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市政公用工程重點復(fù)習第二部分 【案例1K413021】 1．背景 A公司中標某市地鐵車站工程。車站為地下雙層三跨箱形框架結(jié)構(gòu)，采用明挖順作法施工，車站主體基坑長度約212m，寬度約21m，基坑平面呈長方形，開挖深度為16m，圍護結(jié)構(gòu)標準段為+1000@1600鉆孔樁加三道+609鋼支撐?；铀谖恢镁鶠楝F(xiàn)狀道路，基坑長邊臨近運河，車站圍護樁外皮與河堤最近距離約9m,且基坑周邊存在多條重要地下管線，基坑安全等級設(shè)計定為一級。工程項目部在A公司批準了項目部施工組織設(shè)計及安全保證計劃等文件后，組織了實施。 2．問題 (1)試分析本工程施工重點和難點 (2)簡述一級基坑施工安全的主要控制指標 (3)給出基坑開挖和基坑支護的主要技術(shù)措施 3．參考答案 (1)問題1 從背景介紹，本工程施工的重點和難點是施工期間確保運河的河堤安全及航道正常使用；車站主體施工期間加強圍護結(jié)構(gòu)剛度和內(nèi)撐剛度，如采取增大鉆孔樁直徑和內(nèi)撐壁厚等措施，以控制基坑變形在設(shè)計允許范圍內(nèi)。 (2)問題2 據(jù)有關(guān)規(guī)范規(guī)定，安全等級為一等的標準段基坑變形控制標指應(yīng)為：最大地表沉降≤0. 15%H 且≤30mm;圍護結(jié)構(gòu)最大水平位移≤0.2%H且≤30mm。 + (3)問題3 基坑開挖和基坑支護應(yīng)采取的主要技術(shù)措施 ①基坑開挖前，應(yīng)對周圍管線進行確認，并采取適當?shù)谋Ｗo措施。 ②對基坑臨近河堤上部及下部的雜填土、素填土進行地面注漿加固，可采用單液水泥漿，土體加固體強度應(yīng)達到0. 3～0.5 MPa，加固縱向、橫向范圍應(yīng)經(jīng)論證確定。 ③基坑開挖過程中隨挖隨錨噴樁間混凝土，并按設(shè)計位置架設(shè)鋼管支撐。 ④臨近河堤保護段范圍，基坑開挖應(yīng)嚴格遵循平面分層分步，縱向拉槽開挖，充分考慮空間效應(yīng)，以控制基坑變形，減少土體開挖對河堤的影響。并對河堤迸行嚴密監(jiān)測。 ⑤加強基坑量測監(jiān)控，做到信息化施工。 ⑥基坑開挖至坑底后應(yīng)及時施作墊層和結(jié)構(gòu)底板。 1K413022掌握基槽土方開挖及護坡技術(shù) 本條文以地鐵工程為主，簡要介紹明挖基（槽）坑的土方開挖及護坡技術(shù)。 一、基（槽）坑土方開挖 （一）基本規(guī)定 1．基坑開挖應(yīng)根據(jù)支護結(jié)構(gòu)設(shè)計、降排水要求，確定開挖方案。 2．基坑周圍地面應(yīng)設(shè)排水溝，且應(yīng)避免雨水、滲水等流入坑內(nèi)；同時，基坑也應(yīng)設(shè)置必要的排水設(shè)施，保證開挖時通過及時排出雨水；放坡開挖時，應(yīng)對坡頂、坡面、坡腳采取降排水措施。 3．軟土基坑必須分層、分塊、均衡地開挖，分塊開挖后必須及時施工支撐。對于有預(yù)應(yīng)力要求的鋼支撐或錨桿，還必須按設(shè)計要求施加預(yù)應(yīng)力。 4．基坑開挖過程中，必須采取措施防止開挖機械等碰撞支護結(jié)構(gòu)、格構(gòu)柱、降水井點或擾動基底原狀土。 （二）發(fā)生下列異常情況時，應(yīng)立即停止挖土，并應(yīng)立即查清原因和及時采取措施后，方能繼續(xù)挖土： 1．圍護結(jié)構(gòu)變形明顯加劇。 2．支撐軸力突然增大。 3．圍護結(jié)構(gòu)或止水帷幕出現(xiàn)滲漏。 4．開挖暴露出的基底出現(xiàn)明顯異常。包括黏性土時強度明顯偏低或砂性土層時水位過高造成開挖施工困難時。 5．圍護結(jié)構(gòu)發(fā)生異常聲響。 6．邊坡出現(xiàn)失穩(wěn)征兆時。 二、護坡技術(shù) （一）基坑邊（放）坡 1．地質(zhì)條件、現(xiàn)場條件等允許時，通常采用敞口放坡基坑形式修建地下工程或構(gòu)筑物的地下部分。但保持基坑邊坡的穩(wěn)定是非常重要的，否則，一旦邊坡坍塌，不但地基受到擾動，影響承載力，而且也影響周圍地下管線、地面建筑物、交通和人身安全。 2．基坑邊坡穩(wěn)定影響因素 基坑邊坡坡度是直接影響基坑穩(wěn)定的重要因素。當基坑邊坡土體中的剪應(yīng)力大于土體的抗剪強度時，邊坡就會失穩(wěn)坍塌。其次，施工不當也會造成邊坡失穩(wěn)，主要表現(xiàn)為： (1)沒有按設(shè)計坡度進行邊坡開挖； (2)基坑邊坡坡頂堆放材料、土方及運輸機械車輛等增加了附加荷載； (3)基坑降排水措施不力，地下水未降至基底以下，而地面雨水、基坑周圍地下給水排水管線漏水滲流至基坑邊坡的土層中，使土體濕化，土體自重加大，增加土體中的剪應(yīng)力； (4)基坑開挖后暴露時間過長，經(jīng)風化而使土體變松散； (5)基坑開挖過程中，未及時刷坡，甚至挖反坡．使土體失去穩(wěn)定性。 3．基坑放坡要求 按是否設(shè)置分級過渡平臺，邊坡可分為一級放坡和分級放坡兩種形式。在場地土質(zhì)較好、基坑周圍具備放坡條件、不影響相鄰建筑物的安全及正常使用的情況下，基坑宜采用全深度放坡或部分深度放坡。 放坡應(yīng)以控制分級坡高和坡度為主，必要時輔以局部支護結(jié)構(gòu)和保護措施，，放坡設(shè)計與施工時應(yīng)考慮雨水的不利影響。 當存在影響邊坡穩(wěn)定性的地下水時，應(yīng)采取降水措施或深層攪拌樁、高壓旋噴樁等截水措施。 分級放坡時，宜設(shè)置分級過渡平臺。分級過渡平臺的寬度應(yīng)根據(jù)土（巖）質(zhì)條件、放坡高度及施工場地條件確定，對于巖石邊坡不宜小于0. 5m，對于土質(zhì)邊坡不宜小于1．Om。下級放坡坡度宜緩于上級放坡坡度。 （二）長基坑開挖與過程放坡 1．地鐵車站等構(gòu)筑物的長條形基坑在開挖過程中通?？紤]縱向放坡目的：-是保證開挖，安全防止滑坡(見圖1K413022-1)I二是保證出土運輸方便。 2．坑內(nèi)縱向放坡是動態(tài)的邊坡，在基坑開挖過程中不斷變化，其安全性在施工時往往被忽視，非常容易產(chǎn)生滑坡事故?？v向邊坡一旦坍塌，就可能沖斷橫向支撐并導(dǎo)致基坑擋墻失穩(wěn)，釀成災(zāi)害性事故。上海等地軟土地區(qū)曾多次發(fā)生放坡開挖的工程事故，分析原因大都是由于坡度過陡、雨期施工、排水不暢、坡腳擾動等引起。 3．應(yīng)編制開挖方案，慎重確定放坡坡度。在施工期間，特別是雨天必須制定監(jiān)護與保護措施。上海等地軟土地區(qū)施工經(jīng)驗表明，降雨可能使土坡的安全系數(shù)降低40%～50%(見圖1K413022-2)，應(yīng)嚴密監(jiān)護，做好坡面的保護工作，必要時可事先在放坡處加固土體，嚴防土坡失穩(wěn)。 車站基坑縱向放坡較大處，往往是坑外地表縱向差異沉降較大處，土坡越緩，沉降曲線就越平緩。因此，若在土坡附近有需保護的建筑或管線，應(yīng)減緩該處坡度以減小管線彎曲和建筑物的差異沉降。 三、邊坡保護 （一）基坑邊坡穩(wěn)定措施’ 1．根據(jù)土層的物理力學(xué)性質(zhì)確定基坑邊坡坡度，并于不同土層處做成折線形邊坡或留置臺階。 2．必須做好基坑降排水和防洪工作，保持基底和邊坡的干燥。 3．基坑邊坡坡度受到一定限制而采用圍護結(jié)構(gòu)又不太經(jīng)濟時，可采用坡面土釘、掛金屬網(wǎng)噴混凝土或抹水泥砂漿護面等措施。 4．嚴格禁止在基坑邊坡坡頂1～2m范圍堆放材料、土方和其他重物以及停置或行駛較大的施工機械。 5．基坑開挖過程中，隨挖隨刷邊坡，不得挖反坡。 6．暴露時間較長的基坑，應(yīng)采取護坡措施。 （=）護坡措施 1．基坑土方開挖時，應(yīng)按設(shè)計要求開挖土方，不得超挖，不得在坡頂隨意堆放土方、材料和設(shè)備。在整個基坑開挖和地下工程施工期間，應(yīng)嚴密監(jiān)測坡頂位移，隨時分析觀測數(shù)據(jù)。當邊坡有失穩(wěn)跡象時，應(yīng)及時采取削坡、坡頂卸荷、坡腳壓載或其他有效措施。 2．放坡開挖時應(yīng)及時作好坡腳、坡面的保護措施。常用的保護措施有： (1)疊放砂包或土袋：用草袋、纖維袋或土工織物袋裝砂（或土），沿坡腳疊放一層或數(shù)層，沿坡面疊放一層； (2)水泥抹面：在人工修平坡面后，用水泥砂漿或細石混凝土抹面，厚度宜為30～50mm，并用水泥砂漿砌筑磚石護坡腳，同時，將坡面水引入基坑排水溝。抹面應(yīng)預(yù)留泄水孔，泄水孔間距不宜大于3～4m; (3)掛網(wǎng)噴漿或混凝土：在人工修平坡面后，沿坡面掛鋼筋網(wǎng)或鐵絲網(wǎng)，然后噴射水泥砂漿或細石混凝土，厚度宜為50～60mm，坡腳同樣需要處理； (4)其他措施：包括錨桿噴射混凝土護面、塑料膜或土工織物覆蓋坡面等。 【案例1K41302,2] 1．背景 某市政工程基礎(chǔ)采用明挖基坑施工，基坑挖深為5. 5m，地下水在地面以下1.5m。坑壁采用網(wǎng)噴混凝土加固?；痈浇懈邔咏ㄖ锛按罅康叵鹿芫€。設(shè)計要求每層開挖1. 5m，即進行掛網(wǎng)噴射混凝土加固。某公司承包了該工程，由于在市區(qū)，現(xiàn)場場地狹小，項目負責人（經(jīng)理）決定把鋼材堆放在基坑坑頂附近；為便于出土，把開挖的棄土先堆放在基坑北側(cè)坑頂，然后再裝入自卸汽車運出。由于工期緊張，施工單位把每層開挖深度增大為3. Om,以加快基坑挖土加固施工的進度。 在開挖第二層土時，基坑變形量顯著增大，變形發(fā)展速率越來越快。隨著開挖深度的增加，坑頂?shù)乇砻娉霈F(xiàn)許多平行基坑裂縫。但施工單位對此沒有在意，繼續(xù)按原方案開挖。當基坑施工至5m深時，基坑出現(xiàn)了明顯的坍塌征兆。項目負責人（經(jīng)理）決定對基坑進行加固處理，組織人員在坑內(nèi)搶險，但已經(jīng)為時過晚，基坑坍塌造成了多人死亡的重大事故，并造成了巨大的經(jīng)濟損失。 2．問題 (1)按照《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》JGJ 120-99，本基坑工程側(cè)壁安全等級應(yīng)屬于哪一級？ (2)本工程基坑應(yīng)重點監(jiān)測哪些內(nèi)容？當出現(xiàn)本工程發(fā)生的現(xiàn)象時，監(jiān)測工作應(yīng)做哪些調(diào)整？ (3)本工程基坑施工時存在哪些重大工程事故隱患？ (4)項目負責人（經(jīng)理）在本工程施工時犯了哪些重大錯誤？ 3．參考答案 (1)問題1 基坑工程具有地域性，許多地區(qū)對基坑的分類做了規(guī)定?！督ㄖ又ёo技術(shù)規(guī)程》JG 120-1999第3.1.3條對基坑側(cè)壁安全等級做了如表1K413022所示規(guī)定： 本工程基坑周圍有高層建筑和大量地下管線，如果支護結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對周邊環(huán)境影響很嚴重，因此，基坑側(cè)壁安全等級應(yīng)定為一級。 (2)問題2 基坑開挖卸裁必然引起基坑側(cè)壁水平位移，基坑側(cè)壁水平位移越大，坑后土體變形越大。過大的側(cè)壁水平位移必然會造成建筑物沉降及管線變形。因此，任何環(huán)境保護要求高的基坑，側(cè)壁水平位移都是監(jiān)測的重點。 本工程基坑周圍建筑物及地下管線是基坑環(huán)境保護的主要內(nèi)容，其變形也應(yīng)該是基坑監(jiān)測的重點。 本工程地下水位在坑底以上，必須采取降水措施。施工時需要監(jiān)測地下水位，因此，地下水位也應(yīng)該是監(jiān)測的重點。 另外，地下水中的承壓水對基坑的危害很大，尤其要注意接近坑底的淺層承壓水對基坑的影響。如果承壓水上面有不透水層，隨著基坑開挖，當承壓水層上部土重不能抵抗承壓水水頭壓力時，基坑坑底會出現(xiàn)突然的隆起，極容易引起基坑事故。如果坑底存在承壓水層時，坑底隆起也是基坑監(jiān)測的重點內(nèi)容。但由于基坑開挖施工，直接監(jiān)測坑底隆起并不容易，可以通過監(jiān)測埋設(shè)在坑底的立柱的上浮來間接監(jiān)測坑底隆起。 當基坑變形超過有關(guān)標準或監(jiān)測結(jié)果變化速率較大時，應(yīng)加密觀測次數(shù)。當有事故征兆時，應(yīng)連續(xù)監(jiān)測。本工程應(yīng)加密觀測次數(shù)，如果變形發(fā)展較快應(yīng)連續(xù)監(jiān)測。 (3)問題3 本工程施工中存在的重大事故隱患：不按設(shè)計要求加大每層開挖深度是引發(fā)事故的主要原因之一，基坑設(shè)計單位都應(yīng)該根據(jù)其設(shè)計時的工況對施工單位的基坑開挖提出要求，不按設(shè)計要求施工，在施工時超挖極容易引起基坑事故。在基坑頂大量堆荷是引發(fā)基坑事故的另一重要原因，背景介紹未提及考慮這些荷載的安全性設(shè)計驗算，因此本工程把大量鋼材及棄土堆集于坑頂也是重大事故隱患。 (4)問題4 對于基坑變形量顯著增大，變形發(fā)展速率越來越快現(xiàn)象，施工單位應(yīng)該對基坑進行搶險，對基坑做必要的加固和卸載；并且應(yīng)調(diào)整設(shè)計和施工方案?；游ｋU征兆沒有引起注意，仍按原方案施工是施工項目負責人（經(jīng)理）一大失誤。 當基坑變形急劇增加，基坑已經(jīng)接近失穩(wěn)的極限狀態(tài)，種種跡象表明基坑即將坍塌時，項目負責人（經(jīng)理）應(yīng)以人身安全為第一要務(wù)，人員要及早撤離現(xiàn)場。組織人進入基坑內(nèi)搶險，造成人員傷亡是項目負責人（經(jīng)理）指揮的一個重大錯誤。 1K413023熟悉地基加固處理方法 本條文以地鐵工程為主簡要介紹明挖基（槽）坑地基加固處理技術(shù)。 一、地基加固處理作用與方法選擇 （一）地基加固處理作用 1．提高地基的承載能力，滿足設(shè)計要求；以保證擬建或鄰近結(jié)構(gòu)不致發(fā)生超過允許的沉降。 2．提高土體的強度和土體的側(cè)向抗力，減少圍護結(jié)構(gòu)位移，以保證圍護結(jié)構(gòu)或鄰近結(jié)構(gòu)不致發(fā)生超過允許的位移。 （二）方法選擇 1-換填材料加固處理法，以提高地基承載力為主，適用于較淺基坑，方法簡單操作方便。 2．采用水泥土攪拌、高壓噴射注漿、注漿或其他方法對地基摻入一定量的固化劑或使土體固結(jié)，以提高土體的強度和土體的側(cè)向抗力為主，適用于深基炕。 二、常用方法與技術(shù)要點 （一）注漿法 1-注漿法是利用液壓、氣壓或電化學(xué)原理，通過注漿管把漿液均勻地注入地層中，漿液以填充、滲透和擠密等方式，趕走土顆粒間或巖石裂隙中的水分和空氣后占據(jù)其位置，經(jīng)人工控制一定時間后，漿液將原來松散的土?；蛄严赌z結(jié)成一個整體，形成一個結(jié)構(gòu)新、強度大、防水性能好和化學(xué)穩(wěn)定性良好的“結(jié)石體”。 2．注漿法所用的漿液是由主劑（原材料）、溶劑（水或其他溶劑）及各種外加劑混合而成。通常所提的注漿材料是指漿液中所用的主劑。外加劑可根據(jù)在漿液中所起的作用，分為固化劑、催化劑、速凝劑、緩凝劑和懸浮劑等。注漿材料有很多，其中，水泥漿材是以水泥漿液為主的漿液，適用于巖土加固，是國內(nèi)外常用的漿液。 3．在地基處理中，注漿工藝所依據(jù)的理論主要可分為滲透注漿、劈裂注漿、壓密注漿和電動化學(xué)注漿四類；其應(yīng)用條件見表1K413023。 不同注漿法的適用范圍 表IK413023 ┏━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓ ┃ 注漿方法 ┃ 適用范圍 ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫ ┃ 滲透注漿 ┃只適用于中砂以上的砂性土和有裂隙的巖石 ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫ ┃ 劈裂注漿 ┃適用于低滲透性的土層 ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫ ┃ ┃ 常用于中砂地基，黏土地基中若有適宜的排水條件也可采用。如遇排水困難而可能在土體 ┃ ┃ 壓密注漿 ┃中引起高孔隙水壓力時，這就必須采用很低的注漿速率。擠密注漿可用于非飽和的土體，以 ┃ ┃ ┃調(diào)整不均勻沉降以及在大開挖或隧道開挖時對鄰近土進行加固 ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫ ┃ 電動化學(xué)注漿 ┃ 地基土的滲透系數(shù)k<10-4 cm /s．只靠一般靜壓力難以使?jié){液注入土的孔隙的地層 ┃ ┗━━━━━━━━┻━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛ 4．注漿法可以采用兩種溶液（如水泥漿和水玻璃）混合的方式控制漿液凝膠時間。施工方法可以分為以下三種形式： (1) -種溶液一個系統(tǒng)方式 將所有的材料放進同一箱子中，預(yù)先做好混合準備，再進行注漿，這適合于凝膠時間較長的情況。 (2)兩種溶液一個系統(tǒng)方式 將A溶液和B溶液預(yù)先分別裝在各自準備的不同箱子中，分別用泵輸送，在注漿管的頭部使兩種溶液會合。這種在注漿管中混合進行灌注的方法，適用于凝膠時間較短的情況。 作為這種方式的變化，有的方法分別將準備在不同箱子中的A溶液和B溶液送往泵中前使之混合，再用一臺泵灌注。另外，也有不用Y字管，而仍只用上述一個系統(tǒng)方式將A溶液和B溶液交替注漿的方式。 (3)兩種溶液兩個系統(tǒng)方式 將A溶液和B溶液分別準備放在不同的箱子中，用不同的泵輸送，在注漿管（并列管、雙層管）頂端流出的瞬間，兩種溶液就匯合而注漿。這種方法適用于凝膠時間是瞬間的情況。 也有采用在注漿A溶液后，繼續(xù)灌注B溶液的方法。 具體應(yīng)該采取哪種方法，應(yīng)該根據(jù)注漿的目的確定。 （二）水泥土攪拌法 1．水泥土攪拌法適用于加固飽和黏性土和粉土等地基。它利用水泥（或石灰）等材料作為固化劑通過特制的攪拌機械，就地將軟土和固化劑．（漿液或粉體）強制攪拌，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強度的水泥加固土，從而提高地基土強度和增大變形模量。根據(jù)固化劑摻入狀態(tài)的不同，它可分為漿液攪拌和粉體噴射攪拌兩種。前者是用漿液和地基土攪拌，后者是用粉體和地基土攪拌。目前，噴漿型濕法深層攪拌機械在國內(nèi)常用的有單軸、雙軸、三軸及多軸攪拌機，噴粉攪拌機目前僅有單軸攪拌機一種機型。 2．水泥土攪拌法加固軟土技術(shù)具有其獨特優(yōu)點： (1)最大限度地利用了原土； (2)攪拌時無振動、無噪聲和無污染，可在密集建筑群中進行施工，對周圍原有建筑物及地下溝管影響很??； (3)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的需要，可靈活地采用柱狀、壁狀、格柵狀和塊狀等加固形式； (4)與鋼筋混凝土樁基相比，可節(jié)約鋼材并降低造價。 水泥固化劑一般適用于正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土（避免產(chǎn)生負摩擦力）、黏性土、粉土、素填土（包括沖填土）、飽和黃土、粉砂以及中粗砂、砂礫（當加固粗粒土時，應(yīng)注意有無明顯的流動地下水，以防固化劑尚未硬結(jié)而遭地下水沖洗掉）等地基加固。 石灰固化劑一般適用于黏土顆粒含量大于20%，粉粒及黏粒含量之和大于35% ，黏土的塑性指數(shù)大于10，液性指數(shù)大于0.7，土的pH為4一8，有機質(zhì)含量小于11%，土的天然含水量大于30%的偏酸性的土質(zhì)加固。 3．水泥土攪拌法施工步驟由于濕法和于法的施工設(shè)備不同而略有差異，具體見圖1K413023-1、 圖1K413023-2。其主要步驟應(yīng)為： 圖1K413023-1噴漿型深層攪拌樁施工順序 (1)攪拌機械就位、調(diào)平； (2)預(yù)攪下沉至設(shè)計加固深度； (3)邊噴漿（粉）、邊攪拌提升直至預(yù)定的停漿（灰）面； (4)重復(fù)攪拌下沉至設(shè)計加固深度} (5)根據(jù)設(shè)計要求，噴漿（粉）或僅攪拌提升直至預(yù)定的停漿（灰）面； (6)關(guān)閉攪拌機械。 在預(yù)（復(fù)）攪下沉時，也可采用噴漿（粉）的施工工藝，但必須確保全樁長上下至少再重復(fù)攪拌一次。 （三）高壓噴射注漿法 1．由于高壓噴射注漿使用的壓力大，因而噴射流的能量大、速度快。當它連續(xù)和集中地作用在土體上，壓應(yīng)力和沖蝕等多種因素便在很小的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生效應(yīng)，對從粒徑很小的細粒土到含有顆粒直徑較大的卵石、碎石土，均有巨大的沖擊和攪動作用，使注入的漿液和土拌合凝固為新的固結(jié)體。 2．實踐表明，本法對淤泥、淤泥質(zhì)土、流塑或軟塑黏性土、粉土、砂土、黃土、紊填土和碎石土等地基都有良好的處理效果。但對于硬黏性土，含有較多的塊石或大量植物根莖的地基，因噴射流可能受到阻擋或削弱，沖擊破碎力急劇下降，切削范圍小或影響處理效果。而對于含有過多有機質(zhì)的土層，其處理效果取決于固結(jié)體的化學(xué)穩(wěn)定性。鑒于上述幾種土的組成復(fù)雜、差異懸殊，高壓噴射注漿處理的效果差別較大，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試驗結(jié)果確定其適用程度。對于濕陷性黃土地基，也應(yīng)預(yù)先進行現(xiàn)場試驗。 3．高壓噴射有旋噴（固結(jié)體為圓柱狀）、定噴（固結(jié)體為壁狀）和擺噴（固結(jié)體為扇狀）等三種基本形狀，它們均可用下列方法實現(xiàn)(圖1K413023-3)； (1)單管法：噴射高壓水泥漿液一種介質(zhì)； (2)雙管法：噴射高壓水泥漿液和壓縮空氣兩種介質(zhì)； (3)三管法：噴射高壓水流、壓縮空氣及水泥漿液等三種介質(zhì)。 圖1K413023-3噴射注漿法施工工藝流程 （a）單管法，(b)雙管法，(c)三管法 由于上述三種噴射流的結(jié)構(gòu)和噴射的介質(zhì)不同，有效處理長度也不同，以三管法最長，雙管法次之，單管法最短。實踐表明，旋噴形式可采用單管法、雙管法和三管法中的任何一種方法。定噴和擺噴注漿常用雙管法和三管法。 4．高壓噴射注漿的施工參數(shù)應(yīng)根據(jù)土質(zhì)條件、加固要求通過試驗或根據(jù)工程經(jīng)驗確定，并在施工中嚴格加以控制。單管法及雙管法的高壓水泥漿和三管法高壓水的壓力應(yīng)大于20MPa。高壓噴射注漿的主要材料為水泥，對于無特殊要求的工程，宜采用強度等級為32.5級及以上的普通硅酸鹽水泥。根據(jù)需要可加入適量的外加劑及摻合料。外加劑和摻合料的用量，應(yīng)通過試驗確定。水灰比通常取0. 8～1.5，常用為1．O。 5．高壓噴射注漿的全過程為鉆機就位、鉆孔、置入注漿管、高壓噴射注漿和拔出注漿管等基本工序。施工結(jié)束后應(yīng)立即對機具和孔口進行清洗。在高壓噴射注漿過程中出現(xiàn)壓力驟然下降、上升或冒漿異常時，應(yīng)查明原因并及時采取措施。 1K413024熟悉工程降水方法 明挖基坑或暗挖（人工）隧道施工均需降低地下水，保證證安全施工。本條文簡要介紹常見的降水方法及選擇條件。 一、降水方法選擇 （一）基本要求 1-當?shù)叵滤桓哂诨娱_挖面，需要采用降低地下水方法疏干坑內(nèi)土層中水。疏干水有增加坑內(nèi)土體強度的作用，有利于控制基坑圍護結(jié)構(gòu)變形。在軟土地區(qū)基坑開挖深度超過3m，一般就要用井點降水。開挖深度淺時，亦可邊開挖邊用排水溝和集水井進行集水明排。 2．當基坑底為隔水層且層底作用有承壓水時，應(yīng)進行坑底突涌驗算，必要時可采取水平封底隔滲或鉆孔減壓措施，保證坑底土層穩(wěn)定。當坑底含承壓水層上部土體壓重不足以抵抗承壓水水頭時，應(yīng)布置降壓井降低承壓水水頭壓力，防止承壓水突涌，確?；娱_挖施工安全。 3。當因降水而危及基坑及周邊環(huán)境安全時，宜采用截水或回灌方法。 （二）工程降水有多種技術(shù)方法，可根據(jù)土層情況、滲透性、降水深度、周圍環(huán)境、支護結(jié)構(gòu)種類按表1K413024選擇和設(shè)計。 井點降水方法的選用 表1K413024 ┏━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━━━┓ ┃ ┃ ┃ 滲透系皴 ┃ 降水深度 ┃ ┃ ┃ 降水方法 ┃ 適用地層 ┃ ┃ ┃ 地下水類型 ┃ ┃ ┃ ┃ (m，d) ┃ ( rn) ┃ ┃ ┣━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ 潛水 ┃ ┃ 集水明排 ┃ 黏性土、砂土 ┃ 二 ┃ <2 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ 地表水 ┃ ┣━━━━┳━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ 輕型 ┃ -級 ┃ ┃ ┃ 3～6 ┃ ┃ ┃ ┃ 二級 ┃ 砂土，粉土，古薄層柑砂的淤泥質(zhì) ┃ ┃ 6～9 ┃ 潛冰 ┃ ┃ 并點 ┃ ┃ ┃ 0. 1—20 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃（粉質(zhì)）黏土 ┃ ┃ 9—12 ┃ ┃ ┣━━━━┻━━━━┫ ┃ ┣━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ 噴射井點 ┃ ┃ ┃ 8—20 ┃潛水、承壓水 ┃ ┣━━━━┳━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ ┃．疏干 ┃ 砂性土，粉土，宙薄層粉砂的淤泥質(zhì) ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ 0. 02 -0.1 ┃ >15 ┃ 潛水 ┃ ┃ ┃ ┃（粉質(zhì)）黏土 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ 管井 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┣━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ ┃ 減壓 ┃ 砂性土，粉土 ┃ >0.1 ┃ >20 ┃ 承壓水 ┃ ┗━━━━┻━━━━┻━━━━━━━━━━━━━━━━━━┻━━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━━┛ 二、常見降水方法 （一）明溝、集水井排水 1．當基坑開挖不很深，基坑涌水量不大時，集水明排法是應(yīng)用最廣泛，亦是最簡單、經(jīng)濟的方法。明溝、集水井排水多是在基坑的兩側(cè)或四周設(shè)置排水明溝，在基坑四角或每隔30～40m設(shè)置集水井，使基坑滲出的地下水通過排水明溝匯集于集水井內(nèi)，然后用水泵將其排出基坑外(圖1K413024-1)。 圖1K413024-1明溝、集水井排水方法1-排水明溝I 2-集水井， 3-離心式水泵；4-設(shè)備基礎(chǔ)或建筑物基礎(chǔ)邊線I 5-原地下 水位線；6-降低后地下水位線 2．排水明溝宣布置在擬建建筑基礎(chǔ)邊0. 4m以外，溝邊緣離開邊坡坡腳應(yīng)不小于0. 3m。排水明溝的底面應(yīng)比挖土面低0.3～0. 4m。集水井底面應(yīng)比溝底面低0. 5m以上，并隨基坑的挖深而加深，以保持水流暢通。 3．明溝、集水井排水，視水量多少連續(xù)或間斷抽水，直至基礎(chǔ)施工完畢、回填土為止。 4．當基坑開挖的土層由多種土組成，中部夾有透水性能的砂類土，基坑側(cè)壁出現(xiàn)分層滲水時，可在基坑邊坡上按不同高程分層設(shè)置明溝和集水井構(gòu)成明排水系統(tǒng)，分層阻截和排除上部土層中的地下水，避免上層地下水沖刷基坑下部邊坡造成塌方。 l 基坑（槽）開挖采用明溝排水時，應(yīng)分層下挖，即先進行基坑（槽）的開挖，當開挖到接近地下水位時，在基坑（槽）的適當位置挖設(shè)集水井并安裝水泵，然后在基坑四周（溝槽一般在中間）開挖臨時排水溝，使地下水經(jīng)排水溝匯集到集水井并由水泵排出，繼續(xù)開挖排水溝兩側(cè)的土，當挖掘面接近排水溝底時，再加探排水溝，盲到基坑（槽）底到達設(shè)計標高為止。排水溝底要始終保持比土基面低不小于0.3m 。當坑（槽）面積較大時，可挖設(shè)縱橫交錯的多條臨時排水溝。排水溝應(yīng)以 3 % - 5 ％的坡度坡向集水井，使地下水不斷的流入排水溝，再匯集到集水井，由水泵排除。 挖土順序應(yīng)從集水井、排水溝處逐漸向遠處挖掘，使基坑（槽）開挖面始終不被水浸泡， （二）井點降水 1-當基坑開挖較深，基坑涌水量大，且有圍護結(jié)構(gòu)時，應(yīng)選擇井點降水方法。即用真空（輕型）井點、噴射井點或管井深入含水層內(nèi)，用不斷抽水方式使地下水位下降至坑底以下，同時使土體產(chǎn)生固結(jié)以方便土方開挖。 2．井點布置應(yīng)根據(jù)基坑平面形狀與大小、地質(zhì)和水文情況、工程性質(zhì)、降水深度等而定。當基坑（槽）寬度小于6m且降水深度不超過6m時，可采用單排井點，布置在地下水上游一側(cè)；當基坑（槽）寬度大于6m或土質(zhì)不良，滲透系數(shù)較大時，宜采用雙排井點，布置在基坑（槽）的兩側(cè)，當基坑面積較大時，宜采用環(huán)形井點。挖土運輸設(shè)備出入道可不封閉，間距可達4m，一般留在地下水下游方向。 3．井點管距坑壁不應(yīng)小于1. 0～1. 5m，距離太小，易漏氣。井點間距一般為0.8～1. 6m。集水總管標高宜盡量接近地下水位線并沿抽水水流方向有0.25%～0. 5%的上仰坡度，水泵軸心與總管齊平。井點管的入土深度應(yīng)根據(jù)降水深度及儲水層所有位置決定，但必須將濾水管埋入含水層內(nèi)，并且比挖基坑（溝、槽）底深0. 9～1. 2m，井點管的埋置深度應(yīng)經(jīng)計算確定。 ( 1 ）條狀基坑宜采用單排或雙排降水井，布置在基坑外緣一側(cè)或兩側(cè)，在基坑（溝槽）端部，降水井布置外延長度應(yīng)為基坑寬度的一倍至兩倍，選擇單排或雙排應(yīng)預(yù)測計算確定。 ( 2 ）面狀基坑降水井，宜在基坑外緣呈封閉狀布置，距邊坡上口 1 -2m ，當面狀基坑很小時可考慮單個降水井 ( 4 ）在基坑運土通道出口兩側(cè)應(yīng)增設(shè)降水井，其外延長度不少于通道口寬度的一倍 ( 6 ）降水井的布置，可在地下水補給方向適當加密，排泄方向適當減少 三、基坑的隔（截）水帷幕與坑內(nèi)外降水 （一）隔（截）水帷幕 1．采用隔（截）水帷幕的目的是切斷基坑外的地下水流入基坑內(nèi)部。截水帷幕的厚度應(yīng)滿足基坑防滲要求，截水帷幕的滲透系數(shù)宜小于1.010-6 cm／S。 2．當?shù)叵潞畬訚B透性較強、厚度較大時，可采用懸掛式豎向截水與坑內(nèi)井點降水相結(jié)合或采用懸掛式豎向截水與水平封底相結(jié)合的方案。 3．截水帷幕目前常用注漿、旋噴法、深層攪拌水泥土樁擋墻等結(jié)構(gòu)形式。 4．基坑的隔（截）水帷幕（或可以隔水的圍護結(jié)構(gòu)）周圍的地下水滲流特征與降水目的、隔水帷幕的深度和含水層位置有關(guān)，利用這些關(guān)系布置降水井可以提高降水的效率，減少降水對環(huán)境的影響。 5．隔（截）水帷幕與降水井布置大致可分成三種類型，需要依據(jù)有關(guān)條件綜合考慮。 （二）隔（截）水帷幕與降水井布置 1．隔水帷幕隔斷降水含水層 基坑隔水帷幕深入降水含水層的隔水底板中，井點降水以疏干基坑內(nèi)的地下水為目的，見圖降水井 圍護結(jié)構(gòu)（隔水帷幕）這類隔水帷幕將基坑內(nèi)的地下水與基坑外的地下水分隔開來，基坑內(nèi)、外地下水無水力聯(lián)系。此時，應(yīng)把降水井布置于坑內(nèi)，降水時，基坑外地下水不受影響。 2．隔水帷幕底位于承壓水含水層隔水頂板中 隔水帷幕位于承壓水含水層頂板中，井點降水以降低基坑下部承壓含水層的水頭，防降水井圍護結(jié)構(gòu)（隔水帳幕）隔水層止基坑底板隆起或承壓水突涌為目的，見圖1K413024-3。這類隔水帷幕未將基坑內(nèi)、外承壓含水層分隔開。由于不受圍護結(jié)構(gòu)的影響，基坑內(nèi)、外地下水連通，這類井點降水影響范圍較大。此時，應(yīng)把降水井布置于基坑外側(cè)。因為即使布置在坑內(nèi)，降水依然會對基坑外水位有明顯影響，如果布置在基坑內(nèi)反而會多出封井問題。 3．隔水帷幕底位于承壓水含水層中 隔水帷幕底位于承壓水含水層中，如果基坑開挖較淺，坑底未進入承壓水含水層，井點降水以降低承壓水水頭為目的；如果基坑開挖較深，坑底已經(jīng)進入承壓水含水層，井點降水前期以降低承壓水水頭為目的，后期以疏干承壓含水層為目的，見圖1K413024-4。這類隔水帷幕底位于承壓水含水層中，基坑內(nèi)、外承壓含水層部分被隔水帷幕隔開，僅含水層下部未被隔開。由于受圍護結(jié)構(gòu)的阻擋，在承壓含水層上部基坑內(nèi)、外地下水不連續(xù)，下部含水層連續(xù)相通，地下水呈三維流態(tài)。隨著基坑內(nèi)水位降深的加大，基坑內(nèi)、外水位相差較大。在這類情況時，應(yīng)把降水井布置于坑內(nèi)側(cè)，這樣可以明顯減少降水對環(huán)境的影響，而且隔水帷幕插入承壓含水層越深，這種優(yōu)勢越明顯。圖1K413024-4隔水帷幕底位于承壓水含水層中 1K413030 盾構(gòu)法施工 1K413031掌握盾構(gòu)施工條件與現(xiàn)場布置要求 本條文簡要介紹盾構(gòu)施工條件選擇和現(xiàn)場布置的要點。 一、盾構(gòu)法施工條件 （一）盾構(gòu)與盾構(gòu)法施工 1．盾構(gòu)是用來開挖土砂類圍巖的隧道機械，由切口環(huán)、支撐環(huán)及盾尾三部分組成，也稱盾構(gòu)機械。 2．盾構(gòu)法是用盾構(gòu)殼體防止圍巖的土砂坍塌，進行開挖、推進，并在盾尾進行襯砌作業(yè)從而修建隧道的方法。 3．盾構(gòu)機的種類繁多，按開挖面是否封閉劃分有密閉式和敞開式兩類；按平衡開挖面的土壓與水壓的原理不同，密閉式盾構(gòu)機分為土壓式（常用泥土壓式）和泥水式兩種。國內(nèi)用于地鐵工程的盾構(gòu)主要是土壓式和泥水式兩種(詳見1K413035)。 （二）盾構(gòu)法施工適用條件 1．在松軟含水地層，相對均質(zhì)的地質(zhì)條件。 2．盾構(gòu)法施工隧道應(yīng)有足夠的埋深，覆土深度宜不小于6m。隧道覆土太淺，盾構(gòu)法施工難度較大；在水下修建隧道時，覆土太淺盾構(gòu)施工安全風險較大。 3．地面上必須有修建用于盾構(gòu)進出洞和出土進料的工作井位置。 4．隧道之間或隧道與其他建（構(gòu)）筑物之間所夾土（巖）體加固處理的最小厚度為水平方向1. Om，豎直方向1.5m。 5．從經(jīng)濟角度講，連續(xù)的盾構(gòu)施工長度不宜小于300m。 （三）城鎮(zhèn)施工注意事項 1．工作井位置選擇 盾構(gòu)施工隧道，除了工作豎井外，作業(yè)均在地下進行。因此工作豎井位置選擇要考慮不影響地面社會交通，對附近居民的噪聲和振動影響較少區(qū)域；且能滿足施工生產(chǎn)組織的需要。 2．工作井斷面尺寸確定 拼裝和拆卸用的工作井平面尺寸應(yīng)根據(jù)盾構(gòu)裝拆的施工要求來確定。拼裝井的井壁上設(shè)有盾構(gòu)出洞口，井內(nèi)設(shè)有盾構(gòu)基座和盾構(gòu)推進的后座。井的寬度一般應(yīng)比盾構(gòu)直徑大1. 6～2.O米m，以滿足操作的空間要求。井口長度，除了滿足盾構(gòu)內(nèi)安裝設(shè)備的要求外，還要考慮盾構(gòu)推進出洞時，拆除洞門封板和在盾構(gòu)后面設(shè)置后座，以及垂直運輸所需的空間。 3．施工環(huán)境條件限制 在城鎮(zhèn)內(nèi)選擇盾構(gòu)法施工前提條件： (1)必須掌握隧道穿過區(qū)域地上和地下建（構(gòu)）筑物的詳盡資料，并做好處理保護方案。 (2)必須采取嚴密的技術(shù)措施，把地表沉陷限制在允許的限度內(nèi)。 (3)選擇泥水式盾構(gòu)必須設(shè)置封閉式泥水儲存和處理設(shè)施。 二、盾構(gòu)施工現(xiàn)場布置 （一）施工組織設(shè)計 1．盾構(gòu)施工組織設(shè)計、施工方案應(yīng)滿足合同工期和施工進度的要求，在規(guī)定的施工區(qū)域內(nèi)正確處理施工期間所需各項設(shè)施之間的空間關(guān)系。 2．在建設(shè)方提供的施工用地范圍內(nèi)，對施工現(xiàn)場的道路交通、材料倉庫、材料堆場、臨時房屋、大型施工設(shè)備、集土（泥）坑、拌漿系統(tǒng)、臨時水電管線、消防器材等做出合理的規(guī)劃布置。 （二）施工現(xiàn)場平面布置 1．盾構(gòu)施工的現(xiàn)場平面布置：包括盾構(gòu)工作豎井、豎井防雨棚及防淹墻、垂直運輸設(shè)備、管片堆場、管片防水處理場、拌漿站、料具間及機修間、兩回路的變配電間等設(shè)施以及進出通道等。 2．盾構(gòu)施工現(xiàn)場設(shè)置： (1)工作井施工需要采取降水措施時，應(yīng)設(shè)相當規(guī)模的降水系統(tǒng)（水泵房）。 (2)采用氣壓法盾構(gòu)施工時，施工現(xiàn)場應(yīng)設(shè)置空壓機房，以供給足夠的壓縮空氣。． (3)采用泥水平衡盾構(gòu)機施工時，施工現(xiàn)場應(yīng)設(shè)置泥漿處理系統(tǒng)（中央控制室）、泥漿池。 (4)采用土壓平衡盾構(gòu)施工時，應(yīng)設(shè)置電機車電瓶充電間等設(shè)施。 IK413034熟悉盾構(gòu)法施工地層變形控制措施 本條文以密閉式盾構(gòu)為主簡要介紹盾構(gòu)施工地層變形其控制措施。 一、近接施工與地層變形 （一）新建盾構(gòu)隧道穿越或鄰近既有地下管線、交通設(shè)施，建（構(gòu)）筑物（以下簡稱既有結(jié)構(gòu)物）的施工被稱為近接施工。在城市中近接施工不可避免，且隨著地下空間的開發(fā)利用會日益增多。因此，盾構(gòu)施工必須考慮控制影響區(qū)域的地層變形，采取有效的環(huán)境保護措施。 （二）近接施工管理 1．盾構(gòu)近接施工會引發(fā)地層變形，對既有結(jié)構(gòu)物會造成不同程度的有害影響；因此有必要采取系統(tǒng)性措施控制地層變形以保護既有結(jié)構(gòu)物。首先，應(yīng)詳細調(diào)查工程條件、地質(zhì)條件、環(huán)境條件（即既有結(jié)構(gòu)物現(xiàn)況與安全要求），在調(diào)查的基礎(chǔ)上進行分析與預(yù)測，制定防護措施；其次，制定專項施工方案；最后，施工過程中通過監(jiān)控量測反饋指導(dǎo)施工而確保既有結(jié)構(gòu)物安全。 2．近接施工管理流程如圖1K413034-1所示。 3．近接施工的管理措施 (1)盾構(gòu)掘進引起的周邊地層變形狀態(tài)及其原因，包括：變形程度與主要原因之間的關(guān)系、對既有結(jié)構(gòu)物承載能力的影響程度。 (2)預(yù)測盾構(gòu)掘進引起產(chǎn)生地層變形的解析方法，預(yù)測對既有結(jié)構(gòu)物影響的解析模型。 (3)減小地層變形與防止對既有結(jié)構(gòu)物影響措施的選擇，及其與工程條件、地質(zhì)條件和環(huán)境條件相適應(yīng)措施的確定方法。 (4)監(jiān)控量測管理系統(tǒng)、監(jiān)測項目、監(jiān)測方法、監(jiān)測數(shù)據(jù)的反饋方法。 二、盾構(gòu)施工與地層變形控制 （一）地層變形原因 1．地層變形的主要原因大致分為條件因素和直接原因兩類。條件因素主要有：覆土厚度、盾構(gòu)直徑、隧道線形、襯砌背后間隙、襯砌種類等。 2．直接原因由盾構(gòu)掘進引發(fā)，主要有開挖面失穩(wěn)、地下水位降低、推力過大、頻繁糾偏、洞體土層失穩(wěn)、盾體與洞體的摩擦力、襯砌背后產(chǎn)生間隙、注漿壓力、襯砌變形、襯砌漏水等。雖然地層變形的直接原因有很多，但大體可分為以下4類： (1)地層應(yīng)力釋放產(chǎn)生的彈塑性變形，導(dǎo)致地層反力降低I (2)土壓增大產(chǎn)生的壓縮變形，導(dǎo)致垂直土壓增大或地層反力降低；‘ (3)附加土壓產(chǎn)生的彈塑性變形，導(dǎo)致作用土壓增大； (4)伴隨土的物理性能變化產(chǎn)生的彈塑性變形以及徐變變形，導(dǎo)致地層承載能力降低。 （二）地層變形機理 、 1．盾構(gòu)掘進通過某一斷面的地層變形時間曲線與盾構(gòu)掘進過程中所處位置相關(guān)。如圖1K413034-2所示，某一斷面地層變形的變形一時間曲線劃分為5個階段，各階段變形原因不同，變形機理各異。 2．某一斷面地層變形的第1階段：發(fā)生在盾構(gòu)到達該斷面之前，主耍表現(xiàn)為地下水位降低產(chǎn)生固結(jié)沉降。第2階段：盾構(gòu)通過該斷面前，若盾構(gòu)控制土壓（泥水壓）不足或過大，則開挖面正前方土體彈塑性變形引起地層沉降或隆起。笫3階段：發(fā)生在盾構(gòu)通過該斷面時，由于超挖、糾偏、盾構(gòu)外周與周圍土體的摩擦等原因而發(fā)生地層沉降或隆起。第4階段：盾構(gòu)通過該斷面后產(chǎn)生的彈塑性變形；若襯砌背后與洞體的空隙填充不及時，造成地層應(yīng)力釋放，則土體的彈塑性變形引起地層沉降；若襯砌背后的填充注漿壓力過高，則附加土壓引發(fā)地層隆起。第5階段：盾構(gòu)通過該斷面后長時間地發(fā)生后續(xù)沉降，主要由于盾構(gòu)掘進造成的地層擾動、松弛等引起，在軟弱黏性土地層中施工表現(xiàn)最為明顯，而在砂性土或密實的硬黏性土中施工基本不發(fā)生。 （三）既有結(jié)構(gòu)物變形與變位 1．盾構(gòu)掘進產(chǎn)生地層變形的同時，既有結(jié)構(gòu)物的外力條件或承載能力發(fā)生變化。 2．外力條件或承載能力的變化使得既有結(jié)構(gòu)物發(fā)生沉降、傾斜、斷面變形等變位與變形現(xiàn)象，其變位與變形的程度取決于工程條件、地質(zhì)條件與既有結(jié)構(gòu)物構(gòu)造特征。這里，工程條件主要是指隧道線形、近接施工區(qū)間的長度、是否采取隔離措施等；地質(zhì)條件是指既有結(jié)構(gòu)物構(gòu)與隧道之間地層的物理力學(xué)參數(shù)；既有結(jié)構(gòu)物構(gòu)造特征主要包括斷面形狀、強度、變形特性。 三、密閉式盾構(gòu)掘進地層變形控制措施 由于盾構(gòu)掘進地層變形各階段的機理不同，因此必須有針對性地采取控制措施。 （一）前期沉降控制 1．前期沉降控制的關(guān)鍵是保持地下水壓。 2．保持地下水壓措施： (1)合理設(shè)定土壓（泥水壓）控制值并在掘進過程中保持穩(wěn)定，以平衡開挖面土壓與水壓。 (2)保持開挖面土壓（泥水壓）穩(wěn)定的前提條件：對于土壓式盾構(gòu)是泥土的塑流化改良效果，應(yīng)根據(jù)地層條件選擇適宜的改良材料與注入?yún)?shù)；而對于泥水式盾構(gòu)則是泥漿性能，應(yīng)根據(jù)地層條件選擇適宜的泥漿材料與配合比。 (3)防止地下水從盾構(gòu)機、盾尾以及拼裝好的襯砌結(jié)構(gòu)滲入。為此，應(yīng)保持盾構(gòu)機刀盤驅(qū)動、鉸接、盾尾等部位密封完好，保證盾尾密封油質(zhì)注入壓力與注入量，管片密封與拼裝質(zhì)量滿足規(guī)范要求。 (4)土壓式盾構(gòu)在地下水位高且滲透性好的地層掘進時，采取有效的防噴涌措施，以防止地下水從螺旋輸送機涌入。 （二）開挖面前沉降（隆起）控制 1．開挖面前沉降（隆起）控制的主要措施是土壓（泥水壓）管理，真正實現(xiàn)土壓（泥水壓）平衡。 2．通常采取的措施有： (1)合理設(shè)定土壓（泥水壓）控制值并在掘進過程中保持穩(wěn)定，以平衡開挖面土壓與水壓。 (2)保持開挖面土壓（泥水壓）穩(wěn)定的前提條件：對于土壓式盾構(gòu)是泥土的塑流化改良效果，應(yīng)根據(jù)地層條件選擇適宜的改良材料與注入?yún)?shù)；而對于泥水式盾構(gòu)則是泥漿性能，應(yīng)根據(jù)地層條件選擇適宜的泥漿材料與配合比。 ． (3)加強排土量控制。 (4)對于土壓式盾構(gòu)，必要時還應(yīng)對盾構(gòu)推力、推進速度、刀盤扭矩等盾構(gòu)參數(shù)進行控制。 （三）通過時沉降（隆起）控制 通過時沉降（隆起）控制措施主要有2種： 1．控制好盾構(gòu)姿態(tài)，避免不必要的糾偏作業(yè)。出現(xiàn)偏差時，應(yīng)本著“勤糾、少糾、適度”的原則操作。在較硬地層中掘進的場合，糾偏時或曲線掘進時需要超挖，應(yīng)合理確定超挖半徑與超挖范圍，盡可能減少超挖。 2．土壓式盾構(gòu)在軟柔或松散地層掘進時，盾構(gòu)外周與周圍土體的黏滯阻力或摩擦較大時，應(yīng)采取注漿減阻措施。 （四）尾部空隙沉降（隆起）控制 尾部空隙沉降（隆起）控制的關(guān)鍵是采用適宜的襯砌背后注漿措施，主要有： 1．用同步注漿方式，及時填充尾部空隙。 2．根據(jù)地質(zhì)條件、工程條件等因素，合理選擇單液注漿或雙液注漿，正確選用注漿材料與配合比，以便拼裝好的襯砌結(jié)構(gòu)及時穩(wěn)定。 3．加強注漿量與注漿壓力控制。 4．及時進行二次注漿。 （五）后續(xù)沉降控制 后續(xù)沉降主要在軟弱黏性土地層中施工時發(fā)生，主要控制措施是： 1．盾構(gòu)掘進、糾偏、注漿等作業(yè)時，盡可能減小對地層的擾動。 2．若后續(xù)沉降過大不滿足地層沉降要求，可采取向特定部位地層內(nèi)注漿的措施。 四、盾構(gòu)施工與既有結(jié)構(gòu)物防護 （一）接近施工中既有結(jié)構(gòu)物防護措施，按實施對象劃分可以分為三種： 1．盾構(gòu)施工措施； 2．對既有結(jié)構(gòu)物采取措施； 3．盾構(gòu)隧道與既有結(jié)構(gòu)物之間采取措施。 （二）盾構(gòu)施工措施 盾構(gòu)施工措施，主要是控制地層變形，同時減少對地層的擾動。 （三）對既有結(jié)構(gòu)物采取的措施 對既有結(jié)構(gòu)物采取的措施通常有結(jié)構(gòu)物加固、下部基礎(chǔ)加固及基礎(chǔ)托換三類。結(jié)構(gòu)物加固包括墻體加固、增設(shè)閉合框架加固、增加支撐等方式，以增強結(jié)構(gòu)物本身抵抗變形的能力。下部基礎(chǔ)加固有加固樁、網(wǎng)狀樁和錨桿等方法，以提高結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的抗變形能力?；A(chǔ)托換是用新的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)替換受施工影響的結(jié)構(gòu)物下部基礎(chǔ)。 （四）新建隧道與既有結(jié)構(gòu)物之間采取的措施 1．新建隧道與既有結(jié)構(gòu)物之間采取的措施，主要有三種（如圖1K413034-3所示）： (1)盾構(gòu)隧道周圍地層加固； (2)既有結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)地層加固； (3)隔斷盾構(gòu)掘進地層應(yīng)力與變形。 2．盾構(gòu)隧道周圍地層加固 盾構(gòu)隧道周圍地層加固的目的是提高周圍土體強度，以減小盾構(gòu)掘進時對周圍地層的擾動，使加固區(qū)以外的地層不產(chǎn)生松弛，從而保護既有結(jié)構(gòu)物。通常采用的方法有：注漿加固、高壓噴射攪拌等。 3．既有結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)地層加固 既有結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)地層加固，是以提高結(jié)構(gòu)物地基承載力、減小結(jié)構(gòu)物地基變形為目的。通常采用的方法同樣是：注漿加固、高壓噴射攪拌等。 ’ 4．隔斷盾構(gòu)掘進地層應(yīng)力與變形 隔斷盾構(gòu)掘進地層應(yīng)力與變形，就是在盾構(gòu)隧道與既有結(jié)構(gòu)物之間構(gòu)筑剛性好的構(gòu)造體，以隔斷地層變形對既有結(jié)構(gòu)物的影響。通常的方法就是在盾構(gòu)隧道與結(jié)構(gòu)物之間施作隔斷樁，具體可選用高壓旋噴樁、鋼管樁、柱樁、連續(xù)墻等形式。 圖IK413034-3盾構(gòu)掘進地層變形階段示意圖 (a)周圍地層加固 (b）基礎(chǔ)地層加固，(c)隔斷地層應(yīng)力與變形 1K413035 了解盾構(gòu)機型選擇要點 本條文簡要介紹盾構(gòu)機形式與分類。 一、盾構(gòu)機的選擇 （一）選擇的目的 L盾構(gòu)機的選擇是保障工程項目安全順利實施的前提條件與設(shè)備保障。 2．盾構(gòu)機的選擇除滿足隧道斷面形狀與外形尺寸外，還應(yīng)包括盾構(gòu)機類型、性能、配套設(shè)備、輔助工法等。 （二）選擇的依據(jù) 盾構(gòu)機的選擇依據(jù)主要有：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(gòu)筑物、地面建筑物、地表隆沉要求等，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟比較后確定。 （三）選擇的主要原則 1．適用性原則 盾構(gòu)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，種類與性能要適用工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、隧道埋深、地下障礙物、地下構(gòu)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(gòu)機不能充分滿足上述使用條件，應(yīng)增加相應(yīng)的輔助工法，如壓氣工法、注漿工法等，以確保開挖面穩(wěn)定。 由于盾構(gòu)機具有較長使用壽命，可用于多項施工工程，因此應(yīng)根據(jù)使用壽命期內(nèi)預(yù)計的常用使用條件或最不利使用條件選擇盾構(gòu)機，以便具有較廣泛的適用性。 2．技術(shù)先進性原則 技術(shù)先進性有兩方面含義：-是不同種類盾構(gòu)機技術(shù)先進性不同，二是同一種類盾構(gòu)機由于設(shè)備配置的差異與功能的差異而技術(shù)先進性不同。 選擇技術(shù)先進的盾構(gòu)機，一方面為了更好地適應(yīng)建設(shè)單位當前及今后的工程施工要求，提高施工單位的市場競爭力；另一方面在合理使用壽命期內(nèi)保持技術(shù)先進性。 技術(shù)先進性要以可靠性為前提，要選擇經(jīng)過工程實踐驗證、可靠性高的先進技術(shù)。 當前，技術(shù)最先進的盾構(gòu)機是泥土壓式與泥水式盾構(gòu)機，隨著盾構(gòu)機的設(shè)計與制造技術(shù)不斷完善與提高，其適用范圍愈加廣泛，已成為盾構(gòu)隧道施工使用最多的盾構(gòu)機。 3．經(jīng)濟合理性原則 經(jīng)濟合理性是指，所選擇的盾構(gòu)機及其輔助工法用于工程項目施工，在滿足施工安全、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。 二、盾構(gòu)機類型與適用條件 （一）盾構(gòu)機類型， 盾構(gòu)機可按照不同的分類方法進行分類。 1．按開挖面是否封閉劃分（見圖1K413035-1），可分為密閉式和敞開式兩類。 2．按平衡開挖面土壓與水壓的原理不同，密閉式盾構(gòu)機又可分為土壓式（常用泥土壓式）和泥水式兩種。敞開式盾構(gòu)機按開挖方式劃分，可分為手掘式、半機械挖掘式和機械挖掘式三種。 3．按盾構(gòu)機的斷面形狀劃分，有圓形和異形盾構(gòu)機兩類，其中異形盾構(gòu)機主要有多圓形、馬蹄形和矩形。按開挖面是否封閉分類 ——土壓式（泥土壓）密閉式 ——泥水式敞開式 手掘式半機械挖掘式機械挖掘式（二）各種盾構(gòu)機對地質(zhì)條件的適用性根據(jù)當前盾構(gòu)機的技術(shù)水平，各種盾構(gòu)機對地質(zhì)條件的適用性如表1K413035所示。 盾構(gòu)機對地質(zhì)條件的適用性一覽表 表1K413035 三、盾構(gòu)機選擇的基本程序 （一）盾構(gòu)機選擇應(yīng)遵循基本原則，采取科學(xué)的方法，經(jīng)過策劃、調(diào)查、可行性研究、綜合比選評價等步驟，按照可行的程序進行。 （二）盾構(gòu)機選擇的基本流程，如圖1K413035-2所示，以供參考。 【案例1K413035] 1．背景 某地鐵隧道盾構(gòu)法施工，隧道穿越土層有黏土、粉土、細砂、小粒徑砂卵石、含有上層滯水，覆土厚度8～14m，采用土壓平衡盾構(gòu)施工。施工項目部依據(jù)施工組織設(shè)計在具備始發(fā)條件后開始隧道施工，掘進過程中始終按施工組織設(shè)計規(guī)定的各項施工參數(shù)執(zhí)行。 施工過程中發(fā)生以下事件： 事件一：拆除始發(fā)工作井洞口圍護結(jié)構(gòu)后發(fā)現(xiàn)洞口土體滲水，洞口土體加固段掘進時地表沉降超過允許值。 事件二：在細砂、砂卵石地層中掘進時，土壓