[案例17]

　　背景材料

　　本工程隧道长2207.5m，过江隧道为圆形，长度为1310.5m，两端为矩形，A端矩形长187m，B端矩形长170m.矩形隧道两端为敞开式引道，A端引道长303m，B端引道长2280m.隧道沿线设1、2、3号竖井，1、3号井为设备井，2号井为通风井，通过120m长的联络风道与2号风井相连。

　　圆形隧道路线平面为S形，最小平面曲线拌径为450m，隧道纵剖面为V形，最大纵坡度为3.5%.江底最小覆土厚度为7.5m.

　　隧道沿线地质可分为3段，即A段、B段和江中C段。基本为层厚度不同的粉质、淤泥质粘土层。

　　1．本工程所采取的施工部署如下：

　　（1）A端：

　　阶段1：对3号井和矩形隧道E301～304的地下连续墙围护进行施工，然后对3号井和矩形隧道E301～303进行基坑开挖和结构施工；

　　阶段2：对矩形隧道E305～308（含E304结构）以及引道进行施工

　　（2）B端：

　　阶段1：1号井、矩形隧道W101～105段；

　　阶段2：矩形隧道W111、W112、W210～220段；

　　阶段3：改建106A、106C段以及阶段2的剩余部分。

　　（3）C段：

　　A端阶段1完成后，盾构设备推进范围为3号井至1号井，穿越江中C段。圆隧道衬砌结构为预制钢筋混凝土管片，外径11m，内径9.0m管片厚度1m.整个圆环分成8块管片组成，用大封顶纵向插入法，每块管片间的连接用环向和纵向M36螺栓；

　　2．对于地下连续墙的施工时，采取了如下方法：

　　（1）导墙施工。导墙作为地下连续墙的地面基准，轴线定位精度必须达到设计要求，导墙采用现浇钢筋混凝土结构。

　　（2）开挖槽段。使用多套履带吊和液压抓斗机组成的挖槽机，同时开挖多个工作面进行成槽作业。成槽过程中，及时纠偏，精度达到设计要求。成槽结束后，用超声波仪和其他测量工具检验其垂直度、槽位、槽深偏差，不合要求要修整。

　　（3）槽壁土外运。可边挖边运。

　　（4）喷刷接头。根据地下连续墙的接头桩，制作接头喷刷器，然后用吊车悬吊紧贴接头桩上下提放，反复喷刷接头3次。

　　（5）接头桩制作与吊装。浇捣接头；接头装整根浇捣，分节吊装；平装时严格控制垂直度；接头桩比地下墙底落底700mm，露出地面500mm

　　（6）底模上加工成型钢筋笼。制作成型钢筋笼；采用履带吊双机凌空吊直，再由主吊垂直运入槽至设计位置，用钢筋梁将笼搁置在导墙上。

　　（7）浇筑墙体混凝土。采用C30商品混凝土，抗渗等级S6；钢筋笼入槽后4h之内开始；过程中，埋管深度保持在1.5～6m，混凝土面高差控制在0.5m以下，墙顶面混凝土标高高于设计标高0.3～0.5m.

　　问题：

　　1．结合本工程情况，请选择合理的盾构设备类型

　　2．结合本工程情况，简述竖井的作用及施工方法。

　　3．地下连续墙施工方法是否全面？

　　4．结合本工程情况，简述矩形隧道的施工要点。

　　5．结合本工程情况，简述圆形隧道施工中盾构的功能。

　　6．泥水平衡效果是如何产生的？

　　7．盾构系统的结构及其掘进中的几种状态。

　　8．简述盾构推进时，对地表的影响所应采取的措施

　　[案例17]

　　1．由于本工程取水方便，因此应选用泥水加压式盾构设备。

　　2．（1）竖井的作用：A端3号井为盾构拼装井，B端1号井为盾构拆卸井，运营阶段为设备井；2号井为通风井；

　　（2）竖井的施工方法：

　　①均采用地下连续墙作挡土结构，多道支撑顺筑法开挖施工，内衬钢筋混凝土与地下墙共同受力，坑底作地基加固；

　　②地基加固→土体开挖→钢支撑安装，循环往复至底板标高。具体描述如下：

　　a）土体开挖：用50t大吊配1.0m3抓斗挖土，分层开挖，层深2～3m，挖土时保持基坑无积水，控制分层深度，严禁超挖回填，层底面平整，支撑随挖随撑；

　　b）钢支撑安装：钢支撑进场后要进行检查验收，进行试拼装，不合要求不可使用；钢牛腿、斜撑与预埋件之间焊接必须牢靠，焊缝高度必须达到设计要求，斜撑埋件在槽壁施工时埋入；钢管支撑之间的螺栓必须全部栓上；对施加预应力装置的油泵要经常检查，使之运行正常。

　　c）素混凝土垫层施工：基坑挖土至基底时，用人工修整基底，及时凿开槽壁上底板部位的预埋钢筋接驳器，并尽快浇筑20cm素混凝土垫层

　　d）底部及内衬结构施工：分三次浇捣钢筋混凝土（底板及部分内衬；内衬；墙身内衬及顶层框架），混凝土采用C30商品混凝土。

　　3．不全面。还少3个关键步骤：

　　（1）泥浆系统。采用膨润土、纯碱、高粘度CMC和自然水，用清浆冲拌箱和双轴拌浆机两次拌和而成。回收泥浆经土渣分离筛再经旋流渣器和双层振动筛多级分离净化后，调整其性能指标、复制成再生泥浆。成槽时，槽内泥浆液面保持不要外溢的最高液位，暂停施工时，浆面不低于导墙顶面30cm.泥浆系统应提早准备，在开挖槽段时立即投入使用；

　　（2）清底换浆。使用空气升液器，由吊车悬吊入槽，空气压缩机输送压缩空气，以泥浆循环法吸取槽段土渣，并置换槽底部泥浆。过程中要控制好吸浆和补浆速度，不能让液面低于导墙顶面以下3mm.在喷刷接头完成后，就要进行清底换浆；

　　（3）顶拔反力管。设计、制作反力管和拔管机；反力管吊装就位后，随即安装拔管机；拔管时间以混凝土终凝时间为准，拔管过程中保证管脚始终埋在终凝后的混凝土中，不要早拔多拔。该步骤最后完成。

　　4．矩形隧道的施工要点：

　　（1）新建段可采用地下连续墙、混凝土板桩作围护结构，并与内衬结构共同受力，基坑开挖采用钢支撑、吊车抓斗挖土的明挖顺作法；

　　（2）改建段可采用地下连续墙、半月形钻孔桩作围护结构，结构施工采用顺作法或逆作法，支撑形式有水平、垂直支撑等，基坑开挖采用钢支撑、吊车抓斗挖土的明挖顺作法；

　　（3）在某些段可采用放坡开挖的施工方法。

　　5．圆形隧道的盾构的功能：在易发生流砂的地层中能稳定开挖面；便于开挖和运出盾构正面大量的土方；在含水的砂性土及淤泥质粘土层等软弱地层的推进中，地层损失控制在最小程度；能保证过江、沿线邻近建筑物及公共管线等安全。

　　6．泥水平衡效果的产生：在泥水平衡理论中，泥膜的形成是至关重要的。当泥水压力大于地下水压力时，泥浆水按达西定律渗入土中，形成与土壤间隙测成一定比例的悬浮颗粒，并积聚于土壤与泥水的接触表面，泥膜就此形成。随着时间的推移，泥膜厚度不断增加，渗透抵抗力逐渐增强，当泥膜抵抗力远大于正面土压时产生泥水平衡效果。

　　7．盾构结构：掘进机、掘进管理、泥水输送、泥水处理和同步注浆5大系统。掘进中3种状态：停止状态、旁路状态或逆洗状态、掘进状态。

　　8．所应采取的措施：

　　（1）控制切口水压波动范围；

　　（2）合理设定推进速度；

　　（3）控制同步注浆压力；

　　（4）对地表沉降进行严密观测。