2021年一级建造师《市政工程》考点5：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50～100m)止。

始发结束后要拆除临时管片、临时支撑和反力架，分体始发时还要将后续台车移入隧道内，以便后续正常掘进。

接收是指自掘进距接收工作井100m到盾构到达接收工作井内接收基座上止。

从施工安全的角度讲，始发与接收是盾构法施工两个重要阶段。为保证盾构始发与接收施工安全，洞口土体加固施工必须满足设计要求。

二、洞口土体加固技术

盾构法隧道施工中，洞门土体加固是盾构始发、到达技术的一个重要组成部分，洞门土体也是盾构始发、到达事故多发地带。因此，合理选择洞门土体加固施工工法和必要的加固监测，是保证盾构法隧道顺利施工的非常重要的环节。

(一)洞门土体加固的作用

(1)盾构从始发工作井进入地层前，首先应拆除始发工作井洞门处的围护结构，以便将盾构推入土层开始掘进;盾构到达接收工作井前，亦应先拆除洞门处工作井的围护结构，以便盾构进入接收工作井。

(2)由于拆除洞口围护结构后，在坑外水土压力作用下，会导致洞口土体失稳和地下水涌入工作井，且盾构在始发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)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，进而引起工作井周边地面建筑物及地下管线等破坏。

(二)常用的洞口土体加固方法

(1)盾构工作井洞口土体加固与一般地基加固的不同之处是不仅仅要有强度要求，还要有渗透性要求，在此基础上，还要考虑经济性要求。这主要由加固范围、加固方法等的选择来决定。

对于地铁盾构隧道，始发与到达端地层加固范围一般为隧道衬砌轮廓线外左右两侧各3.0m、顶板以上3.0m、底板以下3.0m，并根据盾构直径增大而增大。加固长度根据土质而定，富水地层加固长度必须大于盾构本体长度2m及以上(刀盘+盾壳)。

(2)常用的加固有化学注浆法、砂浆回填法、深层搅拌法、高压旋喷注浆法、冷冻法等。国内较常用的是深层搅拌法、高压旋喷注浆法、冷冻法(冷冻法常用的是垂直冷冻法，也可以采用垂直冻结与水平冻结相结合的方式)，具体见图 1K413033-1。近期，在工作井围护采用盾构直接切削GFRP(玻璃纤维)筋地下连续墙以及与加固方法相合的钢套筒法在高水压地层也有应用。

(3)冻结法有造价高、解冻后存在沉降等缺点，旋喷桩加固虽然效果好，但其造价远高于深层桩。所以，除工作井较深、洞门处土层为水头较高的承压水层外，洞门土体加固较为广泛采用的是深层搅拌法，并在搅拌桩加固体与连续墙间无法加固的间隙处，用旋喷法进行补充加固。

(三)洞口土体加固的风险防控和处理

(1)洞口土体加固最常见的问题有两点：一是加固效果不好，造成开洞门时土体坍塌;二是加固范围不当，造成始发时水土流失。在盾构掘进至到达工作井时，一种常见的风险事故是洞门处位于承压水地层时，由于加固体长度过短，水土沿着盾构外侧涌入到达工作井。

(2)洞口土体加固的效果不好是始发过程中经常遇到的施工问题。采取的主要措施是必须根据洞口处土体情况选择合理的加固方法，而且要加强过程控制，特别要严格控制加固施工参数。对于加固区与始发井形成的间隙要采取有效方法封堵处理。

(3)出现开洞门失稳现象时，在小范围的情况下可采用边破除洞门混凝土，边喷素混凝土的方法对土体临空面进行封闭。如果土体坍塌失稳情况严重时，只有封闭洞门重新加固。

(4)加固后地层应具有良好的均匀性和整体性，在凿除洞门后能够自稳，且具有低渗透性。洞口土体加固完成后，应进行钻孔取芯试验以检查效果。在加固区钻水平孔和垂直孔检查渗水量，水平孔分布于盾构隧道上、下、左、右部和中心处各一个，深8m，其渗透系数≤1.0 X 10-8cm/s，其渗水量总计不大于10L/min。垂直孔在加固区前端布置2个，在施工中钻孔误差较大的部位布设1个;其渗水量不大于2L/min。检查孔使用后，采用低强度水泥砂浆封孔。

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