盾构法施工验收规范范文

导语：如何才能写好一篇盾构法施工验收规范，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：顶管工程 管节 质量监督

在城市中修建隧道，由于受到场地限制，同时为了避免对对现状城市道路交通的影响，经常会采用顶管工艺，其优点是：1、施工占地面积小，对城市干扰少，无阻碍城市交通，无需迁改管线，对地面环境影响较小，文明施工程度高；2、开挖断面尺寸可自行设计，适合各种形式断面的结构施工。

佛山市南海区19、20街区C地块地下空间工程是四条下穿南海大道的人行通道，采用土压平衡矩形顶管施工，顶管机宽为6920mm，高为4920mm，纵向长度为5450mm，通道内净空尺寸6 m x4m，壁厚0.45m，标准管节1.5m，共120节为厂家预制。

本工程的顶管盾构机 本工程管节断面尺寸（厘米）

在针对此项工程的管节预制质量监督过程中，我们发现有许多的问题尚待完善和探讨。

中国非开挖技术协会行业标准所制定的《顶管施工技术及验收标准》中，关于管节质量检测及验收的要求粗糙，不能指导监督管理人员对大面积矩形顶管管节质量检验进行有效监督管理。所以当下，除了对管节的钢筋、水泥、沙石等原材进行监督检测外，建设行政主管部门的监督人员如何有效监督管节成品的质量，便成为一个课题摆在面前。

一、顶管管节预制方案：

为保证管节预制的质量，首先应督促施工单位和厂家完善管节预制的方案，在方案中，对于预制厂家和施工单位的管理制度和体系、预制工艺流程（重点是是模板的工艺要求、钢筋制作要求、混凝土浇注振捣及养护要求、预埋件的埋设等）、检测检验内容及质量保证措施等均应详细列出，并且经过施工企业技术负责和总监理工程师审核批准方可实施。

二、厂家资质的考察：

监督机构还应考察施工单位委托的管节预制厂家资质是否具备，目前我国混凝土预制构件专业企业资质等级标准分为二级、三级，二级企业便可生产各类混凝土预制构件。

但是目前我国在混凝土预制构件企业的经营范围里面，虽然规定二级企业可以生产各类混凝土预制构件，但是具体到顶管管道预制方面，一般只涉及到给排水的管道，而像本工程中的这种大面积矩形管节却未见有任何法规涉及，因此在预制厂家经营范围的相关法规中，尚需要行业主管部门补充完善。

监督人员也应对预制厂家的环境、设备、管理体系等进行核查。

三、类似工艺工程的成品质量检测：

目前，具备参考价值的是在地铁工程中，盾构隧道也是采用盾构掘进工艺，对于盾构管片的质量检测及验收有明确的规范要求，参照《地下铁道工程施工及验收规范》8.11.5条规定，对管片成品需要做三环拼装试验及检漏（即抗渗）试验。另外，一般还需要做抗拔试验。监督机构人员可以到厂家对钢筋、水泥、砂石等原材进行监督抽检外，更加注重对成品管片的抗渗、三环拼装及抗拔试验监督，以保证成品的质量。有专家曾提出可参照《地下铁道工程施工及验收规范》来监督管理顶管管节的成品质量。

三、顶管工程与地铁盾构工艺的区别：

在工程实践中发现，倘若完全参照《地下铁道工程施工及验收规范》，对顶管管节成品质量进行监督管理也不可取，两者工艺虽然都是盾构法施工，但是掘进之后工艺不同，地铁盾构每一个环（对应于顶管一个管节）有六个管片，是在盾构机后面进行拼装，拼装时管片在隧道方向不承受压力，拼装后位置不再改变，用螺栓拧紧，因此盾构管片除了要做抗渗试验，还需要做抗拔试验（因为要拧紧螺栓）和三环拼装（试验。

顶管工艺在掘进后，管节是由千斤顶顶入隧道，每个管节的位置随着顶进的进行，位置都在变化，而且在被千斤顶顶入时承受压力，管节越多，压力越大（尤其局部承压）。因此从工艺和使用要求来说，顶管管节不存在抗拔问题，需要做抗压试验。由于顶管管节每一环是整体预制的，也可以不做三环拼装试验。

地铁盾构埋入地下深度达到几十米甚至更深，因此地下水压力较大，对于管片有抗渗要求，顶管工程埋深则比较浅，是否有抗渗要求，主要从埋深、地质勘查的地下水位结果和设计文件的要求出发，有抗渗要求的，管节也要做抗渗实验。

四、检测频率及检测条件：

众所周知，盾构管片每环6个管片，所以管片比较小，实验操作比较容易，且地铁中盾构管片用量非常大，在《地下铁道工程施工及验收规范》8.11.5条中也对频率做了明确规定。而在顶管工程中，每一环管片是整体的，试验操作比较难，且顶管工程中一般管节数量不太多，如果参照地铁规范的检测频率无法操作。那如何处理这个问题？可以专门在批量生产管节之前预制一节管节出来，专门做检测试验之用，这一节管节就叫试验节。至于其费用，建设单位在招标时，可以单列清单。

五、结论：

由于缺乏规范对顶管工程中关节质量检测的规定，建设行政主管部门的监督人员对于管节质量检测验收的监督便缺乏依据，在具体操作过程中，目前主要是由各监督管理部门与建设、监理、施工、设计等责任主体商议讨论，以专题会议方式最后确定了监督管理的方法，但是这些做法都缺乏依据，所以目前迫切需要的还是应该由行业主管部门组织编制、完善相关法规。

参考文献：

1、《顶管施工技术及验收标准》

2、《地下铁道工程施工及验收规范》

3、《广东省市政基础设施工程施工质量技术资料统一用表》

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Abstract:In the construction of urban subway, using the shield method to traverse mucky soil layer led to the bigger ground subsidence, and did’t guarantee the safety of the important building and facility, also caused construction costs increasing. This paper from the optimizing shield thrusting parameters and synchronous grouting etc. discusses how to control the subsidence.

关键词:盾构;地面沉降;淤泥质软土;推进参数;同步注浆

Key words: shield;ground subsidence;mucky soil;proupulsive parameters;synchronous grouting

中图分类号:U45文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)25-0108-01

0引言

中煤矿山建设集团有限责任公司承担施工的天津地铁三号线第14B标合同段铁东路至张兴庄站区间,左右线均采用小松(Φ6340)土压平衡盾构机推进。施工过程中,遇到了特殊的流塑状淤泥质软土。该土层为④5淤泥质粉质粘土,褐灰色呈流塑状,夹粉土薄层和贝壳碎屑,平均重力密度为18.64KN/m3,土体敏感性较强。盾构在该土层中推进,监测到的地面沉降明显增大,同时由于地面建筑物较多,公司采取了多种技术措施,特别是通过调整盾构推进参数和加大同步注浆量来控制沉降。区间自35环后进入流塑状淤泥质软土地层,为减小沉降,公司除优化盾构推进参数之外,逐步加大了注浆量,同时控制好注浆压力。正常情况下,同步注浆量约为3.5m3/环,而在该地层中推进,同步注浆量达到约8m3/环,是理论填充空隙的4.85倍。大大超过了国家施工验收规范建议的1.3~2.5的充填系数,这也无疑增加了施工成本。

1控制沉降主要技术措施

1.1 优化盾构推进参数盾构推进至淤泥质软土之后,盾构机总推力增大,原先主要的推进参数设定为土压力0.19Mpa,推进速度3cm/min,刀盘转速1rpm/min。为了减小沉降,公司首先对推进参数进行了优化,并根据沉降监测数据及时反馈调整,以期获得满意的效果。合理选择土压力。理论上讲,土压平衡盾构挤土会引起地面隆起和深层土体向远离隧道的方向移动。一方面地面隆起可以部分抵消后期沉降,另一方面,土体受到挤压后土体会变密实,在盾尾通过的瞬间,会减少隧道周围土体向空隙处的塌落,使同步注浆得以顺利进行,从而减小了土体损失的产生。因此,为了增大开挖面支护压力,公司将土压力调整为0.22Mpa,使隆起控制在3mm以内,但是实际效果并非如此。在盾构轴线1.5米处布设了3个断面,每个断面又布设了3个监测点,经沉降观测,切口处隆起约3mm,盾尾单日沉降约6mm,累计沉降约为10~12mm。主要原因是土压力增大之后,对土体的扰动也相应增大,特别是对敏感性较强的淤泥质软土,要想控制沉降,必须尽可能减少对土体的扰动,否则不仅不能减小沉降,相反会增大。最后经分析土压设定为0.18Mpa,在此土压力条件下的沉降相对较小而且比较稳定。适当降低推进速度。土压平衡盾构推进速度应与出土量、开挖面土压力值以及同步注浆相协调。原先的推进速度控制在2.8~3.0cm/min。进入软土地层后,我们将推进速度降低至2.0cm/min,其目的仍然是尽可能减少对土体的扰动,从而达到控制沉降的目的。对比不同推进速度下的沉降值,我们发现,适当降低推进速度有利于减小沉降。

1.2 适当增加同步注浆量、改善浆液配比和控制注浆压力等

同步注浆对于控制沉降具有十分重要和显著的作用。为了实现同步注浆的目的,注入浆液应迅速、充分充填盾尾空隙。为此,必须首先保证浆液满足下列要求:①较好的充填性,能充分充填盾尾空隙,不流窜到空隙以外的区域和不漏失到掘削面及周围的土体中去。②应具有良好的和易性(流动性)。③浆液的凝结时间可以控制,既不会太快造成注浆管堵塞,也不能太慢,以至无法约束管片的位移,甚至产生隧道在浆液中漂移的现象。④具有一定的早期强度,其数值与原状土强度相当。⑤浆液的凝结过程不会产生泌水现象,硬化后的体积收缩率小,渗透系数小。⑥应有合适的稠度,不被泥水和地下水稀释。⑦无公害,价格便宜。

1.3 改善浆液配比原同步注浆浆液配比如表1。其中,水泥为矿渣32.5级水泥,细砂粒径0.05~0.25mm。粉煤灰为Ⅱ级灰,膨润土为钠基膨润土,膨胀率为18~20L/g。公司结合本工程流塑状淤泥质软土,具有高压缩性、低强度、高灵敏度、高含水量等特性,同步浆液应具有低流动性、低坍落度、高压缩模量的特点,并考虑实际泵送和拌制等条件的限制,将同步浆液的配比作了适当的调整(见表2)。①将原先的矿渣水泥改换成普硅42.5级,解决水泥与粉煤灰的相容性,同时提高浆液的早期强度。②膨润土对浆液的保水性和稠度起到很大的作用,因此增加膨润土的用量可以降低浆液的泌水性,降低浆液的流动性。③增加细砂减少粉煤灰的含量,可以降低浆液的流动性,使浆液的坍落度降低。

1.4 适当增加同步注浆量盾构推进至软土地层后,为控制地面沉降,同步注浆量由原来约3.5m3/环,逐步增加到约8m3/环左右,充填系数达到4.85。在调整好盾构推进参数之后,同步注浆量的大小就成了控制沉降的关键,即减少注浆量,沉降量明显增加。因此,可以说在自立性很差的淤泥质软土中,同步注浆量必须加大,施工验收规范中推荐的充填系数,在软土地层时不太适用,应该根据地面建筑物的情况和对环境的要求,合理确定充填系数,以满足沉降要求。

1.5 合理确定二次补注浆浆液配比、注浆压力等施工参数二次注浆是控制隧道后期沉降的主要办法。本工程前期二次注浆浆液采用的均为单液水泥浆,水灰比为0.6,进入淤泥质软土地层后,鉴于区间土层的承载力较小(f=80kpa),触变性较大,单液水泥浆在高压力(0.6~0.8Mpa)作用下,易扰动土体,造成土体二次触变沉降。因此,改用双液浆进行压注,压力控制在0.8Mpa以内。

2结语

盾构法施工穿越淤泥质软土地层,由于土体易受扰动,因此沉降增大且不易控制。为了有效控制地面沉降,应首先控制好盾构推进参数,特别是土压力的设定。其次是适当增加同步注浆量,充填系数约为3~4.5时方能控制沉降。同时调整浆液配比,提高浆液早期强度和控制好注浆压力。当然盾构姿态及二次注浆同样也对沉降起着一定的作用。鉴于地质情况的特殊性,在盾构施工时如何保证地面建筑物的安全,同时降低施工成本,是值得进一步探讨的一个新的课题。

参考文献:

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关键词：轨道交通盾构隧道辅助施工设备配置计算

中图分类号：U213文献标识码： A 文章编号：

一、工程简况

广州地铁某标段含一站一区间，车站为明挖法施工，区间采用盾构法施工。其中金隆站至广隆站盾构区间线路出金隆站后向南下穿虎门高速公路高架桥，然后左拐下穿农田、广隆村、广隆涌等建(构)筑物后进入环市大道，在广兴路附近接入广隆站。

本区间设计起点里程YCK56+561.900，设计终点里程YCK57+732.00m。区间累计右线全长1170. 100m，左线全长1157.36m，线路最小曲线半径为400m。出金隆站后以2‰、30‰、9‰下坡，然后以4‰、17.504‰,上坡，进入广隆站。盾构区间隧道覆土厚度为10. 4m-21.2m，线路设1处V形坡，最大坡度为30‰。盾构管片采用6块厚度300mm、环宽1.5m的环形预制钢筋混凝土管片，错缝拼装，组成外径6.0m，内径5.4m的圆形单洞隧道。

根据施工筹划安排，采用两台德国海瑞克产土压平衡式盾构机，加配注浆系统和土体改良系统。按照以上情况，对盾构所需采用的包括水平运输、垂直提升、制浆、通风等辅助设备， 进行了配置和计算。

二、水平运输

盾构推进时的运输主要是碴土、管片、砂浆料、轨线材料及其它辅助材料向盾构作业面的运输。每台盾构推进一个循环所需要的材料运输拟由1个编组列车完成，根据本标段施工进度要求，每台盾构配备一组编组列车即能满足施工要求；但考虑到盾构施工工期，为保证盾构施工的连续性，减少盾构停机时间，本标段每台盾构按两列编组列车配备。每编组由1节交流变频机车、1节砂浆车、2节管片车（兼材料车）、5节碴车组成。

1、碴车容量核算

管片环宽1.5m（B）；掘进直径Φ6280mm（D）；碴土松散系数 ：取1.6

每循环实碴：V实=πD2/4×B=46.4 m3

每循环的虚碴量：V虚= 46.4×1.6 =74.24m3

既有矿车容量为：16 m3。

盾构掘进每环出碴碴车数=74.24÷16=4.64节。采用5节矿车出碴。

2、砂浆车容量核算

每台盾构每掘进一个循环所需砂浆量：

Q=ηπ（R2-r2）L=（1.3～2.5）π×(3.142-32)×1.5 =（5.3～10.1）m3；

其中：R―开挖半径3.14m，

r-管片外半径3.0m，

L―每环掘进行程1.5m，

η―充填系数1.3～2.5。

选每节砂浆车容量为：V砂浆 = 7m3，一列编组列车配备1台7 m3的砂浆车通常情况下能够满足一台盾构机一个循环要求。

3、管片车参数选型

每台盾构掘进每环管片共有6块，采用2节管片车，每节车最大装三块运输。三块标准块重量约15t，管片运输车设计最大承载能力为20t，管片车自制，自重4t。

4、机车能力的计算及选用

列车最大载重为运输碴土时的载重，列车最大载重量计算：

G碴=V×P=74.24m3×2000Kg/m3≈149t

其中：V为每环碴土的体积：74.24m3，P为岩土平均碴土密度：2000Kg/m3

G车= 5×11+5+2×4=68t（4辆16方碴车11t/台，1辆砂浆车5t/台，2辆管片车4t/台）

列车最大载重：G2=G碴+G车=149+68=217t

由公式：机车粘着牵引力≥坡道阻力+列车综合运行阻力+加速惯性力

G1μ≥G1(μ1+μ2+a/g)+ G1(μ1+μ2+a/g)

其中：G1―机车粘重；

μ―许用粘着系数，取0.24；

μ1―坡道阻力系数20‰为0.02；

μ2―列车运行阻力综合系数。现取0.008

a―列车平均加速度。按从0～50HZ的加速时间45秒；50HZ时速8KM/H计算，

为：0.05m/S2

g―重力加速度。为：9.8m/S2

G2―矿车及渣土重量

得：

机车计算粘重36T。

分析：根据设备配备以及本标段内区间坡度特点，所选电机车大于36t就能满足本工程的需要，考虑到设备的通用性，故选用45t电机车。

列车制动距离已考虑机车和碴车都有制动机构，能够保证制动性能的可靠性。45t电瓶车主要技术参数见表1。

表145T交直流变频机车技术参数

三、垂直运输

盾构施工中使用的管片、水管及其他物品可以采用45T龙门吊吊装；施工中提升运输最大重量的材料为装满渣土的碴车，总重量约为38t，所以碴土的翻卸采用45T龙门吊进行，该门吊具有自动碴斗翻转功能。根据场地布置情况，45T门吊还负责牵引电瓶机车电瓶更换和轨排吊装等工作。

45T悬臂式龙门吊参数验算：

根据本工程施工进度要求，盾构循环掘进工作时间拟定为120min，每循环掘进需要使用1趟列车，共5节碴车，出碴5次。

垂直提升高度（最大）：H=48m

平均提升和下降速度：V提升=6.5m/min、V下降＝13m/min

提升时间：T1＝48m÷6.5m/min＝7.4min

下降时间：T2＝48m÷13m/min＝3.6min

门吊移动定位时间：T3＝0.5min×2＝1min

碴斗翻碴时间：T4＝0.5min

列车定位及挂钩时间：T5＝1.5min

合计提升循环工作时间：T总＝T1+T2+T3+T4+T5＝14min

每循环出碴共需要时间为:h＝14×5min＝70min

因此，拟选45T龙门吊的工作能力完全能够满足盾构机施工循环要求。

45T龙门吊的结构型式见图1门吊结构示意图，主要技术参数见表2所示。

图1门吊结构示意图

表245t门吊主要技术参数表

四、拌浆设备

本区间采用一套砂浆搅拌设备，由一台JW750搅拌机和一台PLD-800配料机构成。配料机有两个料斗能自动称量砂及粉煤灰，然后通过梭槽进入搅拌机搅拌仓内，控制方式为自动计量控制，袋装水泥和膨润土直接加进搅拌仓内，生产能力为25～30m3/h。区间两台盾构同时施工时，每循环最大需要砂浆量为20.2m3，则生产20.2m3砂浆所需时间为T=20.2m3÷30m3/h×60min＝40.4min，能保证盾构掘进一个循环所需的砂浆量。

五、通风设备

1、通风方式选择

施工通风主要考虑满足隧洞断面对风速的要求，通风方式采用压入式通风，风管采用φ1m的拉链式软风管。施工通风设备见图2。

图2隧道通风系统示意图

2、风量计算

对于盾构机、矿山法施工的隧道，洞内风量计算主要是考虑洞内施工作业人员对新鲜风量的要求、洞内降温的要求以及洞内工作面对风速的要求，取上述三种计算的最大者为该隧道的控制风量。

按最小断面隧道施工对风速的要求V≥0.25m/s，计算所得的风量为该隧道的控制风量。因此，该隧道的控制风量为： Q需≥Vmin×S＝0.25×23×60＝345m3/min。

其中：Vmin最小断面风速取0.25 m/s，S为隧道断面面积约23m2。

通风机风量考虑通风管的漏风，风机风量为：

Q机＝（Q需+Q漏）×η= Q需（1+ L100×L/100）×η=345（1+2.5%×1700m/100）×1.5＝737m3/min。

其中：L为掘进长度，本标段区间最长隧道约为1700m ，因此取L=1700；L100为百米漏风率为2.5%；η为风量储备系数1.5。

3）通风设备选择

选用SDF-N10轴流式两级通风机，其主要参数为：风量1100m3/min，风压3140Pa，功率37 kw×2。因此，拟选通风机风量满足施工通风要求。

参考文献：

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关键词： 盾构；施工风险；分析；控制措施

中图分类号：TU71 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）17-0117-02

1 概述

地下空间的开发利用是现代城市建设中的一项重要内容。而盾构法隧道以其先进的技术方案和相对完善的工艺流程安排，被广泛应用在地下共同沟、上下水道和城市地铁等隧道施工中。

盾构法隧道施工，即在地面下暗挖建造隧道的施工技术。它利用盾构作为开挖地下土体及支护土体和拼装隧道衬砌的工具，掘进1环，拼装1环，循环反复，直至整条隧道施工完毕。该施工方法对地域和技术管理要求较为严格，因此在具体实施阶段难免出现各种问题，如施工单位技术水平一般，施工管理不严谨；有的城市因为首次引进盾构施工方法，缺乏施工经验，该施工方案的适用范围和施工技术仍处于探索阶段，导致施工过程中事故频发。为加深业界对盾构施工的理解，提高施工质量，笔者结合工作经验，将盾构施工中各细部环节存在的风险和应对措施一一拆解作详细解析。

2 盾构施工风险分析及控制

盾构施工的风险出现的情况非常多，有部分出现隧道设计（隧道埋深、线形、管片形式、接头形式、止水形式等）、盾构机选型（机型、刀盘形式、螺旋输送机等），当出现这些情况时候，盾构施工的风险将非常的巨大，有时造成工程施工成本增加，甚至部分将造成施工灾难。这些前期的施工风险在项目立项之前以及项目开始之前都经过了相关的专家的论证，相对出现的情况较少，情况也比较复杂，且具有唯一性，本文不再累述。

本文就以地铁盾构隧道施工过程中、每个施工环节中存在的风险进行深入解析，同时提出有针对性的控制措施，以期降低盾构施工的风险系数。

2.1 盾构运输、吊装

2.1.1 盾构机运输 城市地铁施工建设通常采用直径6米的盾构机，有的盾构机为缩减后期组装工作量，没有将机具的刀盘（罗瓦特盾构机刀盘需要到工地分块组装）、中前体、盾尾（小松盾构需要到工地二次组装）等进行二次分割，盾构机直径较大，公路运输超宽，而地铁工程对在繁华的城中区，这就增大了盾构运输的风险系数。

2.1.2 盾构机吊装 盾构机最重的零部件重60t ，对吊耳的焊接对位等要求较为严格，通常也要用250t履带吊来吊装盾构机具，因此，为确保工程质量，地面必须有足够的承载能力。

2.2 盾构始发

2.2.1 反力架加固 盾构始发阶段要通过反力架提供的支撑力向前掘进。反力架一侧要支撑在施工完成的车站内，一侧要用斜撑通过底板上的预埋钢板为盾构机提供反力。大多数情况下，车站和盾构区间的施工任务分别交由两个施工单位来完成，或者因为预埋件埋设位置、支撑的稳定性达不到设计要求，使得反力架局部被挤压变形，影响施工质量。

2.2.2 洞门破除 通常情况下，该环节会因为加固体的强度和均一性达不到设计要求而出现涌水等问题，不仅不利于安全施工，还会对作业人员的生命安全造成极大的威胁。所以，应该在洞门破除前认真检查加固体的加固效果，同时根据现场条件制定应急预案，以降低该环节施工的风险系数，确保人员安全的同时提高工程质量。

2.2.3 始发推进 在盾构始发掘进阶段，一般会发生始发台的定位与轴线发生偏移、折叶板翻转、帘布橡胶板破损、推力过大反力架变形、推力小负环管片掉落、反力架加固不牢固、盾构机刀盘离开始发台后叩头、刀具贯入度过大刀具损伤、卡刀盘、盾尾离开帘布橡胶板后密封问题导致涌水、突泥，加固土体强度超限影响掘进速度等诸多问题。盾构始发掘进前应全面预测施工中可能出现的问题，制定应急预案，以确保始发阶段顺利推进。

2.3 盾构掘进

2.3.1 地层不明障碍物和沉降超限 地铁工程都在地下完成。盾构施工中一旦遇到地勘时遗落的钻杆、老楼桩基、条石和原来格构柱等障碍物，都会拖延施工进度，甚至使施工单位因此而蒙受经济损失。

盾构施工中常常由于未充分掌握地层特点而遇到溶洞和土洞、塑性粘土、厚砂层、上软下硬地层和孤石等特殊地层，掘进控制难以把握而导致沉降超限，有时也因为地面上有建构筑物，或因地面沉降要求严格而影响施工进度，也对周围环境造成一定的影响。

鉴于此，施工单位应该在开工前认真勘察地质结构，一般的区间的详勘间距为50米，结合地层特点，补勘间距通常设置为20米，特殊地段甚至可以加密到5米；若条件允许，应结合地质构造以物探法进而二次勘察，以前面掌握地质构造特点，降低施工风险。此外，还要根据特殊路段的地质构造特点制定应急预案，全力应对突发状况。

2.3.2 垂直、水平运输 大部分盾构工程项目均由竖井开始，需要用门吊系统垂直调运工程材料和碴土，吊运也有风险；有轨的电瓶编组列车承担水平运输任务，运输过程中也可能发生溜车等问题，施工单位会因此蒙受巨大的损失。为规避运输风险，降低损失，施工单位要严格按操作规范安排运输工作，并定期对运输设备进行养护和维修。

2.3.3 管片安装 装设管片时，单块管片重量较大，安装过程中难免因人为因素损伤设备；管片内弧面光滑，施工时有水、泥等，极易因表面湿滑使作业人员摔伤或滑倒；装设管片螺栓的过程中，风动扳手也可能损伤设备。鉴于此，必须按相关规范严格工作流程并配套使用劳保用品，严格按照操规范操作管片安装机，严禁无关人员在安装区域内活动。

2.3.4 开仓 在施工阶段，需要开仓检查或更换刀具。掌子面稳定时常压开仓，掌子面不稳定时带压进仓。

若常压开仓，先要对仓内通风换气，使仓内温度下降直至其不会影响人员安全，同时检查掌子面确保其稳定后再开仓；若带压进仓，进仓人员先要通过体检和技能培训，严格参照带压进仓程序升、降压，同时做好应急预案，以免压力突变威胁人员安全。

2.3.5 特殊气体 盾构施工阶段，地层中可能出现煤层瓦斯、甲烷等有害气体，或由于隧道内温度过高、通风不畅，使得作业人员缺氧窒息。为避免这一情况发生，盾构机上必须设有气体监测装置，以确保人员安全。

2.3.6 电 盾构施工采用10Kv高压电，高电压通过盾构机上的变压器装置后被转换成36V、280V、360V等各种安全电压，其中380v为照明系统所用电压；在用电方面，应该严格执行安全用电规程，严格按三相五线制、“一机、一箱、一闸、一漏保”的用电模式安全用电。

2.3.7 高压液体 盾构机施工采用高压油为数十兆帕的液压掘进。盾构上还有高压水和高压泡沫剂，同步注浆的砂浆等，一旦操作失误，就有可能出现高压液体伤人事故。因此必须严格按操作规范开展施工建设，以免发生人员伤亡事故。

2.3.8 其它 施工阶段进行电焊、氧割、切割、打磨、注双液浆等工序的操作，为规避施工风险，所有参建人员一律按操作要求开展施工活动。

2.4 盾构到达

2.4.1 方向偏差 盾构到达端时由于区间施工完成，对隧道的测量要求比较高，需要从洞内、外分别独立测量，并联测，必要的时候采用陀螺仪，确保盾构机能够在三维的空间中准确出洞。

2.4.2 到达端推进 盾构到达时，应该减小盾构机推力，放缓推进速度，以确保洞门尽量晚的破坏，尽量多出土，使盾构机始终按指定方向向前推进，这些都将可能造成最终几环管片因推力不足无法对止水条施加足够的挤压力而出现漏水、隧道失圆、难以控制盾构机推进方向等诸多问题。

基于上述分析，在盾构到达段向前推进时，与盾构始发要求相同的进行加固地层的垂直取芯、水平探孔检查，同时采用18#“C”型钢连接最后15环管片，紧固管片螺栓；在到达端约10环的位置向管片壁后注双液浆，将隧道后部的水封堵，从而降低盾构到达时的施工风险。

3 综述

盾构施工对施工技术和工艺流程的安排要求相当严格，是一个系统化、反复循环的过程，因此，项目成败的关键在于开工前的准备工作是否到位。地下工程建设不同于普通的地面施工项目，其项目的唯一性、不可复制性，加之人认知的局限性、责任性、施工方案和现场管理的不合理性，使得施工单位难以准确预测盾构施工过程中的风险因素。盾构施工中的风险点分布面广、跨度大且数目多，有时候因为个别小风险的叠加，就可能使施工单位蒙受巨大的损失，因此在开工前，施工单位要结合现场施工条件合理预测各道工序可能存在的风险点，制定操作规范、管理制度和各项应急预案，在施工中做到有的放矢，同时认真总结经验教训，将盾构施工过程的风险控制在一定范围内。

参考文献：

[1]GB50299-1999.地下铁道工程施工及验收规范[S].

[2]张凤详，朱合华，傅德明.盾构隧道（第一版）[M].人民交通出版社，2004.

[3]周文波.盾构法隧道施工技术应用.第一版.中国建筑工业出版社，2004，11.

篇5

Abstract ： the underground building (structure) building across the road construction methods were compared and analysis of a new construction method. Half cover digging, especially for a tight schedule and can not be comprehensive excavation of underground works, and the project investment is more reasonable, with good economic and social benefits, a construction should be promoted.

关键词：地下；建（构）筑物；道路；施工方法

Key words ：underground； building；road；construction methods

中图分类号：U41文献标识码： A 文章编号：

地下建（构）筑物的 施工方法对地下建（构）筑物的工程造价和工期均有很大影响。施工方法的选择主要依据场区工程地质和水文地质条件、环境条件、建（构）筑物的埋置深度及其适用条件等诸多因素而确定。

传统的地下建（构）筑物穿越道路时施工方法主要有三种：

1.明挖法。一般适用于地面有条件敞口开挖、且有足够施工场地的情况，如地下建（构）筑物设在现状道路范围外；或地下建（构）筑物设在现状道路下，但施工允许暂时中断交通或结合地面拆迁及道路拓宽，使地面交通流得以疏散时，就可以采用明挖法施工。明挖法具有施工简单、快捷、经济、安全的优点，其缺点是对周围环境的影响较大。明挖法施工一般可以分为四大步：维护结构施工内部土方开挖工程结构施工管线恢复及覆土。

2.盖挖法。分为盖挖顺作法和盖挖逆作法。

盖挖顺作法：先施工维护结构，施作临时路面（临时路面体系采用军用梁上放置工字钢，再铺设钢板，钢板上铺设沥青混凝土），在路面盖板下用小型挖掘机进行施工，由车站侧面的施工竖井处吊土出坑，顺作结构主体。

盖挖逆作法：通常以地下建（构）筑物结构顶板代替临时路面，在其上覆土后即可恢复地面交通，在结构顶板的下面自上而下分层开挖基坑和施作结构。

3.暗挖法。以刚度较大的超前支护（管棚等）、喷混凝土、钢拱架或锚杆为主要手段，结合合理的开挖方法、辅助措施等进行施作地下建（构）筑物的方法，矿山法和盾构法等均属暗挖法。隧道及地下工程的施工方法最初是采用矿山开拓巷道的方法，故称为矿山法，此法应用范围很广。19世纪，为修筑水底隧道，创制了盾构，经100多年的改进，盾构法成为在松软地层中常用的方法之一。

上述三种施工方法均有一定的弊端：明挖法对施工现场的条件要求较高，地下建（构）筑物穿越道路时，地面交通通常情况下无法长期中断，往往不具备明挖施工的条件；盖挖顺作法在前期道路架设钢便桥及后期拆除时对交通影响大，无法满足城市交通管理部门的相关要求，同时还无法解决管线迁改问题，并且工期较长；盖挖逆作法在前期对交通的影响同样很大，同样存在管线迁改问题，并且逆作法结构防水质量不易控制，对防水施工要求极高；暗挖法施工难度大，造价高，并且不适用于超浅埋、超大断面的地下建（构）筑物主体结构的施工。

半盖挖法充分利用了明挖及盖挖两种方法的优势，将两者合理结合，可以很好地解决地下建（构）筑物施工对地面交通的影响问题，同时可减少地下管线的迁改次数（可以将明挖部分的管线一次永久迁改至盖挖部分），施工期间对周边环境的影响较小，施工难度小、工程质量及工期均比较容易控制，可有效解决地下建（构）筑物施工用地、工期要求紧迫与地面交通、周边环境之间的矛盾，特别适用于工期紧又无法作全面基坑开挖的地下工程，并且工程投资较为合理，具有良好的经济和社会效益，是一种值得推广的施工方法。

半盖挖法是这样来实现的：

利用支撑柱与提前施作的顶板，建立承担交通车辆及覆土荷载的桥梁体系，地下建（构）筑物主体结构横向倒边施工，一侧盖挖，一侧明挖。

现结合附图对半盖挖法施工方法作进一步的说明。

半盖挖法实施步骤如下：

做好绿化、路灯改移、道路拓宽、管线迁改等施工准备工作。

围挡盖挖段，做好施工围挡，根据工程地质条件选择合适的地下水控制技术方案降低地下水位，施作围护桩。围护桩一般采用钢筋混凝土灌注桩，按其成孔方法的不同，可分为钻孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩和挖孔扩底灌注桩。围护桩间隔一定距离沿建（构）筑物纵向两侧均匀设置。

施作围护桩顶连续冠梁。冠梁施工工艺流程如下: 人工开挖土方凿除桩头、整平桩顶清洗、调直桩顶钢筋测量放线绑扎冠梁钢筋立模（还要预埋锚杆钢管）灌注混凝土拆模养护。施工中要确保冠梁钢筋与围护桩纵向钢筋的可靠连接。

为了支撑盖挖段顶板结构，在建（构）筑物横向顶板中部设置浇筑型钢混凝土立柱，立柱仅承受竖向荷载。在建（构）筑物围护桩一侧进行土钉支护施工，确保建（构）筑物纵向侧壁土方稳定。在土钉支护下开挖建（构）筑物盖挖部分至建（构）筑物顶板结构下1.5m左右，对基底土质进行处理后按设计要求施作盖挖部分建（构）筑物顶板结构；待顶板强度达到设计要求后在其上施作路面结构，路面养护期满后拆除施工围挡，恢复盖挖部分路面交通。

围挡明挖部分，进行明挖部分降水作业，然后施作围护桩及围护桩顶连续冠梁，分层开挖至基坑底，在开挖过程中随着开挖施工的进行，自上而下架设数道钢支撑、横向钢联系撑和纵向钢联系撑，以保证基坑侧壁土方不发生坍塌。钢联系撑应经设计验算，能承受路面交通及施工时的水平荷载。

按照顺作法施作底板垫层、侧壁及上部结构至明挖部分顶板，待地下建（构）筑物结构混凝土全部达到设计要求后，施作明挖部分路面结构，待路面结构达到设计要求的强度时拆除施工围挡，恢复原路面交通。施工时应注意由于盖挖部分的顶板在路面结构及交通的荷载的长期作用下，承载桩已基本完成沉降；而明挖部分的底板地基沉降将在恢复路面交通后相当长的一段时间内才能趋于稳定，盖挖、明挖的结构顶板间存在不均匀沉降，会产生比较大的附加应力，为消除差异沉降对结构的影响，应在先期施作的板、墙与后期施工的混凝土之间设置后浇微膨胀混凝土带。

参考文献

[1] 于晨昀 白海卫.施工降水引起单桩沉降的计标[J].山西建筑,2007,33(22):96-97.

[2] 崔玖江.隧道与地下工程修建技术[M].北京:科学出版社,2005:42.

篇6

关键词：盾构管片生产质量通病 防治

1 引言

目前，盾构管片通常采用工厂化生产，管片生产专业化、规范化，管片的质量普遍能得到保证。但在生产过程中也常常出现一些质量通病，例如钢筋骨架尺寸不准确、气泡问题、外表面裂纹、管片尺寸超差等。本文着重对钢筋骨架尺寸不准确、气泡问题、外表面裂纹这三个常见的质量通病进行成因分析，并提出预防和解决的方法。

2 成因分析

2.1钢筋骨架尺寸不准确

钢筋骨架尺寸不准确包括（1）钢筋骨架长、宽、高超差；（2）弧度不准确导致保护层超差；（3）钢筋间距超差。按《盾构法隧道施工与验收规范》GB 50446―2008中对钢筋笼的要求如下：

从《规范》中可以看出，管片钢筋骨架的允许偏差比一般建筑施工控制得较严。如果在钢筋骨架制作过程中掌握不好要领，很容易出现上述的质量通病。例如，箍筋制作尺寸不准确，直接影响钢筋骨架的长、宽、高尺寸。经过我们观察和分析，发现出现问题的主要原因是：（1）钢筋开料不准确；（2）钢筋骨架主筋定位不准确。

2.2 气泡问题

混凝土管片侧面出现少量的气泡属正常现象，修补后一般不影响管片的外观和使用功能。但如果气泡较多，按《规范》规定，密封槽部位在长度500mm的范围内存在直径大于5mm，深度大于5mm的气泡超过5个就属于严重缺陷。如果在生产中气泡不加以控制，不但影响管片外观质量，还有可能影响其结构，甚至会降低混凝土的抗渗性能。经过我们观察和分析，发现出现气泡的主要原因是：（1）工人下料和振捣不规范；（2）混凝土配合比不合理；（3）脱模剂不匹配。

2.3 外表面裂纹

盾构管片普遍使用C50~C55高强混凝土，抗渗等级一般为P12，因混凝土强度和抗渗等级要求较高，其使用的水泥量也增大，普遍每立方混凝土水泥的投放量在350kg~400kg之间。混凝土中随着水泥使用量的增加，水泥水化反应发出的热量也增加，混凝土凝结过程收缩也增加了。按《规范》规定，长度超过密封槽、宽度大于0.1mm，且深度大于1面膜的裂缝属于严重缺陷。经过我们观察和分析，发现出现裂纹的主要原因是：（1）蒸养阶段温度控制不当；（2）脱模后受外界环境影响大；（3）外弧面浮浆过厚。

3 质量通病防治

3.1钢筋骨架尺寸不准确防治

3.1.1钢筋开料不准确防治

（1）熟悉图纸，制定钢筋下料尺寸工艺卡；

（2）先按工艺卡小批量下料，制作钢筋骨架样板，样板验收合格后才进行大批量的下料；

（3）钢筋下料过程中加强检查工作，发现问题及时进行纠正。

3.1.2钢筋骨架主筋定位不准确防治

（1）按施工图要求制作可以准确定位主筋和箍筋的钢筋骨架靠模，如下图:

（2）先做钢筋骨架样板，样板验收合格后才进行大批量制作。

3.2 气泡问题防治

3.2.1工人下料和振捣不规范防治

（1）管片浇筑混凝土时应分两层下料，第一层振捣完成后混凝土面距止水条凹槽位约3cm为宜，避免气泡聚集在止水条凹槽处排不出来；

（2）振捣时振捣棒布点应合理，从中间向两边进行，管片侧边应加强振捣；

3.2.2混凝土配合比不合理防治

（1）水灰比设计要合理，一般在0.36左右为宜，混凝土坍落度控制在7cm左右，可使用2%高效减水剂降低用水量；

（2）混凝土用灰量不能过少，一般应控制在400kg左右，在保证混凝土强度的条件下可掺适量的粉煤灰改善混凝土和易性；

（3）混凝土集料大小应适中，使用5~25mm连续级配碎石，2.4~2.7细度的中砂，如果砂粒太大（超过3.0），则此时需浆量也增大，如果不增加用灰量，管片侧面易出现小气泡。

3.2.3脱模剂不匹配防治

（1）脱模剂使用时先进行试验，选择与减水剂匹配的品牌；

（2）脱模剂一般使用水剂（乳化液），油脂性脱模剂不适合在管片生产中使用，因油脂的憎水性，使用后侧模气泡难排出，会产生很多小气泡；

（3）脱模剂浓度应适中，如果浓度过大，侧模气泡难排出，也会产生很多小气泡。浓度过小则会出现粘模现象。

3.3外表面裂纹防治

3.3.1蒸养阶段温度控制不当的防治

（1）生产前制定《管片蒸养制度》，并严格执行；

（2）管片蒸养时应有升温和降温过程，升温和降温每小时温度变化不大于15℃；

（3）管片蒸养时恒温2~3小时，最高温度控制在50~60℃。

3.3.2脱模后受外界环境影响大的防治

（1）管片蒸养后应静置降温，脱模时管片表面温度与外界温差不大于20℃；

（2）管片脱模后应及时进行养护，夏天不准太阳暴晒，冬天不准大风吹袭；

（3）管片下水时表面温度与水温温差不大于20℃，养护时间不少于14天。

3.3.3外弧面浮浆过厚防治

（1）管片混凝土浇筑应分层下料，防止浮浆集中堆积在管片外弧面顶部；

（2）合理控制混凝土配合比，混凝土搅拌均匀，运输过程不发生离析；

（3）管片混凝土振捣一般控制在8~9分钟，不漏振，不超振。

篇7

[关键词]盾构机；地铁；注浆工艺，质量控制

中图分类号：U455.43 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）14-0122-01

引言：

随着盾构法施工在地铁项目中的广泛应用，盾构施工的科学管理就显得越来越重要。其中注浆工艺在盾构掘进管理中的作用尤其醒目，注{质量的好坏对地铁隧道的质量有着直接显著地影响，可能会造成地表沉降、隆起或管片破损、上浮等严重后果，因此，在施工中对注浆工艺的研究和应用有着十分重要的意义。

1.注浆工艺概述

由于地铁管片外径小于盾构机刀盘开挖直径，当管片拼装完成并脱出盾尾后，管片外侧会与土体之间形成环形施工间隙。若不能及时进行回填，必然会造成地表沉降。为了防止发生地表沉降的情况，要在该环形空隙中要注入压力砂浆以保持地层稳定。

1.1 注浆的目的

（1）控制隧道及地表沉降

向管片背后注浆，及时填充施工间隙，降低对周边地层的扰动，使地层有了支撑就不易发生地表沉降变形。同理，由于造成的施工间隙为环形间隙，若不进行注浆填充，则会造成拼装后的管片下沉，使隧道实际轴线偏离设计轴线，影响后期工程正常使用。

（2）纠正盾构机姿态

通过改变盾构机盾体与管片相对位置也可以达到纠正盾构机姿态的目的。合理的应用注浆工艺，在管片外周单侧注浆，或通过控制两侧注浆量的不同也可以达到改变管片与盾体相对位置的目的，进而实现盾构机的姿态纠偏，控制盾构机的施工轴线。

（3）固结地层、防止喷涌

根据不同的地质条件，合理的改变注浆量，可以达到固结管片外侧地层，改善管片受力状况的目的。同时由于注浆后管片外侧被一层浆液包围凝固，还可以达到改善管片接缝处防水能力，并能够防止周边地下水流至开挖面造成喷涌的现象。

1.2 浆液的种类及特性

注浆工艺所用浆液一般分为单液浆和双液浆两种。

（1）单液浆一般是由水泥、砂子、粉煤灰、膨润土、水等按一定比例直接搅拌而成的浆液，其典型配比如表1所示。根据强度的不同，单液浆又分为惰性浆液与硬性浆液两种。惰性浆液没有掺加水泥等凝胶物质，早期和后期强度较低，而硬性浆液掺有水泥，早后期均有一定强度。

单液浆预制工艺简单，易于控制，不宜堵管，造价低，一般应用于盾构机同步注浆系统中。

（2）双液浆是指由水泥、粉煤灰、膨润土、水等搅拌而成的甲液和水玻璃等组成的乙液混合成的浆液。双液浆典型配比如表2所示。根据初凝时间的不同，双液浆也可分为瞬凝型（小于20s）和缓凝型（30～60s）。为减少注浆过程中对周边地层影响，目前多采用瞬凝型。

双液浆凝结迅速，能够保证管片的早期稳定，可有效阻截水流，但是工艺复杂、容易堵管，难以做到同步注浆，因此一般多用于二次注浆系统。

2.注浆工艺的应用

管片衬砌外侧空隙形成时，应立即进行注浆，并保持一定压力。为防止浆液从开挖面、盾尾缝隙、管片接缝、管片注浆孔等位置流入隧道，一般可采取加强姿态管理减小盾尾间隙、增加盾尾油脂注入、粘贴止水条、用碎布堵塞、更换盾尾刷等措施。根据注浆与盾构机推进的关系，管片背后注浆又可分为同步注浆和二次注浆。

2.1 同步注浆

同步注浆是指在盾构机推进的同时向施工间隙注浆的一种方式，属于水平衬砌背后注浆。同步注浆能够及时的填充施工间隙，进而有效防止地表沉降，并能够控制盾构机姿态，控制好同步注浆参数具有重要意义。

（1）注浆量选择

注浆量的多少直接影响盾构机姿态和地表沉降。根据施工经验一般为管片外周施工间隙的1.2～2.5倍。注浆量计算公式如下所示：

（2）注浆压力选择

同步注浆压力既要大于管片外侧水压力和土压之和，又不能超过盾尾刷所能承受的最高设计压力。注浆压力过大，还会造成地表溢浆；注浆压力过小则会导致填充速度慢，空隙不能及时补充，进而使地表发生沉降。通常将同步注浆压力设为0.2～0.4MPa。

2.2 二次注浆

二次注浆即为同步注浆效果不理想时，对前期注浆进行补充注浆的一种方式。属于垂直衬砌背后注浆，即注浆管通过管片注浆孔垂直于管片内表面向管片背后注浆。根据地表检测数据和盾构机姿态，二次注浆可以多次进行。

二次注浆压力一般控制在2.5MPa以下，每环注浆量为该环所需加固土体放量的20%，实际操作时还应结合注浆压力具体控制。

2.3 注浆工艺的应用

在隧道掘进施工中，同步注浆与二次注浆都要运用。在盾构机推进时必须要进行同步注浆，二次注浆可以在管片拼装完成后根据需要随时进行，对推进后形成的管片缝隙及时的补充浆液进行固化，并起到控制盾构机姿态的作用。在实际施工中除了控制好注浆量和注浆压力等参数，还应做好浆液质量检测。严格按照浆液配比以保证浆液稠度、离析率、强度、凝结时间等指标。

在盾构机始发和盾构机接收阶段，一般要求浆液能够尽快凝结，以达到加固土体、防止洞口漏浆的作用，此时多采用二次注浆机向预留注浆孔注入双液浆来达到目的。

3.注浆施工中的常见问题和控制措施

3.1 注浆施工中的常见问题

（1）地表沉降或隆起

注浆量过少或浆液强度过低、容易离析并渗透到周围地层以及施工监测不及时等都会造成地表沉降。注浆压力过大或注浆量偏高以及穿越建筑物时为防止沉降而进行补充注浆时控制不到位等则会造成地面隆起。

（2）地面或隧道内漏浆

在软弱地层或注浆量过大时都会造成地表溢浆。隧道内漏浆主要分为螺旋机喷涌、盾尾漏浆、管片接缝处漏浆以及主驱动密封或铰接密封处漏浆等。

（3）注浆管堵塞

浆液稠度过高，初凝时间过短、长距离输送或长期停机时都会造成注浆管堵塞。注浆管堵塞在隧道施工中较为常见。

（4）管片破损、错台、上浮或隧道变形

当注浆量和注浆压力控制不当时，还会使拼装完成后的管片发生上浮或错台，进而导致管片破损，引发隧道变形脱离设计轴线。

3.2 一般质量控制措施

注浆管理不到位也会造成严重后果，严重影响隧道质量，因此必须加强注浆管理，严格控制注浆质量。

（1）合理选择注浆方式和浆液类型

同步注浆尽量采用水平衬砌背后注浆，二次注浆可以根据施工需要灵活选择。浆液类型应根据性能不同合理选择，严格按照配比预制，并根据地质情况变化及时调整浆液配比。在转弯半径小的区段选择早期强度高凝结速度快的浆液，在洞门和联络通道区域应采用双液浆进行二次注浆。

（2）合理选择注浆参数并及时调整

注浆压力和注浆量应根据盾构机姿态和地面监测数据进行严格控制，及时调整，并做好施工记录。注浆压力一般略高于周围水压和土压之和，不得高于盾尾刷所能承受的设计压力。

（3）合理选择注浆位置

为控制管片上浮和控制盾构姿态，应根据监测数据及时调整注浆位置，包括盾构机同步注浆自带的四个注浆孔，以及二次注浆时对同环管片注浆位置的选择。在二次注浆时还应采用双液注浆进行隔环全孔注浆以阻断盾尾后方水源。

（4）注意注浆施工中的协调配合

在严格按照施工技术交底进行施工的同时，还应注意同步注浆与二次注浆的协调配合，以及地面沉降、溢浆等实时监测数据的分析应用，确保注浆施工的科学合理。

（5）制定相关应急预案

包括螺旋机喷涌、管片渗漏、盾尾漏浆等应急预案，与注浆工艺相结合，做好预防，严控施工隐患。

4.案例分析

4.1 天津地铁某区间隧道施工过程中，在临近盾构机接收前，盾构机推进其他参数一切正常的情况下，出现拼装完成后的管片一路下沉并破损，盾构姿态与设计轴线上下偏差十几公分。经过专家讨论分析，首先要进行超挖刀复位，怀疑之前进行超挖动作时超挖刀油缸未完全复位，导致仍有部分超挖；然后要在控制推进姿态的同时加强同步注浆，并在正下方的那几环进行二次注浆，最终盾构机未造成大的事故安全进入接收井，该隧道历经坎坷，顺利贯通。

4.2 徐州地铁某临河区间在隧道施工过程中，由于管理f调不到位，同步注浆与二次注浆没有进行好相应配合。二次注浆量过多，导致只要一进行同步注浆，就造成地面溢浆，还好地表无建筑物也并未造成地面隆起，后期经过对地面实时监测并加强配合，情况逐渐好转。

结束语

科学合理应用注浆工艺对于控制隧道沉降及管片拼装质量有着十分重要的意义。在预制浆液时做好浆液配比及质量检测，盾构推进时控制好同步注浆参数，合理把握二次注浆时机和位置，层层把关，才能保证隧道施工质量，安全无隐患的按时完成施工任务。

参考文献

[1] 吴巧玲.盾构构造及应用[M].北京：人民交通出版社，2011.

篇8

关键词：地铁复合地层盾构机刀盘刀具设计选型

中图分类号：U45 文献标识码：A

某地铁工程共三个区间，分别为黄山站～排下站区间、排下站～城门站区间、城门站～三角埕站区间，均采用盾构法施工。三个区间地质条件不均，以软硬结合地层为主，夹杂部分全软土及全硬岩地层，对盾构机刀盘刀具的要求很高；本文以实例分析该复合地层的盾构刀具设计选型。

一、工程地质描述

黄山站～排下站区间盾构隧道所穿越的土层主要为：SK18+934.3～SK19+080主要为(4)粉质粘土、局部为少量③1淤泥，④j中砂；SK19+080～SK19+490、SK19+685～SK19+866主要为凝灰熔岩风化岩，局部为凝岩风化岩。其中SK19+270～SK19+291、SK19+440～SK19+479段掘进面有岩分布；SK19+490～SK19+685主要为④粉质粘土、③1淤泥、⑤淤泥质土、⑦粉质粘土、⑬a、残积粉质粘土等土层。

排下站～城门站区间盾构隧道所穿越的土层主要为③1淤泥、④粉质粘土、⑤1淤泥质粉质土、⑦粉质粘土、⑬a、残积粉质粘土、⑭c全风化凝灰熔岩、⑮c散体状强风华凝灰熔岩、⑯c碎块状强风化凝灰熔岩、⑰c中风化凝灰熔岩、(18)c微风化凝灰熔岩等土层。

城门站～三角埕站区间盾构隧道所穿越的土层主要为③1淤泥、④粉质粘土、⑤1淤泥质粉质土、⑬a、残积粉质粘土、⑭c全风化凝灰熔岩、⑭b全风化绿灰岩、⑮c散体状强风华凝灰熔岩、⑯c碎块状强风化凝灰熔岩等土层。

其中软弱层（③1、⑤1层）具有含水量高、孔隙比大、强度低，灵敏度高易扰动；⑬A残积粘性土、⑭c全风化凝灰熔岩、⑮c散状体强风化凝灰熔岩呈砂土状，在施工时可能会坍塌，需加强围护；⑰c中风化凝灰熔岩为较硬岩，强度大于50Mpa，⑱c微风化凝灰熔岩等土层，强度大于110Mpa。

地层特征及分布

综上所诉，盾构穿越土层，上部主要分布粘土，下部分布软岩、较硬岩、硬岩，盾构掘进面变化大，且部分区域盾构掘进面上软下硬，盾构掘进困难，地面沉降大。

整个盾构区间地层变化大，地层变化快，多数地层处于上软下硬，下软上硬的复合地层，对盾构刀具的冲击力要求较高，特别是城门站～三角埕站，有大部分中风化凝灰熔岩、微风化凝灰熔岩，单轴饱和抗压强度较高，综合在60～110MPa之间，对刀具耐磨要求很高；另外，在全风化带～强风化基岩层夹不均匀风化的孤石，对盾构机的推进有较大难度。

二、盾构机刀盘刀具配置适应性方案

1、刀盘刀具分布情况

刀盘滚刀开挖直径6.43m，刀盘配置双刃中心滚刀4把，正面单刃滚刀19把，边缘单刃滚刀8把，正面齿刀46把，四孔边缘内刮刀18把，四孔边缘直刮刀4把，四孔边缘外刮刀8把（左右各四把），刀盘开口率33%，滚刀刀圈距刀盘面175mm，刮刀距刀盘面140mm，滚刀与刮刀相对高差35mm。

2、刀具设计说明

区间穿越上软下硬、先硬后软或先软后硬等强度差异大的不稳定软硬不均的复合地层，比较恶劣的地层主要出现在始发的C21+386～CK21+833，约447m，此地层类似于广州、深圳的地质状况，为提高滚刀的破岩能力及软硬不均的适应性，建议采用圆弧形刃口的刀圈，提高滚刀的破硬岩的能力（刃口R9），在刮刀的设计上，由于处于破碎岩石地层，且软硬不均，及有可能造成开挖面的凹凸不平，设计上着重考虑刀具的抗冲击性和耐磨性，建议使用“7”字型焊接，增加合金开挖的接触面积，减少刮刀本体的磨损，增加刮刀的耐磨性，选用铜银复合焊片增加合金的焊接抗冲击性能。

三、滚刀刀具构造说明

1、 滚刀概述

滚刀：由刀圈、刀毂、刀轴、端盖轴承、密封等组成，根据地层与扭矩的不同，针对轴承和密封的预紧量进行改良，做到在每种地层中，确保扭矩的前提下，整刀的密封效果优异，不会因为扭矩偏小而导致整刀漏油。

刀圈：重型刀圈主要材质采用H13E 加入多种微量元素，软岩刀圈硬度达到HRC55～57 适合地层120MPa 以下，重型刀圈硬度达到HRC57～59，适合地层120～180 MPa；刀圈外形设计多种，对于较硬的岩石地层，如微风化花岗岩，刀刃宽度设计较小，以达到破岩的目的，对于开挖面整体强度较低，如卵石地层，采用刀刃宽度相对较宽的刀圈，增加刀圈的耐磨性。

刀毂&刀轴&端盖：采用42CrMo 锻打加工， 真空热处理，热处理硬度达到HRC41～43；

轴承：采用进口美国TIMKEN 轴承；

密封：采用进口意大利GNL 密封；

油：采用美孚高性能齿轮油；

装配：整刀装配是关键的工序，根据不同地层需调整相应的启动扭矩。

2、滚刀刀圈及配件材料工艺

滚刀刀圈材料：选用国内大型特钢企业，提供自主研发材料成份，冶炼高合金模具钢。

滚刀刀圈加工工艺：复合锻造、正火、粗加工、真空热处理、精加工。

滚刀配件材料：选用国内大型特钢企业，以42CrMo 为基体材料，加入自主开发微量元素，冶炼而成。

配件加工工艺：复合锻造、正火、粗加工、真空热处理、精加工。

3、滚刀总成特点：

根据地层的不同，刀圈选用不同形状的刃口，以确保在软质地层的耐磨性和硬质地层的破岩能力。

采用复合式锻造工艺，超高锻造比，使材料内部组织更细化，提高材料的耐磨性能，为后续热处理提供有力保障。

刀圈及配件全部采用真空热处理工艺，确保零件的表面硬度与心部硬度误差值小。（刀圈表面与心部硬度小于2HRC，配件表面与心部硬度小于4HRC）

根据地层的不同，调整及优化轴承和动密封的预紧力，确保在各种地层中，滚刀不因为偏磨而失效。

零件机械加工全部采用数控设备，每个部件的几何尺寸一致性好，确保总成零部件的互换性，且为总成的交付期提供有力的保障。

四、刀盘配置其他注意事项

1、硬质合金刀片

盾构刀具采用硬质合金具有很高的硬度及耐磨性，抗压强度可达600MPa，采用低压烧结炉进行烧结，合金内部结构度大大改善，抗冲击韧性较普通真空烧结提高2成以上，保证合金的使用性能。

2、硬质合金的钎焊润湿性和流铺性

盾构刀具中硬质合金的钎焊性较差，主要指钎料对硬质合金的湿润性、铺展性、填缝性及合金的抗裂性。由于硬质合金的含碳量高，烧结后未经清理的表面层往往含有较多游离状态碳，妨碍钎料的润湿。保证主要措施有以下3个方面：

①针对性的选择硬质合金专用钎料；

②对钎焊表面仔细清理、喷砂、磨削和研磨抛光；

③选择高活性钎剂。

3、刀具钎缝的设计

钎缝的位置、形状、尺寸在盾构刀具的钎焊中起重要作用，是影响钎焊工艺性和钎焊强度的关键。盾构刀具钎缝的设计包括槽型设计、钎料钎剂添加设计、钎缝成型设计三个方面。

盾构刀具的使用特点是冲击负荷大、振动大。所以在设计刀具槽型时，都考虑到减少应力及有足够的钎焊面积。大面积的基体结合面需设置隔断工艺槽，以消减应力和储存多余的钎剂，焊接后并在保温炉内进行长时间的保温，以消除应力，减小变形。

4、耐磨堆焊

刀具的关键部位采用选用进口优质耐磨焊条堆焊，堆焊表面硬度HRC≥60，超硬相硬度达到HRA80-83。可以防止钢体早期磨损，造成刀具失效。

五、结论

通过实际施工盾构推进，虽然此刀盘刀具配置方案在硬岩段刀具磨损较大，需经常性开仓换刀，但在软硬结合地层中推进不受影响，平均推进速度能够达到2～4cm/min（4～6环/天），满足工程需要，且进入全软土地层后也不需要对滚刀刮刀进行替换，减少了换刀难度。

参考文献：

[1]陈馈、洪开荣、吴学松盾构施工技术[S]北京人民交通出版社，2009；

[2]竺维彬复合地层中的盾构施工技术[S]北京中国科学技术出版社，2011；

篇9

Abstract： For underground construction， foundation pit engineering is an old topic. In the 1930s， Terzaghi and others had begun to study geotechnical engineering problems in excavation engineering. The study of deep foundation pit supporting in China began in the 1980s. With the acceleration of urbanization progress in China in recent years， land resources are getting more limited， and there is increasing use of underground space. There are still many hot issues about deep foundation pit supporting technology. The supporting structure of foundation pit engineering is not only to ensure the foundation pit internal working on schedule， but also to control the external soil displacement of foundation pit， so as not to affect the normal work of the existing roads， buildings， structures， and various pipelines， etc.

关键词： 地下工程;基坑支护;质量控制

Key words： underground engineering;foundation pit supporting;quality control

中图分类号：TV523 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）04-0144-03

1 概述

芜湖市新火车站位于芜湖市的中心地带，具置坐落于神山口与赭山西路之间，是城市新老城区的交界处。芜湖站东广场地下空间工程，位于现芜湖火车站东侧，目前的芜湖火车站设施条件落后，为满足城市发展及宁安城际铁路建设需要，芜湖火车站同步实施扩建。芜湖站在既有站址重建，规划设置东西双广场，双站台，基坑大部分位于现有的当地称为“官塘”的湖面内。整个基坑南北长约420m，南侧宽度109.2m，北侧宽度约195m，基坑周长约1150m。现场标高约为7.5～8m，湖底标高约为4.2～5.4m，标高均采用黄海高程。

基坑南侧紧邻芜湖现有铁路小区，东侧为芜湖市南北向主干道弋江北路，北侧为中基路，在基坑施工期间，将对铁路小区边道路进行封闭，弋江北路及中基路正常使用，此两条道路路面状况良好，由于中基小区已完成拆迁，中基路交通流量不大，弋江北路为芜湖市南北向主干道，交通流量较大。

2 国内外常用深基坑支护方式

根据相关文献记载，目前国外常用的深基坑施工方法主要有全过程机械化、盾构法、微型盾构和非开挖技术、预砌块法施工技术、预切槽法施工技术、顶管大管棚法、微气压暗挖法、数字化掘进等。

自上世纪80年代以来，随着我国城市化的快速进展，深基坑支护技术应用也得到迅猛发展，目前常用的的深基坑支护方法主要有：

2.1 钻孔灌注桩挡墙

钻孔灌注桩挡墙是采用钻孔灌注桩成桩技术，在土层之中钻孔灌注钢筋混凝土形成桩身，由桩身组成排桩式挡墙。这种支护结构形式能够有效的防止土层的塌陷，具有较好的挡土效果，这种结构形式也能够使用于软弱土层之中，且施工过程对于环境影响相对较小。但是其缺点也较为明显，主要表现在桩与桩之间接头处防水性能较差，可能影响最终的挡土防护效果。

2.2 钢板桩

钢板桩支护是由钢板桩正反扣搭而成，常用的钢板桩形式有H型，Z型以及U型。钢板桩的长度一般有12m，15m，18m三种。在实际施工时根据现场实际情况以及计算综合确定所选择的形式，钢板桩在施工时是由专用的振动机打入土体之中进行支护。钢板桩的支护效果较好，可反复的使用且施工过程安全，方法简易挡土效果较好工期短。但是这种支护形式对于工程造价的要求较高，在实际使用时需对此着重考虑。

2.3 土钉墙

土钉墙是一种类似于地下连续墙的支护形式，它的防护效果主要体现在它是主动嵌挤土体，使得土地能够形成足够的稳定性，防止边坡出现塌陷。土钉墙作为一种新型的边坡防护形式，主要使用与基坑护壁安全等级为二级到三级的边坡，这种边坡防护形式具有施工方法简便，施工工期较短，对于环境影响较小等诸多优势，因而被广泛应用。

2.4 深层搅拌水泥土挡墙

深层搅拌水泥土挡墙是一种相对较为经济的支护形式，它的具体施工过程是将水泥强行拌入泥土之中达到一定强度之后由水泥和同形成强状结构，该结构对于一般的土质条件可以到达满意的效果，同时这种结构形式也能适用于处理淤泥、砂土、淤泥质土、泥炭土和粉土等软土地区。这种方式形成的挡墙对于环境影响较小，在实际施工中被广泛应用。

2.5 地下连续墙

地下连续墙支护常被用于地质条件较差，地下结构情况较为复杂的情况下。这种支护形式在挡墙具体施工时一般遵循以下施工步骤：首先在预深开挖的工程周边轴线挖除一条坑槽，在清除坑槽中的泥土之后在槽内放入钢筋笼，并浇筑混凝土形成一个单元的槽段，如此类推形成墙体。地下连续墙多用于基坑深度大于12m的基坑，且地下连续墙的截水，防水效果较好，且钢筋混凝土形成的墙体本身刚度较大，整体较好能够作为独立的支护结构，另外地下连续墙支护在实际施工时对于环境影响相对较小，施工速度较快，能够适用于多种工程，因此在深基坑施工中应用较广。当然这种施工方法也存在一些缺点，比如它的造价较高，在实践施工时需着重考虑这个因素。

2.6 型钢桩横挡板

型钢横挡板围护墙有时也称桩板式支护结构。此种支护主要优点有：施工成本相对较低，对环境影响较小，适用的范围较广，是一种较为经济且使用广泛的支护形式。但是其同样存在一些缺点：止水性不佳，容易导致周边的地基出现下沉。

2.7 加筋水泥土桩锚支护

加筋水泥土桩锚支护是由加筋水泥土桩体和锚体（总称桩锚体）构成的对土体的支护体系，采用专门机具施工，一般直径20～100cm，可以水平向、斜向或竖向的等截面、变截面或有扩大头的桩锚体。桩锚体也可用于土体加固。

2.8 SMW工法

SMW工法亦称劲性水泥土搅拌桩法，是利用专门的多轴搅拌机就地钻进切削土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，经充分搅拌混合后，再将H型钢或其他型材插入搅拌桩体内，形成地下连续墙体，利用该墙体直接作为挡土和止水结构。其主要特点是构造简单，止水性能好，工期短，造价低，环境污染小，施工时基本无噪音，对周围环境影响小;结构强度可靠，凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都能使用，特别适合于松软地层;挡水防渗性能较好，可以不另设挡水帷幕;在特定条件下可作为地下围护的地下连续墙，如果在保证安全条件下采取措施回收H型钢，费用将大大低于地下连续墙，经济性比较好。

3 本工程基坑支护方式选择

深基坑支护体系的选用原则是结构安全、造价经济、施工方便、工期合理，选用的支护体系要结合工程所在地进行因地制宜的选择。一个好的支护体系设计，要做到因地制宜，根据基坑工程周围建（构）筑物及市政公用设施对支护体系变位的适应能力，选用合理的支护型式，进行支护结构体系设计。相同的地质条件，相同的挖土深度，允许围护结构变位量不同，满足不同变形要求的不同的支护体系的费用相差可能很大。好的设计，应能较好地把握支护结构安全变位量，使支护体系安全，同时周围建筑物、构筑物及市政公用设施等不受影响，同时整体施工费用又小。

芜湖站东广场地下空间工程基坑周边环境较复杂，为了确保安全，同时节约成本，降低造价，基坑整体设计方案为采用先进行地下二层平面向外扩10m范围内，结合塘底清淤挖土卸载至2.45m标高，然后采用钻孔灌注桩+水泥土搅拌止水帷幕+一道内斜撑方案。

本工程的基坑围护系统分3个部分。首先是钻孔灌注桩部分，其作用主要的起到挡土墙的作用，形式采用钢筋混凝土灌注桩，虽然桩与桩之间有一定的空隙，但是能挡土。第二部分是止水帷幕部分，其作用是使挡土墙后的土体固结，阻断基坑内外的水层交流，本工程采用的是三轴水泥土搅拌桩。第三部分是支撑，本工程采用斜支撑方式。

4 支护工程施工质量控制要点

依据合同约定，芜湖站东广场地下空间工程要取得安徽省优良工程“黄山杯”，为了达到目标，公司及项目部采取以下几个措施来保证工程质量：

4.1 建立并不断完善质量保证体系

为达到国家有关的质量检验评定标准，为确保实现既定的质量目标，结合本工程施工的特点，坚持“百年大计，质量第一”的方针，严格按照ISO 9001质量保证体系标准，并结合项目施工质量管理的特点，建立有效的质量保证体系，制定完善的工程质量管理制度，从单位工程的分部、分项工程的工序、工艺及技术措施严格把关，确保实现既定的质量目标。

按照工程质量方针和质量保证体系，从多方面着手控制工程质量：

①建立并不断完善质量保证体系，并使其保持有效运行，使质量管理各项活动规范化、标准化、程序化。

②建立相应的质量体系文件，包括质量保证手册、程序文件、质量计划、作业指导书、相关的技术文件和法令、法规。

③积极与建设单位、监理方、当地质量监督部门加强联系配合，为本工程业主和监理人员提供对工程质量监检的一切方便条件。

④编制一份质量管理计划，内容包括所有现场施工的质量控制，产品提供厂家质量调查计划和实施的措施。

⑤根据工程的特点和施工条件，对重点施工部位和关键过程编制切实可行的专项施个方案。

⑥要制定详细的事前、事中、事后质量控制措施。质量保证体系组织结构如图1所示。

为了确保工程质量能达到安徽省优良工程的要求，在施工过程中要努力做好事前、事中及事后控制。

4.1.1 事前控制

①审查承包项目的人员资质及施工质量控制管理系统机构。

②对工程项目所需的各种原材料、半成品混合料、预制构件等进行质量检查与控制。

③认真编制并审查施工组织设计和各项专项施工方案，并从工程项目整体角度对其实行协调控制，保证工程质量具有可靠的技术措施。

④对施工控制参数及施工配合比进行复校试验。

⑤对建设单位提交的的测量标高，结构物的定位放线及控制水准点进行复核。

⑥参加建设单位组织的设计技术交底和施工图纸会审。

⑦对工程质量有重大影响的施工机构和施工设备应审核单位提供的技术性能参数。

⑧组建工地试验室，对仪器设备、人员配备及试验工作环境严格按有关规定执行。

4.1.2 事中控制

①完善各项工序质量控制，把影响工序质量的因素都纳入控制状态。

②严格工序间交接检查，主要工序应按有关质量验收规定需报请监理人员检查验收，否则不进入下道工序。

③重要工程部位或施工环节，监理工程师应亲自组织抽查。对于重要工程材料在监理单位见证下送有资质的第三方检测机构进行检测。

④对完成的分项工程且经自检合格后，报请监理工程师参照有关验收规范进行检查验收。

⑤认真熟悉图纸，并结合现场情况提出合理的设计变更方案。

⑥可定期或不定期组织现场质量会议，及时分析并通报工程质量、施工进度及有关工程动态。

⑦按工程项目合同条款中有关规定行使工程质量监理控制权、工程数量认可签证权、工程投资计量支付权，使整个工程项目始终处于监理工程师的控制状态。

4.1.3 事后控制

①组织有关人员按照承包合同文件中规定的有关质量验收评定标准和办法，对所完成的单位工程或单项工程进行检查验收。

②审核质量检验评定报告及其它有关技术资料文件和竣工图表。

③组织整理工程项目有关质量技术资料文件，并编目、汇总、装订、建档。

4.2 严把原材料、构配件的质量控制

原材料是工程施工的基本物质条件，没有原材料就无法施工;原材料质量是工程施工的基础，材料质量不合格，工程质量也就不可能合格。根据多数工程经验，原材料费一般占工程总造价的70%以上，控制好材料的质量是保证优良工程的关键。加强材料的质量控制，是提高工程质量的重要保证;是创造正常施工条件，实现投资、进度控制的前提。在工程施工中，对材料质量控制应着重于充分掌握材料信息，优选供货厂家、合理组织材料供应，确保施工正常进行、合理地组织材料使用，减少材料的损失、加强材料检查验收、严把材料质量关、要重视材料的使用认证，以防错用或使用不合格的材料。因此，对材料的质量控制，就是要检验材料是不是符合质量标准。

4.3 工程验收阶段质量控制工程验收即是对工程阶段成果的认可。工程验收一般分检验批验收、分项工程验收、分部工程验收和单位工程验收。

4.3.1 检验批验收

对检验批合格质量的要求主控项目和一般项目的质量经抽样检验合格;具有完整的施工操作依据，质量检查记录。应建立制度化控制，坚持实施。对于关键工序或对工程质量有重大影响的工序，在自检、互检的基础上，还要组织专职人员进行工序交接检查，以确保工序合格，使下道工序能顺利开展。要实事求是从最基本工序交接验收抓起，严把质量关，杜绝不合格产品，确保交出的每个工程都是人们喜闻乐见的满意工程。

4.3.2 分部分项工程验收

对分部分项工程质量验收要求分项工程所含的检验批均应符合合格质量的规定，各分部分项工程所含的检验批质量验收记录应完整。

在分部分项工程验收阶段，积极配合监理、建设等相关单位工作，收集整理相关资料，尤其是分包方的资料。对于工程中的质量问题、质量缺陷应尽量赶在外方介入验收前，及时处理和修复。

4.3.3 单位工程验收

单位工程所含分部工程的质量均应验收合格;质量控制资料应完整。芜湖站东广场作为芜湖市的标志性建筑直接影响当地的旅游文化。必须更加重视感官质量，在验收过程中，应强化感官质量意识。对于感官上的缺陷、瑕疵要尽早处理完善，让工程融人城市美学文化，成为一个经典流传。

5 结语

随着我国城市化进程的快速发展，越来越多的深基坑工程将不断涌现，做好深基坑支护工程施工质量，确保工程安全有序地顺利推进。只有强化质量意识，加强工程质量控制，并贯穿于工程建设全过程，采取科学质量控制系统方法，抓住关键要点，实施于每个环节，努力建设出优良工程。

参考文献：

[1]李盛斌，刘丽君.钻孔灌注桩技术在深基坑支护结构中的应用研究[J].科技致富向导，2013，08.

[2]林应清.钻孔灌注桩在深基坑围护结构中的应用[J].建筑施工，1998-04.GB50204-2002，国家标准，混凝土结构工程施工质量验收规范[S].（2011年版）中国建筑工业出版社，2012.

[3]张永坤，裴庆夏.土钉墙在某边坡支护中的应用[J].山西建筑，2011（20）.

[4]Hamdy Faheem，Fei Cai， Keizo Ugai，etc al. Two-dimensional Base Stability of Excavations in Soft Soils Using FEM[J]. Computers and Geotechnics，2003，30（2）：141-163.

[5]邓学才.施工组织设计的编制与实施[M].北京：中国建材工业出版社，2002.

[6]王立久.建设法规[M].中国建材工业出版社，2006，11.

[7]王润云.浅论建设工程质量监督管理[J].山西建筑，2008（02）.

篇10

【关键词】地铁车站；砂层；明挖法；基坑降水；施工监测。

1、前言

明挖法作为一种较成熟的工艺已经广泛应用于各类地下工程施工中，在周围环境和施工条件允许下明挖法具有施工速度快、工作面多、工期短、易保证工程质量、工程造价低等优点，此法已成为安全可靠的施工工艺。针对本工程基坑开挖深度大、工作量多、地面管线多、地质条件及外部环境复杂等特点进行明挖法施工研究探索，控制开挖过程中对周围环境的影响，确保施工安全可靠、经济合理，进一步完善明挖法在地铁施工中应用，有效地降低深基坑工程风险，为今后类似地铁车站施工提供依据和技术支持。

2、工程概况

本地铁车站为地下两层岛式站台车站，主体结构为现浇钢筋混凝土框架结构，东西两端连接盾构区间，长221米，扩大端宽23米，标准段宽19米，采用明挖法进行施工，基坑开挖深度15.8米，车站围护结构均采用钻孔灌注排桩+内支撑形式，主体围护结构采用500根Φ800mm@1000的圆形钻孔灌注桩，标准段围护桩插入基底深度为7m，扩大端插入基底深度为8m，支撑体系采用竖向三道钢支撑。

地层按其岩性及工程特性，至上而下依次划分为①2素填土，③1粉质粘土，③2细沙，③3中砂，③粗砂，③5砾砂，③6圆砾，⑤3粉砂质泥岩。勘察期间（枯水季节）地下水位埋深11.87m～14.54 m，该区段水位年变化幅度在1～3 m左右，上层滞水水位埋深一般在3.0 m左右。车站附近有煤气管、自来水管、雨污管、强电电缆、弱电管线等重要管线。

3、施工技术要点

通过对明挖法使用特性研究，对施工组织要点、关键技术等进行分析总结，具体指标如

下：

① 围护桩桩位允许偏差：纵向±20mm、横向+50mm；倾斜度≤5‰；

② 围护结构水平位移≤30mm；

③ 基坑周边地面沉降量≤20mm。

4、关键技术控制

4.1围护结构施工

①埋设护筒，其内径大于钻头直径200mm。护筒高度要高出地面0.2～0.5m，还应满足孔内泥浆面的高度要求。 护筒埋深不小于2m，护筒四周回填黏土并分层夯实，埋设应准确、稳定，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm。

②孔径和孔形检测是在桩孔成孔后，下入钢筋笼前，制作笼式井径器入孔检测，笼式井径器外径为0.8m，长度5m。检测时，将井径器吊起，孔的中心与起吊钢绳保持一致，慢慢放入孔内，上下通畅无阻表明孔径大于给定的笼径。

③孔深和孔底沉渣检测采用标准锤检测。

④清孔应达到以下标准：泥浆比重不大于1.25，含砂率小于8%，粘度小于28s。同时保证水下混凝土灌注前孔底沉碴厚度小于200mm。清孔完成，立即进行水下混凝土灌注。

⑤采用直升导管法进行水下混凝土的灌注。导管使用前，应进行接长密闭试验。密闭试验做法：灌注砼前2天，在平整的场地上水平安装好导管，导管一头用密闭装置密封，另一头用密闭装置带弯头接口，导管内灌注满清水后，用空压机从弯头接口处加气压，压力大小为桩深1.3倍压力，如果导管无明显漏水或漏气表明导管密封性完好，反之导管密封性差需更换导管。砼坍落度控制在18～22cm之间，并有很好的的和易性。水下灌注时采用储料斗，先灌入的首批混凝土，其数量必须经过计算，使其有一定的冲击能量，能把泥浆从导管中排出，并保证把导管下口埋入混凝土的深度不少于1m。灌注开始后，应紧凑、连续地进行，严禁中途停工。在整个灌注过程中，导管埋入混凝土的深度不得少于1.0m，也不宜大于6.0m，控制在2～4m之间。

4.2基坑降水

本车站降水采用坑外降水，根据涌水量计算，车站基坑周边共布置24口降水井。降水井采用旋转钻机施工，直径φ500，井管采用D300 UPVC排水波纹管，距离围护桩一般采用1m，间距约21m一道，基坑南北对称布置。降水井伸入到车站结构底板下8.5m，水位降至基底1m以下。

4.3支护体系施工

基坑开挖至支撑中心线下80cm，应立即安装钢支撑，施加支撑轴力需满足设计要求，施加完后立即使用钢楔块固定活动端。桩间采用厚度100mm，C20网喷混凝土封闭，能有效防止桩间渗漏。

4.4基坑土方开挖

采用“纵向分段、竖向分层” 由东向西台阶式进行明挖施工；基坑土方采用挖掘机分段、分层接力开挖，挖掘机挖装；开挖过程中每层坡度控制在大于1：2的开挖坡度，开挖总坡度保持在1：2.5左右，开挖平台不少于5m；基底以上30cm土方采用人工开挖，分层分段进行土方开挖；开挖过程中，采取“时序效应理论”指导，严禁超挖。

4.5结构施工

开挖至基底后随即进行基底验槽，基底地层符合勘察、设计要求后浇筑垫层封闭，即可开始车站结构施工。主体结构施工从东至西纵向分段，竖向分层，根据施工缝与诱导缝相结合的划分原则，和土方开挖相对应，将车站主体结构划分为17个施工段。主体结构水平施工缝的设置，明柱设在梁下100mm左右，暗柱与侧墙设在板上100mm，底板与墙连接处的水平施工缝设在墙趾以上200mm处。主体砼浇筑横向由两侧向中间对称浇筑。梁板的浇筑顺序为先梁后板，每层的浇筑层厚度为30-50cm左右，在诱导缝端模止水带处分两层浇筑，先浇筑止水带以下部分混凝土，填满捣实后，将止水带理顺找平，防止其出现窝气空鼓现象，然后再浇止水带以上部分、混凝土浇筑带每条宽度为2m，每条混凝土接茬时间不超过40分钟。混凝土浇筑分层厚度，一般为300-500mm。当水平结构的混凝土浇筑厚度超过500mm时，可按1：6-1：10坡度分层浇筑，且上层混凝土，应超前覆盖下层混凝土500mm以上。振捣泵送混凝土时，振动棒插入的间距一般为400mm左右，振捣时间一般为15-30s，并且在20-30min后对其进行二次复振。防水混凝土浇筑完毕，待终凝后及时养护，采用土工布覆盖保湿养护。结构养生期不少于14d，以防止硬化期间产生干缩裂缝。

5、结论

本车站施工过程中未出现地表沉降过大、围护结构渗漏、基坑底隆起、围护结构变形过大等现象，在确保基坑安全的同时也如期完成了车站结构施工，经实体检测车站结构质量各项数值均达到设计要求，地表沉降最大累计值-10.34mm，说明明挖法在该地铁车站施工得到了成功的应用。本次项目施工进一步完善明挖法在深基坑、跨度大、地面管线多、地质条件及外部环境复杂等情况下的应用，有效地降低了深基坑风险，为今后类似地铁车站施工提供依据及技术支持。

参考文献

[1]《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）（2003年版）；

[2]《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）；

[3]《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）；