一级建造师考试市政实务： 盾构施工

一级建造师考试盾构施工部分，提炼课本的重点难点考点，做到了应有尽有不遗漏。按照知识点之间的逻辑关系排布，有助于备考应试。

盾构法施工

• 盾构机选型要点
  • 盾构类型与适用条件
    • 盾构类型
      • 按支护地层形式
        • 自然支护式
        • 机械支护式
        • 压缩空气支护式
        • 泥浆支护式
        • 土压平衡支护式
      • 按开挖面是否封闭
        • 密闭式（按平衡开挖面土压与水压不同）
          • 土压式（常用泥土压式）（使用最多的盾构），EPB盾构
            • 工作原理P142
            • 地质适用范围
          • 泥水式
            • 泥水平衡盾构的开挖面支护原理P142
            • 地质适应范围
        • 敞开式（开挖方式）
          • 手掘式
          • 半机械挖掘式
          • 机械挖掘式
    • 盾构机的刀盘配置
      • 盾构的刀盘主要有刀盘体、刀具、磨损检测器、搅拌棒、泡沫及膨润土管路等零部件组成
      • 刀盘是机械化盾构的掘削部件
      • 刀盘的三大功能
        • 开挖功能
        • 稳定功能
        • 搅拌功能
      • 土压平衡盾构的刀盘
        • 面板式，适合卵石石材
        • 辐条式，适合黏土质
  • 盾构选型依据与原理P142
  • 盾构选型的基本程序P144
• 盾构施工条件与现场布置
  • 盾构法施工条件
    • 盾构法施工适用条件
      • 适用地层范围
        • 除硬岩外的相对均质的地质条件
      • 隧道埋深
        • 隧道应有足够的埋深，覆土深度不宜小于1D（洞径）
      • 地下水防治
        • 采用密闭式盾构时，除了始发和接收区以及开仓换刀时需要之外，一般不需要辅助施工法
      • 截面形状
        • 标准形状为圆形。也可采用异形截面
      • 截面大小
      • 急转弯施工
        • 有曲面半径/盾构外径之比为3-5的施工实例
      • 对环境的影响
        • 接近既有建筑物施工时，有时需要辅助措施
    • 施工准备
      • 前期调查
        • 地质水文
        • 工程影响范围内建筑物
        • 工程影响范围内地下障碍物、地下构筑物、地下管线
        • 环境调查
        • 盾构设备用电引入条件
      • 技术准备
        • 工程地质和水文地质勘察报告
        • 隧道沿线环境、建筑物、地下管线和障碍物
        • 施工所需的设计图纸和工程技术要求文件
        • 工程施工有关合同文件
        • 施工组织设计
        • 拟使用盾构的相关资料
      • 工作井位置和施工方法选择
        • 采用盾构施工时，一般需在盾构掘进的始端和终端设置工作井
          • 始发工作井
          • 接收工作井
      • 工作井断面尺寸确定
        • 井壁
          • 盾构始发洞口
        • 井内
          • 盾构基座
          • 反力架
      • 掘进前准备
  • 盾构施工现场布置
    • 施工现场布置基本要求
      • 在施工范围内，对施工现场的道路交通、材料仓库、材料堆场、临时房屋、大型施工设备、集土（泥）坑、搅拌系统、临时水电管线、消防器材垂直运输设备等作出合理的规划布置。
    • 施工现场平面布置与施工设施设置
• 盾构施工阶段划分及始发与接收施工技术
  • 盾构施工阶段划分
    • 始发
      • 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。
    • 正常掘进
    • 接收
      • 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
  • 洞口土体加固技术
    • 常用的加固方法
      • 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
    • 洞口土体加固的风险防控和处理
      • 洞口土体加固最常见问题
        • 加固效果不好，造成开动时土体坍塌
        • 加固范围不当，造成始发时水土流失
  • 盾构始发施工技术要点
    • 盾构始发施工流程
      • 盾构始发是指利用反力架和负环管片，将始发基座上的盾构，由始发工作井推入地层，开始沿设计线路掘进的一系列工作。
      • 盾构始发主要内容
        • 始发前工作井端的地层加固、安装盾构始发基座、盾构组装及试运行、安装反力架、凿除洞口临时墙和围护结构、安装洞口密封、盾构姿态复核、拼装负环管片、盾构贯入作业面建立土压（针对土压平衡盾构）和试掘进等。
    • 初始掘进长度的确定
      • 衬砌与周围地层的摩擦阻力
      • 后续台车的长度
  • 盾构接收施工技术要点
    • 盾构接收施工流程
      • 洞口土体加固，洞口凿出，接收基座的安装与固定，洞门密封安装，到达段掘进，盾构接收。
      • 接收设施包括盾构接收基座，洞门密封装置。接收架一般采用盾构始发架。
• 盾构法施工地层变形控制措施
  • 近接施工和近接施工管理
    • 新建盾构隧道穿越或邻近既有地下管线、交通设施、建筑物的施工叫做近接施工。
    • 详细调查、分析预测、制定防护措施；制定专项施工方案；施工过程中通过监控测量反馈指导施工而确保既有结构物安全。
  • 地层变形原因、阶段以及影响因素
  • 盾构掘进地层变化控制措施
    • 防止开挖面的土水压力不均衡引起变形的措施：土压平衡盾构可通过调整推进速度与螺旋出图器的转速，使压力仓压力与开挖面土水压力相对应。
    • 减小盾构穿越过程中围岩变形的措施：控制好盾构姿态，避免不必要的纠偏作业。
    • 减小盾尾脱出导致地层变形的措施：用同步注浆方式，及时填充尾部空隙。
    • 防止衬砌引起的变形措施：为了防止管片环变形，必须使用形状保持装置等来确保管片组装精度，同时充分紧固接头螺栓。
    • 防止开挖或衬砌泄露导致地下水位下降的措施：为了防止从管片接头，壁后注浆孔等部位漏水，必须精细地进行管片组装及防水作业。
  • 地层变形的预测和施工监测
    • 施工检测项目
      • 必测项目
        • 施工区域地表隆沉、沿线建（构）筑物和地下管线变形
        • 隧道结构变形
      • 选测项目
        • 岩土体深层水平位移和分层竖向位移
        • 衬砌环内力
        • 地层与管片的接触应力
• 盾构掘进技术
  • 土压平衡盾构掘进
    • 土压平衡式掘进特点
      • 土压平衡盾构，是将挖下来的土砂充满在开挖面和隔板之间泥土仓，根据需要在其中注入改良材料，用适当的土压力确保开挖面的稳定性。通过贯穿隔板设置的螺旋输送机，可在推进的同时排土。
    • 土仓压力管理
      • 管理目的
        • 为了确保开挖面的稳定，要适当的维持土仓压力。一般，若土仓压力不足，发生开挖面的涌水或坍塌风险就会增大。如果压力过大，又会引起刀盘扭矩或推力的增大而发生推进速度下降或地面隆起等问题。
      • 管理思路
        • 作为上限值，以尽量控制地面的沉降为目的而使用静止土压力；作为下限值，可以允许产生少量地表沉降，但可确保开挖面的稳定为目的而使用主动土压力。
      • 推进过程中土压力维持的方法
        • 使用螺旋排土器的转数控制
        • 使用盾构千斤顶的推进速度控制
        • 前两者组合控制
    • 排土量管理
      • 目的
        • 为了一边保持开挖面的稳定，一边顺利地进行推进，则需要适量的进行排土，以便维持排土量和推进量相平衡。
      • 排土量的管理方法
        • 容积管理法
        • 重量管理法
    • 渣土改良
      • 改良渣土的特性
        • 土压平衡工况模式下渣土应具有以下特性
          • 良好的塑流状态
          • 良好的粘稠度
          • 低内摩擦力
          • 低透水性
      • 常用的改良材料是泡沫或膨润土泥浆
    • 土压平衡盾构掘进要点
      • 开挖渣土应充满土仓，渣土行程的土仓压力应与刀盘开挖面外的水土压力平衡，并应使排土量和开挖土量相平衡。
      • 应根据隧道工程地质和水文地质条件、埋深、线路平面和坡度、地表环境、施工监测结果、盾构姿态以及始发阶段的经验，设定盾构刀盘转速、掘进速度和土仓压力等掘进参数。
      • 掘进中应监测和记录盾构运转情况、掘进参数变化和排除渣土情况，并应及时分析反馈，调整掘进参数和控制盾构姿态。
      • 应根据工程地质和水文地质条件，向刀盘前方及土仓注入改良剂，渣土应处于流塑状态。
  • 泥水加压盾构掘进
    • 泥水加压式掘进特点
      • 一边用泥浆维持开挖面稳定，一边用机械开挖方式来开挖
      • 渣土由泥浆输送到地面。
      • 系统的运行要充分考虑到排土量、泥浆质量、开挖面状态、壁后注浆、送排泥流量、排泥流速等条件的设定和管理。
    • 泥水仓压力管理
    • 排土量管理
    • 泥水处理系统和仓内破碎技术
  • 管片拼装
    • 拼装方法
      • 管片选型
      • 拼装顺序
        • 一般由下部的标准（A型）管片开始，依次左右两侧交替安装标准管片，然后拼装邻接（B型）管片，最后安装楔形（K型）管片。
      • 盾构千斤顶操作
        • 拼装时禁止千斤顶同时全部缩回
      • 紧固连接螺栓
        • 先紧固环向（管片之间）连接螺栓，后紧固轴向（环与环之间）连接螺栓。
      • 楔形管片安装方法
        • 拼装径向插入型楔形管片时，先径向重叠顶起，再纵向插入。
      • 复紧连接螺栓
        • 待推进千斤顶推力影响不到的位置后，用扭矩扳手等再一次紧固连接螺栓。
    • 真圆保持
      • 采用真圆保持装置
  • 壁后注浆
    • 类型
      • 同步注浆
      • 二次注浆
      • 堵水注浆
    • 壁后注浆的目的
      • 使管片与围岩之间的环形空隙尽早建立注浆体的支撑体系，防止隧道周围土体塌陷与地下水流失造成地层损失，控制地面沉降值。
      • 确保管片早期初衬结构的稳定性
      • 作为隧道衬砌结构的加强层，具有耐久性和一定强度。避免或大大减少地下水直接与管片接触的机会，从而成为管片的保护层，避免或减缓了地下水对管片的侵蚀，提高衬砌结构的耐久性。
  • 盾构姿态控制
    • 线性控制的主要任务是通过控制盾构姿态，使构建的衬砌结构几何中心线线性顺滑，且位于设计中心线的允许误差范围内。
• 摩擦流出了粘稠的水
• 国内常用