二級建造師執業(yè)資格考試輔導（2009年版）

《市政公用工程管理與實(shí)務(wù)》網(wǎng)上增值服務(wù)（2）

　　2009年版二級建造師（市政公用工程專(zhuān)業(yè)）考試用書(shū)根據建造師執業(yè)范圍，新增了“城市軌道交通和隧道工程”和“城市園林綠化工程”兩節內容。為幫助考生掌握這兩節內容，特整理了以下考點(diǎn)，供考生們復習時(shí)參考。因內容較多，分兩次上網(wǎng)發(fā)布。

　　2K313000 城市軌道交通和隧道工程

　　2K313010深基坑支護及蓋挖法施工

　　2K313011 掌握深基坑支護結構的施工要求

　　圍護結構的作用

　　基坑的圍護結構主要承受基坑開(kāi)挖卸荷所產(chǎn)生的土壓力和水壓力，并將此壓力傳遞到支撐，是穩定基坑的一種施工臨時(shí)擋墻結構。

　　圍護結構類(lèi)型可歸納為以下6種：

　　板樁式、柱列式、地下連續墻、自立式水泥土擋墻、組合式、沉井（箱）法

　　支撐結構的分類(lèi)

　　基坑的支撐結構可分為內支撐和外拉錨兩類(lèi)；內支撐一般由各種型鋼撐、鋼管撐、鋼筋混凝土撐等構成支撐系統；外拉錨有拉錨和土錨兩種結構。

　　內支撐結構的作用及構成

　　在軟弱地層的基坑工程中，支撐結構是承受?chē)o墻所傳遞的土壓力、水壓力的結構體系。支撐結構體系包括圍檁、支撐、立柱及其他附屬構件。

　　內支撐應力傳遞路徑

　　支撐結構擋土的應力傳遞路徑是圍護墻→圍檁（冠梁）→支撐。

　　外拉錨適用地層

　　在地質(zhì)條件較好的有錨固力的地層中，基坑支撐采用土錨和拉錨。

　　現澆鋼筋混凝土支撐體系組成

　　現澆鋼筋混凝土支撐體系由圍檁（頭道為圈梁）、支撐及角撐、立柱和圍檁托架或吊筋、立柱、托架錨固件等其他附屬構件組成。

　　現澆鋼筋混凝土支撐布置形式

　　有對撐、邊桁架、環(huán)梁結合邊桁架等，形式靈活多樣。

　　現澆鋼筋混凝土支撐體系特點(diǎn)

　　混凝土結硬后剛度大，變形小，強度的安全可靠性強，施工方便，但支撐澆制和養護時(shí)間長(cháng)，圍護結構處于無(wú)支撐的暴露狀態(tài)的時(shí)間長(cháng)、軟土中被動(dòng)區土體位移大，如對控制變形有較高要求時(shí)，需對被動(dòng)區軟土加固。施工工期長(cháng)，拆除困難，爆破拆除對周?chē)h(huán)境有影響。

　　鋼結構支撐體系組成

　　鋼結構支撐（鋼管、型鋼支撐）體系通常為裝配式的，由內圍檁（地下連續墻時(shí)可省略）、角撐、支撐、軸力傳感器、支撐體系監測監控裝置、立柱樁及其他附屬裝配式構件組成。

　　鋼結構支撐截面形式

　　單鋼管、雙鋼管、單工字鋼、雙工字鋼、H型鋼、槽鋼及以上鋼材的組合。

　　鋼結構支撐布置形式

　　豎向布置有水平撐、斜撐；平面布置形式一般為對撐、井字撐、角撐。也有與鋼筋混凝土支撐結合使用，但要謹慎處理變形協(xié)調問(wèn)題。

　　鋼結構支撐特點(diǎn)

　　安裝、拆除施工方便，可周轉使用，支撐中可加預應力，可調整軸力而有效控制圍護墻變形；施工工藝要求較高，如節點(diǎn)和支撐結構處理不當，施工支撐不及時(shí)不準確，會(huì )造成失穩。

　　支撐體系布置設計應考慮的要求

　?。?）能夠因地制宜合理選擇支撐材料和支撐體系布置形式，使其綜合技術(shù)經(jīng)濟指標得以?xún)?yōu)化；

　?。?）支撐體系受力明確，充分協(xié)調發(fā)揮各桿件的力學(xué)性能，安全可靠，經(jīng)濟合理，能夠在穩定性和控制變形方面滿(mǎn)足對周?chē)h(huán)境保護的設計標準要求。

　?。?）支撐體系布置能在安全可靠的前提下，最大限度地方便土方開(kāi)挖和主體結構的快速施工要求。

　　基坑周?chē)貙幼冃蔚脑?/strong>

　　基坑開(kāi)挖的過(guò)程是基坑開(kāi)挖面上卸荷的過(guò)程，由于卸荷而引起坑底土體產(chǎn)生以向上為主的位移，同時(shí)也引起圍護墻在兩側壓力差的作用下而產(chǎn)生水平位移和因此而產(chǎn)生的墻外側土體的位移?？梢哉J為，基坑開(kāi)挖引起周?chē)貙右苿?dòng)的主要原因是坑底的土體隆起和圍護墻的位移。

　　墻體水平變形規律

　　當基坑開(kāi)挖較淺，還未設支撐時(shí)，不論對剛性墻體（如水泥土攪拌樁墻、旋噴樁樁墻等）還是柔性墻體（如鋼板樁、地下連續墻等），均表現為墻頂位移最大，向基坑方向水平位移，呈三角形分布。隨著(zhù)基坑開(kāi)挖深度的增加，剛性墻體繼續表現為向基坑內的三角形水平位移或平行剛體位移，而一般柔性墻如果設支撐，則表現為墻頂位移不變或逐漸向基坑外移動(dòng)，墻體腹部向基坑內突出。

　　墻體豎向變位產(chǎn)生的原因及危害

　　墻體的上升移動(dòng)給基坑的穩定、地表沉降以及墻體自身的穩定性均帶來(lái)極大的危害。特別是對于飽和的極為軟弱的地層中的基坑工程，更是如此。當圍護墻底下因清孔不凈有沉渣時(shí)，圍護墻在開(kāi)挖中會(huì )下沉，地面也下沉。

　　基坑底部隆起的分類(lèi)

　　基坑開(kāi)挖時(shí)會(huì )產(chǎn)生隆起，隆起分正常隆起和非正常隆起。一般由于基坑開(kāi)挖卸載，會(huì )造成基坑底隆起，該隆起既有彈性部分，也有塑性部分，屬于正常隆起。而如果坑底存在承壓水層，并且上覆隔水層重量不能抵抗承壓水水頭壓力時(shí)，會(huì )出現坑底過(guò)大隆起；如果圍護結構插入深度不足，也會(huì )造成坑底隆起，這兩種隆起是基坑失穩的前兆，是非正常隆起，是施工中應該避免的。

　　常見(jiàn)的地表沉降規律

　　根據工程實(shí)踐經(jīng)驗，在地層軟弱而且墻體的入土深度又不大時(shí)，墻底處顯示較大的水平位移，墻體旁出現較大的地表沉降。在有較大的入土深度或墻底入土在剛性較大的地層內，墻體的變位類(lèi)同于梁的變位，此時(shí)墻后地表沉降的最大值不是在墻旁，而是位于距離墻一定距離的位置上。

　　基坑變形監測的內容

　　一級和二級基坑的施工中必須對周?chē)ǎ嫞┲锖凸芫€(xiàn)等采取監測措施?；庸こ痰谋O測分為：坑周土體變位監測、圍護結構變形量測及內力量測、支撐結構軸力量測、土壓力量測、地下水位及孔隙水壓力量測、相鄰建筑物及地下管線(xiàn)、隧道等保護對象的變形量測。

　　深基坑坑底穩定的處理方法

　　深基坑坑底穩定的處理方法可采用加深圍護結構入土深度、坑底土體注漿加固、坑內井點(diǎn)降水等措施。

　　工字鋼樁圍護結構的施工特點(diǎn)

　　作為基坑圍護結構主體的工字鋼，一般采用50號、55號和60號大型工字鋼，基坑開(kāi)挖前，在地面用沖擊式打樁機沿基坑設計邊線(xiàn)打入地下，樁間距一般為1.0m~1.2m.若地層為飽和淤泥等松軟地層也可采用靜力壓樁機和振動(dòng)打樁機進(jìn)行沉樁?；娱_(kāi)挖時(shí)，隨挖土方隨在樁間插入50mm厚的水平木背板，以擋住樁間土體?；娱_(kāi)挖至一定深度后，若懸臂工字鋼的剛度和強度都不夠大，就需要設置腰梁和橫撐或錨桿（索），腰梁多采用大型槽鋼、工字鋼制成，橫撐則可采用鋼管或組合鋼梁。

　　工字鋼樁圍護結構適用范圍

　　工字鋼樁圍護結構適用于黏性土、砂性土和粒徑不大于100mm的砂卵石地層，當地下水位較高時(shí)，必須配合人工降水措施。而且打樁時(shí)，施工噪聲一般都在100dB以上，大大超過(guò)環(huán)保法規定的限值，因此，這種圍護結構一般宜用于郊區距居民點(diǎn)較遠的基坑施工中。當基坑范圍不大時(shí)，例如地鐵車(chē)站的出入口，臨時(shí)施工豎井可以考慮采用工字鋼做圍護結構。

　　鋼板樁圍護結構的優(yōu)點(diǎn)和使用場(chǎng)合

　　鋼板樁強度高，樁與樁之間的連接緊密，隔水效果好，可多次倒用。因此，沿海城市如上海、天津等地修建地下鐵道時(shí)，在地下水位較高的基坑中采用較多；北京地鐵一期工程在木樨地過(guò)河段也曾采用過(guò)。

　　鋼板樁圍護結構的斷面形式、施工方法和構造形式

　　鋼板樁常用斷面形式，多為U形或Z形。我國地下鐵道施工中多用U形鋼板樁，其沉放和拔除方法、使用的機械均與工字鋼樁相同，但其構成方法則可分為單層鋼板樁圍堰、雙層鋼板樁圍堰及屏幕等。由于地下鐵道施工時(shí)基坑較深，為保證其垂直度且方便施工，并使其能封閉合攏，多采用屏幕式構造。

　　鉆孔灌注樁圍護結構成孔常用機械

　　鉆孔灌注樁一般采用機械成孔。地鐵明挖基坑中多采用螺旋鉆機、沖擊式鉆機和正反循環(huán)鉆機等。對正反循環(huán)鉆機，由于其采用泥漿護壁成孔，故成孔時(shí)噪聲低，適于城區施工，在地鐵基坑和高層建筑深基坑施工中得到廣泛應用。

　　深層攪拌樁擋土結構的組成、作用和布置形式

　　深層攪拌樁是用攪拌機械將水泥、石灰等和地基土相拌合，從而達到加固地基的目的。攪拌樁一般是連續搭接布置，作為擋土結構的攪拌樁一般布置成格柵形。深層攪拌樁也可以用來(lái)形成止水帷幕。

　　深層攪拌樁施工工藝流程

　　1.攪拌機定位2、第一次攪拌下沉3、提升攪拌機，邊攪拌，邊噴漿4、第二次攪拌下沉5、重新提升攪拌機，邊攪拌，邊噴漿6、攪拌成樁

　　SMW工法的定義

　　SMW擋土墻是利用攪拌設備就地切削土體，然后注入水泥系混合液攪拌，形成均勻的擋墻，最后，在墻中插入型鋼，即形成一種勁性復合圍護結構。

　　SMW擋土墻的特點(diǎn)

　　止水性好，構造簡(jiǎn)單，型鋼插入深度一般小于攪拌樁深度，施工速度快，型鋼可以部分回收。

　　2K313012 掌握地下連續墻施工技術(shù)

　　地下連續墻的通常含義

　　地下連續墻主要有預制鋼筋混凝土連續墻和現澆鋼筋混凝土連續墻兩類(lèi)，通常地下連續墻一般指后者。

　　地下連續墻的施工工藝

　　在地面上用專(zhuān)用的挖槽設備，沿著(zhù)基坑的周邊，按照事先劃分好的幅段，開(kāi)挖狹長(cháng)的溝槽，在開(kāi)挖過(guò)程中，為保證槽壁的穩定，溝槽內采用特制的泥漿護壁，每個(gè)幅段的溝槽開(kāi)挖結束后，在槽段內放置鋼筋籠，并澆注水下混凝土，然后將若干個(gè)幅段連成一個(gè)整體，形成一個(gè)連續的地下墻體，即現澆鋼筋混凝土壁式連續墻。

　　地下連續墻接頭的作用及形式

　　為了確保槽段與槽段之間連接具有良好的止水性和整體性，應根據連續墻的目的選擇適當的接頭形式，使其既能增加接縫處抗剪力，又不滲漏。連續墻接頭形式多種多樣，目前連續墻常見(jiàn)的接頭形式有：直接連接接頭、接頭管接頭、接頭樁接頭、接頭箱接頭、十字鋼板接頭、工字形鋼板接頭、隔板式接頭及預制構件接頭等。

　　現澆地下連續墻的施工工藝流程

　　地下連續墻工法的優(yōu)點(diǎn)

　　主要有：施工時(shí)振動(dòng)小、噪聲低；墻體剛度大，對周邊地層擾動(dòng)??；可適用于多種土層，除夾有孤石、大顆粒卵礫石等局部障礙物時(shí)影響成槽效率外，對黏性土、無(wú)黏性土、卵礫石層等各種地層均能成槽。

　　現澆地下連續墻分類(lèi)

　　地下連續墻按成槽方式可分為樁排式、壁式和組合式三類(lèi)；按挖槽方式可分為抓斗式、沖擊式和回轉式等類(lèi)型。

　　導墻的功用及其性能要求

　　導墻是控制挖槽精度的主要構筑物，導墻結構應建于堅實(shí)的地基之上，并能承受水土壓力和施工機械設備等附加荷載，不得移位和變形。

　　泥漿的性能要求

　　泥漿應根據地質(zhì)和地面沉降控制要求經(jīng)試配確定，并在泥漿配制和挖槽施工中對泥漿的相對密度、黏度、含砂率和pH值等主要性能技術(shù)指標進(jìn)行檢驗和控制。

　　槽段劃分應綜合考慮的因素

　　地質(zhì)條件。當地質(zhì)條件較差時(shí)，如軟土地基，不宜將槽段定得太長(cháng)，以保證槽段穩定。

　　后續工序的施工能力。如混凝土的供給能力，鋼筋籠整體重量，起吊剛度，貯漿池容量等。

　　其他因素。便于組織均衡施工，地面施工荷載和地下水位對槽段穩定的影響，內部主體結構的布置，設計開(kāi)挖深度。

　　泥漿的功能

　　護壁功能。泥漿的液柱壓力平衡地下水土壓力，形成泥皮，維持槽壁穩定。

　　攜渣作用。在泥漿循環(huán)時(shí)，能攜帶土渣一起排出槽外。

　　冷卻與潤滑功能。泥漿能降低成槽機械連續施工而產(chǎn)生的溫升和磨耗，提高設備壽命。

　　地下連續墻混凝土澆筑技術(shù)要求

　　地下連續墻混凝土應采用導管法灌注，管節連接應嚴密、牢固，施工前應對拼接好的導管接縫進(jìn)行水密性試驗?；炷翍淮喂嘧⑼戤?，不得中斷，以保證混凝土的均勻性，導管提升速度要和混凝土上升面相適應，在灌注過(guò)程中要經(jīng)常量測混凝土面標高。當混凝土灌注至頂面時(shí)，應清除頂部浮渣。

　　2K313013 掌握蓋挖法施工技術(shù)

　　明挖順作法定義

　　明挖順作法是從地表向下開(kāi)挖形成基坑，然后在基坑內構筑結構，完成后再填土，從而完成工程的施工方法。

　　蓋挖順作法定義

　　蓋挖順作法的制作順序為自地表向下開(kāi)挖一段后先澆筑頂板，在頂板的保護下，自上而下開(kāi)挖、支撐，由下而上澆筑結構內襯。

　　蓋挖逆作法定義

　　蓋挖逆作法是基坑開(kāi)挖一段后先澆筑頂板，在頂板的保護下，自上而下開(kāi)挖、支撐和澆筑結構內襯的施工方法。

　　蓋挖逆作法施工，基本分為兩個(gè)階段，第一階段為地面施工階段，它包括圍護墻、中間支承樁、頂板土方及結構施工，第二階段為洞內施工階段，包括土方開(kāi)挖、結構、裝修施工和設備安裝。

　　蓋挖逆作法施工步驟

　　1、構筑圍護結構 2、構筑主體結構和中間立柱 3、構筑頂板 4、回填土，恢復（地面）路面 5、開(kāi)挖上層土方 6、構筑上層主體結構 7、開(kāi)挖下層土方 8、構筑下層主體結構

　　蓋挖法施工的優(yōu)點(diǎn)

　?。?）圍護結構變形小，能夠有效控制周?chē)馏w的變形和地表沉降，有利于保護臨近建筑物和構筑物；

　?。?）基坑底部土體穩定，隆起小，施工安全；

　?。?）蓋挖逆作法施工一般不設內部支撐或錨錠，可增大施工空間和減低工程造價(jià)；

　?。?）蓋挖逆作法施工基坑暴露時(shí)間短，用于城市街區施工時(shí)，可盡快恢復路面。

　　蓋挖法施工的缺點(diǎn)

　?。?）蓋挖法施工時(shí)，混凝土內襯的水平施工縫的處理較困難；

　?。?）蓋挖逆作法施工時(shí)，暗挖施工難度大、費用高。

　　確定蓋挖法分部施工深度時(shí)應考慮的因素

　　蓋挖法每次分部開(kāi)挖及澆筑襯砌的深度，應綜合考慮基坑穩定、環(huán)境保護、永久結構形式和混凝土澆筑作業(yè)等因素來(lái)確定。

　　2K313020盾構法施工

　　2K313021 掌握盾構法施工要求

　　盾構法定義

　　盾構法是用盾構防止圍巖的土砂坍塌，進(jìn)行開(kāi)挖、推進(jìn)，并在盾尾進(jìn)行襯砌作業(yè)從而修建隧道的方法。

　　盾構的組成及分類(lèi)

　　盾構是用來(lái)開(kāi)挖土砂類(lèi)圍巖的隧道機械，由切口環(huán)、支撐環(huán)及盾尾三部分組成。盾構機的種類(lèi)繁多，按開(kāi)挖面是否封閉劃分有密閉式和敞開(kāi)式二類(lèi)，按平衡開(kāi)挖面的土壓與水壓的原理不同，密閉式盾構機分為土壓平衡式和泥水平衡式兩種。國內用于地鐵工程的盾構主要是土壓平衡盾構和泥水平衡盾構兩種。

　　盾構法主要施工步驟

　?。?）在擬建隧道的起始端和終結端各建一個(gè)工作井，城市地鐵一般利用車(chē)站的端頭作為始發(fā)或到達的工作井；

　?。?）盾構在起始端工作井內安裝就位；

　?。?）依靠盾構千斤頂推力（作用在工作井后壁或新拼裝好的襯砌上）將盾構從起始工作井的墻壁開(kāi)孔處推出；

　?。?）盾構在地層中沿著(zhù)設計軸線(xiàn)推進(jìn)，在推進(jìn)的同時(shí)不斷出土（泥）和安裝襯砌管片；

　?。?）盾尾脫出后，及時(shí)向襯砌背后的空隙注漿，防止地層移動(dòng)和穩定襯砌環(huán)位置；

　?。?）盾構進(jìn)入終結端工作井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推進(jìn)。

　　盾構掘進(jìn)施工的基本要求

　　盾構掘進(jìn)施工中，必須保證正面土體穩定，并根據地質(zhì)、線(xiàn)路平面、高程、坡度等條件，正確編組千斤頂。同時(shí)必須嚴格控制推進(jìn)軸線(xiàn)，使盾構的運動(dòng)軌跡在設計軸線(xiàn)的允許偏差范圍內。

　　影響盾構正面穩定的因素

　　盾構正面穩定的效果將直接影響地層變形，平衡壓力過(guò)大、過(guò)小，出土量過(guò)多、過(guò)少，平衡壓力大小波動(dòng)過(guò)多等情況將導致正面穩定不佳的現象產(chǎn)生。

　　密閉式盾構掘進(jìn)控制內容構成

　　盾構施工時(shí)應有有效措施控制開(kāi)挖面變形、盾構姿態(tài)、盾尾處的變形及襯砌質(zhì)量?？刂崎_(kāi)挖面變形的主要措施是出土量。因為有時(shí)直接準確地控制出土量較為困難，土壓平衡盾構施工時(shí)還要控制土倉壓力，泥水平衡盾構還要控制泥水壓力。盾構出現姿態(tài)偏差后，糾偏也會(huì )引起地層變形，因此，要對盾構的姿態(tài)和位置進(jìn)行控制。盾構盾尾脫出后，應及時(shí)采用漿液填充，注漿時(shí)應控制注漿量和注漿壓力。另外，襯砌質(zhì)量也是隧道施工時(shí)應控制的主要指標。施工前必須根據地質(zhì)條件、隧道條件、環(huán)境條件、設計要求等，在試驗的基礎上，確定具體控制內容與參數；施工中根據包括量測監控的各項數據調整控制參數，才能確保實(shí)現施工安全、施工質(zhì)量、施工工期與施工成本預期目標。具體見(jiàn)下表。

　　盾構進(jìn)出洞定義

　　盾構進(jìn)出洞是盾構法施工的重要環(huán)節之一，在始發(fā)井內，盾構按設計高程及坡度從預留洞口推出，進(jìn)入正常土層的過(guò)程定義為盾構出洞。反之，盾構從正常土層中進(jìn)入接收井預留洞口并完全脫離預留洞口的過(guò)程定義為盾構進(jìn)洞。

　　盾構進(jìn)出洞控制要點(diǎn)

　　地鐵盾構施工中，進(jìn)出洞口外側的土體一般要進(jìn)行改良，使土體的抗剪、抗壓強度提高，透水性降低，自身具有保持短期穩定的能力。改良土體方法可選用注漿、攪拌樁、旋噴樁、玻璃纖維樁、SMW樁、凍結法、降水法等。洞口土體改良的方法和范圍應根據工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、盾構類(lèi)型和外徑、覆土厚度、作業(yè)環(huán)境、地下埋設物等條件確定。盾構始發(fā)前必須對洞口經(jīng)改良后的土體進(jìn)行質(zhì)量檢測，并對盾構始發(fā)前的位置作復核、檢查。

　　盾構到達段必須做好盾構軸線(xiàn)的方向傳遞測量和接收盾構的準備工作，推進(jìn)軸線(xiàn)應控制在到達要求的偏差范圍內，洞口封門(mén)必須嚴格按照工藝要求拆除。

　　開(kāi)挖控制的根本目的及內容

　　開(kāi)挖控制的根本目的是確保開(kāi)挖面穩定。

　　土壓平衡式盾構與泥水平衡式盾構的開(kāi)挖控制內容略有不同。

　　土壓平衡盾構通過(guò)前端刀盤(pán)切削開(kāi)挖面土層，切削下來(lái)的土體流入土倉，由于推進(jìn)作用，使切削土體對開(kāi)挖面加壓，以平衡開(kāi)挖面土水壓力。盾構的實(shí)際排土量應與推進(jìn)時(shí)切削下來(lái)的土量相等。要想保持盾構正常推進(jìn)，土體應該具有一定的流塑性和抗滲性。如果土層自身的流塑性和抗滲性不足，則應向土中注入改良材料。

　　泥水平衡盾構是在機械式盾構刀盤(pán)的后方設置一道封閉隔板，隔板與刀盤(pán)間的空間稱(chēng)為泥水艙。前端刀盤(pán)切削下來(lái)的土砂進(jìn)入泥水艙，經(jīng)攪拌裝置攪拌后形成高濃度泥水，經(jīng)泥漿泵泵送到地表的泥水分離系統，待土、水分離后，再把濾除掘削土砂后的泥水經(jīng)適當處理后重新送回泥水艙。在同時(shí)，通過(guò)推進(jìn)力把泥水艙內泥水壓力傳遞到開(kāi)挖面，以維持開(kāi)挖面穩定。

　　土壓（泥水壓）控制值的設定

　　開(kāi)挖面的土壓（泥水壓）控制值，按地下水壓（間隙水壓）+土壓+預備壓設定。

　　地下水壓可從鉆孔數據正確掌握，但要考慮季節性變動(dòng)?？拷恿鞯葓?chǎng)合，要考慮水面水位變動(dòng)的影響。

　　土壓有靜止土壓、主動(dòng)土壓和松弛土壓，要根據地層條件區別使用。按靜止土壓設定控制土壓，是開(kāi)挖面不變形的最理想土壓值，但控制土壓相當大，必須加大設備裝備能力。主動(dòng)土壓是開(kāi)挖面不發(fā)生坍塌的臨界壓力，控制土壓最小。地質(zhì)條件良好、覆土深、能形成土拱的場(chǎng)合，可采用松弛土壓。

　　預備壓，用來(lái)補償施工中的壓力損失，土壓平衡式盾構通常取10~20kN/㎡，泥水平衡式盾構通常取20~50kN/㎡.

　　計算土壓（泥水壓）控制值時(shí)，一般沿隧道軸線(xiàn)取適當間隔（例如20m），按各斷面的土質(zhì)條件，計算出上限值與下限值，并根據施工條件在其范圍內設定。土體穩定性好的場(chǎng)合取低值，地層變形要求小的場(chǎng)合取高值。

　?。ㄉ舷拗担㏄max＝地下水壓＋靜止土壓＋預備壓

　?。ㄏ孪拗担㏄mim＝地下水壓＋（主動(dòng)土壓或松弛土壓）＋預備壓

　　為使開(kāi)挖面穩定，土壓（泥水壓）變動(dòng)要??；變動(dòng)大的情況下，一般開(kāi)挖面不穩定。

　　土壓平衡式盾構掘進(jìn)時(shí)，理想地層的土特性要求

　?。?）塑性變形好；

　?。?）流塑至軟塑狀；

　?。?）內摩擦??；

　?。?）滲透性低。

　　細顆粒（75μm以下的粉土與黏土）含量30%以上的土砂，塑性流動(dòng)性滿(mǎn)足要求。在細顆粒含量低于30%或砂卵石地層，必須加泥或加泡沫等改良材料，以提高塑性流動(dòng)性和止水性

　　常用改良材料的性能要求和分類(lèi)

　　改良材料必須具有流動(dòng)性、易與被開(kāi)挖土砂混合、不離析、無(wú)污染等特性。一般使用的改良材料有礦物系（如膨潤土泥漿）、界面活性劑系（如泡沫）、高吸水性樹(shù)脂系和水溶性高分子系四類(lèi)（我國目前常用前二類(lèi)），可單獨或組合使用。

　　選擇改良材料的依據條件

　?。?）土質(zhì)（粒度分布、礫石粒徑、礫石含量、黏性土含量、均等系數等）；

　?。?）透水系數；

　?。?）地下水壓；

　?。?）離子水電性；

　?。?）是否泵送排土；

　?。?）加泥（泡沫等）設備空間（地面、隧道內）；

　?。?）掘進(jìn)長(cháng)度；

　?。?）棄土處理條件；

　?。?．費用（材料價(jià)格、注入量、材料損耗、用電量、設備費等）。

　　掌握土壓倉內土砂塑性流動(dòng)性的方法

　　塑流化改良控制是土壓平衡式盾構施工的最重要要素之一，要隨時(shí)把握土壓倉內土砂的塑性流動(dòng)性。一般按以下方法掌握塑流性狀態(tài)。

　　1．根據排土性狀

　　取樣測定（或根據經(jīng)驗目視）土砂的坍落度，以把握土壓倉內土砂的流動(dòng)狀態(tài)。采用的坍落度控制值取決于土質(zhì)、改良材料性狀與土的輸送方式。

　　2．根據土砂輸送效率

　　按螺旋輸送機轉數計算的排土量與按盾構推進(jìn)速度計算的排土量進(jìn)行比較，以判斷開(kāi)挖土砂的流動(dòng)狀態(tài)。一般情況下，土壓倉內土砂的塑性流動(dòng)性好，盾構掘進(jìn)就正常，兩者高度相關(guān)。

　　3．根據盾構機械負荷

　　根據刀盤(pán)油壓（或電壓）、刀盤(pán)扭矩、螺旋輸送機扭矩、千斤頂推力等機械負荷變化，判斷土砂的流動(dòng)狀態(tài)。一般根據初始掘進(jìn)時(shí)的機械負荷狀況和地層變化結果等因素，確定開(kāi)挖土砂的最適性狀和控制值的容許范圍。

　　泥水平衡盾構掘進(jìn)中泥漿的作用

　　泥水平衡式盾構掘進(jìn)時(shí)，泥漿起著(zhù)兩方面的重要作用：一是依靠泥漿壓力在開(kāi)挖面形成泥膜或滲透區域，開(kāi)挖面土體強度提高，同時(shí)泥漿壓力平衡了開(kāi)挖面土壓和水壓，達到了開(kāi)挖面穩定的目的；二是泥漿作為輸送介質(zhì)，擔負著(zhù)將所有挖出土砂運送到工作井外的任務(wù)。因此，泥漿性能控制是泥水平衡式盾構施工的最重要要素之一。

　　泥水平衡盾構掘進(jìn)對泥漿的性能指標要求

　　泥漿性能包括：物理穩定性、化學(xué)穩定性、相對密度、黏度、pH值、含砂率。

　　土壓平衡式盾構出土運輸方法與排土量控制

　　土壓平衡式盾構的出土運輸（二次運輸）一般采用軌道運輸方式。

　　土壓平衡式盾構排土量控制方法分為重量控制與容積控制兩種。重量控制有檢測運土車(chē)重量、用計量漏斗檢測排土量等控制方法。容積控制一般采用比較單位掘進(jìn)距離開(kāi)挖土砂運土車(chē)臺數的方法和根據螺旋輸送機轉數推算的方法。我國目前多采用容積控制方法。

　　泥水平衡式盾構排土量控制方法

　　泥水平衡式盾構排土量控制方法分為容積控制與干砂量（干土量）控制 .

　　容積控制方法如下，檢測單位掘進(jìn)循環(huán)送泥流量Q1與排泥流量Q2，按下式計算排土體積Q3：Q3= Q2－Q1

　　對比Q3與Q，當Q＞Q3時(shí)，一般表示泥漿流失（泥漿或泥漿中的水滲入土體）；Q＜Q3時(shí)，一般表示涌水（由于泥水壓低，地下水流入）。正常掘進(jìn)時(shí)，泥漿流失現象居多。

　　干砂量表征土體或泥漿中土顆粒的體積

　　干砂量控制方法是，檢測單位掘進(jìn)循環(huán)送泥干砂量V1與排泥干砂量V2，按下式計算排土干砂量V3，V3= V2－V1

　　對比V3與V，當V＞V3時(shí)，一般表示泥漿流失；V＜V3時(shí)，一般表示超挖。

　　盾構管片拼裝成環(huán)方式

　　盾構推進(jìn)結束后，迅速拼裝管片成環(huán)。除特殊場(chǎng)合外，大都采取錯縫拼裝。在糾偏或急曲線(xiàn)施工的情況下，有時(shí)采用通縫拼裝。

　　盾構管片拼裝順序

　　一般從下部的標準（A型）管片開(kāi)始，依次左右兩側交替安裝標準管片，然后拼裝鄰接（B型）管片，最后安裝楔形（K型）管片。

　　管片拼裝時(shí)盾構千斤頂操作順序

　　拼裝時(shí)，若盾構千斤頂同時(shí)全部縮回，則在開(kāi)挖面土壓的作用下盾構會(huì )后退，開(kāi)挖面將不穩定，管片拼裝空間也將難以保證。因此，隨管片拼裝順序分別縮回盾構千斤頂非常重要。

　　緊固管片連接螺栓要點(diǎn)

　　先緊固環(huán)向（管片之間）連接螺栓，后緊固軸向（環(huán)與環(huán)之間）連接螺栓。采用扭矩扳手緊固，緊固力取決于螺栓的直徑與強度。

　　一環(huán)管片拼裝后，利用全部盾構千斤頂均勻施加壓力，充分緊固軸向連接螺栓。

　　盾構繼續掘進(jìn)后，在盾構千斤頂推力、脫出盾尾后土（水）壓力的作用下襯砌產(chǎn)生變形，拼裝時(shí)緊固的連接螺栓會(huì )松弛。為此，待推進(jìn)到千斤頂推力影響不到的位置后，用扭矩扳手等，再一次緊固連接螺栓。再緊固的位置隨隧道外徑、隧道線(xiàn)形、管片種類(lèi)、地質(zhì)條件等而不同。

　　楔形管片安裝方法

　　楔形管片安裝在鄰接管片之間，為了不發(fā)生管片損傷、密封條剝離，必須充分注意正確地插入楔形管片。為方便插入楔形管片，可裝備能將鄰接管片沿徑向向外頂出的千斤頂，以增大插入空間。

　　拼裝徑向插入型楔形管片時(shí)，楔形管片有向內的趨勢，在盾構千斤頂推力作用下，其向內的趨勢加劇。拼裝軸向插入型楔形管片時(shí)，管片后端有向內的趨勢，而前端有向外的趨勢。

　　真圓保持的意義及手段

　　管片拼裝呈真圓，并保持真圓狀態(tài)，對于確保隧道尺寸精度、提高施工速度與止水性以及減少地層沉降非常重要。

　　管片環(huán)從盾尾脫出后，到注漿漿體硬化到某種程度的過(guò)程中，多采用真圓保持裝置。

　　管片破損原因及其控制

　　管片拼裝時(shí)，若管片間連接面不平行，導致環(huán)間連接面不平，則拼裝中的管片與已拼管片的角部呈點(diǎn)接觸或線(xiàn)接觸，在盾構千斤頂推力作用下，發(fā)生破損。為此，拼裝管片時(shí)，各管片連接面要拼接整齊，連接螺栓要充分緊固。

　　另外，盾構掘進(jìn)方向與管片環(huán)方向不一致時(shí)，盾構與管片產(chǎn)生干涉，將導致管片損傷或變形。 伴隨管片寬度增加，上述情況增多。為防止管片損傷，預先要根據曲線(xiàn)半徑與管片寬度對適宜的盾構方向控制方法進(jìn)行詳細研究，施工中對每環(huán)管片的盾尾間隙認真檢測，并對隧道線(xiàn)形與盾構方向嚴格控制。在盾構與管片產(chǎn)生干涉的場(chǎng)合，必須迅速改變盾構方向、消除干涉。

　　盾構糾偏應及時(shí)連續，過(guò)大的偏斜量不能采取一次糾偏的方法，糾偏時(shí)不得損壞管片，并保證后一環(huán)管片的順利拼裝。

　　楔形環(huán)的使用場(chǎng)合

　　在盾構工程中，除曲線(xiàn)施工外，為進(jìn)行蛇行修正，也可使用楔形環(huán)管片。

　　注漿目的

　　管片拼裝完成后，隨著(zhù)盾構的推進(jìn)，管片與洞體之間出現空隙。如不及時(shí)充填，地層因應力釋放而產(chǎn)生變形，其結果發(fā)生地面沉降，鄰近建（構）筑物沉降、變形或破壞等。注漿的主要目的就是抑制隧道周邊地層松弛，防止地層變形；除此之外還有其他重要目的：

　　1．使管片環(huán)及早安定，千斤頂推力能平滑地向地層傳遞；作用于管片的土壓力平均，能減小作用于管片的應力和管片變形，盾構的方向容易控制。

　　2．形成有效的防水層。

　　對注漿材料的性能要求

　　1．流動(dòng)性好；

　　2．注入時(shí)不離析；

　　3．具有均勻的高于地層土壓的早期強度；

　　4．良好的充填性；

　　5．注入后體積收縮??；

　　6．阻水性高；

　　7．適當的黏性，以防止從盾尾密封漏漿或向開(kāi)挖面回流；

　　8．不污染環(huán)境。

　　一次注漿的方式及確定依據

　　一次注漿分為同步注漿、即時(shí)注漿和后方注漿三種方式，要根據地質(zhì)條件、盾構直徑、環(huán)境條件、注漿設備的維護控制、開(kāi)挖斷面的制約與盾尾構造等研究確定。

　　同步注漿的內涵

　　同步注漿是在空隙出現的同時(shí)進(jìn)行注漿、填充空隙的方式，分為從設在盾構的注漿管注入和從管片注漿孔注入兩種方式。前者，其注漿管安裝在盾構外側，存在影響盾構姿態(tài)控制的可能性，每次注入若不充分洗凈注漿管，則可能發(fā)生阻塞，但能實(shí)現真正意義的同步注漿。后者，管片從盾尾脫出后才能注漿，為與前者區別，可稱(chēng)作半同步注漿。

　　即時(shí)注漿的含義

　　一環(huán)掘進(jìn)結束后從管片注漿孔注入的方式。

　　后方注漿的含義

　　掘進(jìn)數環(huán)后從管片注漿孔注入的方式。

　　一次注漿方式的應用場(chǎng)合

　　一般盾構直徑大，或在沖積黏性土和砂質(zhì)土中掘進(jìn)，多采用同步注漿；而在自穩性好的軟巖中，多采取后方注漿方式。

　　二次注漿的含義、作用及所用漿液

　　二次注漿是以彌補一次注漿缺陷為目的進(jìn)行的注漿。具體作用如下：

　　1．補足一次注漿未充填的部分；

　　2．填充由漿體收縮引起的空隙；

　　3．以防止周?chē)貙铀沙诜秶鷶U大為目的的補充。

　　以上述1、2為目的的二次注漿，多采用與一次注漿相同的漿液；若以3為目的，多采用化學(xué)漿液。

　　注漿控制方法

　　注漿控制分為壓力控制與注漿量控制兩種。壓力控制是保持設定壓力不變，注漿量變化的方法。注漿量控制是注漿量一定，壓力變化的方法。一般僅采用一種控制方法都不充分，應同時(shí)進(jìn)行壓力和注漿量控制。

　　注漿量與注漿壓力要經(jīng)過(guò)一定的反復試驗，確認注漿效果、對周?chē)貙雍徒ǎ嫞┲锏挠绊懙?，并在施工中進(jìn)行一定范圍內的效果確認，反饋其結果指導施工。

　　注漿量的確定

　　注漿量除受漿液向地層滲透和泄漏影響外，還受曲線(xiàn)掘進(jìn)、超挖和漿液種類(lèi)等因素影響，不能準確確定。一般基于經(jīng)驗確定。

　　注漿壓力的確定

　　注漿壓力應根據土壓、水壓、管片強度、盾構型式與漿液特性綜合判斷決定，但施工中通?；谑┕そ?jīng)驗確定。

　　從管片注漿孔注漿，注漿壓力一般取100~300kN/㎡（1~3kg/c㎡），或間隙水壓+200kN/㎡左右。

　　盾構隧道線(xiàn)形控制的主要任務(wù)

　　線(xiàn)形控制的主要任務(wù)是通過(guò)控制盾構姿態(tài)，使構建的襯砌結構幾何中心線(xiàn)線(xiàn)形順滑，且偏離設計中心線(xiàn)的距離在容許誤差范圍內。

　　盾構掘進(jìn)控制測量的意義及內容

　　隨著(zhù)盾構掘進(jìn)，對盾構及襯砌的位置進(jìn)行測量，以把握其偏離設計中心線(xiàn)的程度。測量項目包括：盾構的橫向偏差、豎向偏差、俯仰角、方位角、滾轉角和切口行程；盾尾間隙和襯砌環(huán)中心坐標、底部高程、水平直徑、垂直直徑、前端面里程等?；谏鲜鰷y量結果，作圖畫(huà)出盾構及襯砌與設計中心線(xiàn)的位置關(guān)系，這對直接預測下一環(huán)盾構掘進(jìn)偏差十分重要。

　　掘進(jìn)方向控制的內容和方法

　　掘進(jìn)過(guò)程中，主要對盾構姿態(tài)以及拼裝管片的位置進(jìn)行控制。

　　盾構方向修正依靠調整盾構千斤頂使用數量和設定刀盤(pán)回轉力矩進(jìn)行。若遇硬地層或曲線(xiàn)掘進(jìn)，要進(jìn)行大的方向修正場(chǎng)合，須采用仿形刀向調整方向超挖。此時(shí)，盾尾間隙減小，管片拼裝困難，為確保盾尾間隙，必須進(jìn)行方向修正。盾尾間隙大大減小的情況下，要拼裝楔形環(huán)管片，以確保盾尾間隙。

　　盾構滾轉角的修正，可采取刀盤(pán)向盾構偏轉同一方向旋轉方法，利用所產(chǎn)生的回轉反力進(jìn)行修正。

　　盾構法施工現場(chǎng)的設施布置

　　盾構施工要按照施工方案和施工進(jìn)度的要求，在業(yè)主提供的施工用地范圍內，對施工現場(chǎng)的道路交通、材料倉庫、材料堆場(chǎng)、臨時(shí)房屋、大型施工設備、集土坑、拌漿系統、臨時(shí)水電管線(xiàn)、消防器材等做出合理的規劃布置，從而在規定的施工區域內正確處理施工期間所需各項設施之間的空間關(guān)系。

　　盾構現場(chǎng)的平面布置包括：盾構工作豎井、豎井防雨棚及防淹墻、垂直運輸設備、管片堆場(chǎng)、管片防水處理場(chǎng)、拌漿站、料具間及機修間、兩回路的變配電間、電機車(chē)電瓶充電間等設施以及進(jìn)出通道。

　　盾構基座置于工作井的底板上，用作安裝和放置盾構機，同時(shí)作為負環(huán)管片的基座，可采用鋼筋混凝土結構或鋼結構。

　　當盾構掘進(jìn)采用泥水機械出土和用井點(diǎn)降水施工時(shí)，應設相當規模的沉淀池。

　　當采用氣壓法施工時(shí)，應設置空壓機房，以供給足夠的壓縮空氣。

　　當采用泥水平衡盾構時(shí)隧道的施工平面布置中還須設有泥漿處理系統及中央控制室。

　　當采用土壓平衡盾構時(shí)還應設有地面出土和堆土設施。

　　停止盾構掘進(jìn)時(shí)應采取的措施

　　盾構掘進(jìn)一般應均衡組織施工，保持連續作業(yè)，以保證工程質(zhì)量、減小地層的擾動(dòng)和沉降。當確需停止時(shí)應采取防止盾構正面與盾尾土體流入，造成盾構和地面沉降的措施。

　　盾構掘進(jìn)時(shí)，可能會(huì )遇到幾種情況

　　對地層情況了解不細而遇到障礙物；對水文條件掌握不全面遇到流砂、回填土層、承壓水或地層土體軟硬不均勻；對盾構自轉方向、出土或儀表控制不當；對注漿控制不當；或是盾構處在小半徑曲線(xiàn)區間段等情況而出現不良現象。在這種不良現象的狀況下，盾構掘進(jìn)應該十分小心，隨時(shí)準備應付意外情況

　　停止盾構掘進(jìn)的幾種情況

　　當遇到以下幾種情況時(shí)，應停止盾構掘進(jìn)及時(shí)處理：

　?。?）盾構前方地層發(fā)生坍塌或遇有障礙；

　?。?）盾構本體滾動(dòng)角不小于3°；

　?。?）盾構軸線(xiàn)偏離隧道軸線(xiàn)不小于50mm；

　?。?）盾構推力與預計值相差較大；

　?。?）管片嚴重開(kāi)裂或嚴重錯臺；

　?。?）壁后注漿系統發(fā)生故障無(wú)法注漿；

　?。?）盾構掘進(jìn)扭矩發(fā)生異常波動(dòng)；

　?。?）動(dòng)力系統、密封系統、控制系統等發(fā)生故障。

　　2K313022 了解盾構機型的選擇

　　盾構機的分類(lèi)

　　盾構機種類(lèi)繁多，可根據不同的分類(lèi)方法進(jìn)行分類(lèi)。

　　按開(kāi)挖面是否封閉劃分（見(jiàn)圖2K313022-1），主要有密閉式和敞開(kāi)式二類(lèi)。按平衡開(kāi)挖面土壓與水壓的原理不同，密閉式盾構機分為土壓平衡式和泥水平衡式兩種。敞開(kāi)式盾構機按開(kāi)挖方式劃分，主要有手掘式、半機械挖掘式和機械挖掘式三種。

　　按盾構機的斷面形狀劃分，有圓形和異型盾構機二類(lèi)，其中異型盾構機主要有多圓形、馬蹄形和矩形。

　　盾構機選擇的意義及要求

　　盾構機是盾構法隧道施工的關(guān)鍵成套設備。盾構機的選擇是保證工程項目順利實(shí)施的前提條件與設備保障。盾構機的選擇除滿(mǎn)足隧道斷面形狀與外形尺寸外，主要包括盾構機種類(lèi)、性能、配套設備、輔助工法等。

　　盾構選擇思路

　　盾構機的選擇主要根據工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、隧道斷面形狀、隧道外形尺寸、隧道埋深、地下障礙物、地下構筑物、地面建筑物、地表隆沉要求等，經(jīng)過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟比較后確定。

　　盾構機選擇原則

　　盾構機的選擇原則主要有：適用性，技術(shù)先進(jìn)性，經(jīng)濟合理性。

　　1．適用性原則

　　盾構機的斷面形狀與外形尺寸適用于隧道斷面形狀與外形尺寸，種類(lèi)與性能適用于工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、隧道埋深、地下障礙物、地下構筑物與地面建筑物安全需要、地表隆沉要求等使用條件。若所選盾構機不能充分滿(mǎn)足上述使用條件，應增加適用的輔助工法，如壓氣工法、注漿工法等，以確保開(kāi)挖面穩定。

　　由于盾構機具有較長(cháng)的合理使用壽命，可用于多項施工工程，因此應根據使用壽命期內預計的常用使用條件或最不利使用條件選擇盾構機，以便具有較廣泛的適用性。

　　2．技術(shù)先進(jìn)性原則

　　技術(shù)先進(jìn)性有兩方面含義：一是不同種類(lèi)盾構機技術(shù)先進(jìn)性不同，二是同一種類(lèi)盾構機由于設備配置的差異與功能的差異而技術(shù)先進(jìn)性不同。

　　選擇技術(shù)先進(jìn)的盾構機，一方面為了更好地適應建設單位當前及今后的工程施工要求，提高施工單位的市場(chǎng)競爭力；另一方面在合理使用壽命期內保持技術(shù)先進(jìn)性。

　　技術(shù)先進(jìn)性要以可靠性為前提，要選擇經(jīng)過(guò)工程實(shí)踐驗證、可靠性高的先進(jìn)技術(shù)。

　　當前，技術(shù)最先進(jìn)的盾構機是土壓平衡式與泥水平衡式盾構機，隨著(zhù)設計與制造技術(shù)的不斷完善與提高，其適用范圍愈加廣泛，已成為盾構隧道施工使用最多的盾構機。

　　3．經(jīng)濟合理性原則

　　經(jīng)濟合理性是指：所選擇的盾構機及其輔助工法用于工程項目施工，在滿(mǎn)足施工安全、質(zhì)量標準、環(huán)境保護要求和工期要求的前提下，其綜合施工成本合理。

　　各種盾構機對地質(zhì)條件的適用性

　　根據當前盾構機的技術(shù)水平，各種盾構機對地質(zhì)條件的適用性如表2K313022所示。

　　盾構機對地質(zhì)條件的適用性一覽表 表2K313022

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