09年二级建造师《市政工程》正版考试用书增值服务（二）

全国二级建造师执业资格考试辅导（2009年版）

《市政公用工程管理与实务》网上增值服务（2）

　　2009年版二级建造师（市政公用工程专业）考试用书根据建造师执业范围，新增了“城市轨道交通和隧道工程”和“城市园林绿化工程”两节内容。为帮助考生掌握这两节内容，特整理了以下考点，供考生们复习时参考。因内容较多，分两次上网发布。

　　2K313000 城市轨道交通和隧道工程

　　2K313010深基坑支护及盖挖法施工

　　2K313011 掌握深基坑支护结构的施工要求

　　围护结构的作用

　　基坑的围护结构主要承受基坑开挖卸荷所产生的土压力和水压力，并将此压力传递到支撑，是稳定基坑的一种施工临时挡墙结构。

　　围护结构类型可归纳为以下6种：

　　板桩式、柱列式、地下连续墙、自立式水泥土挡墙、组合式、沉井（箱）法

　　支撑结构的分类

　　基坑的支撑结构可分为内支撑和外拉锚两类；内支撑一般由各种型钢撑、钢管撑、钢筋混凝土撑等构成支撑系统；外拉锚有拉锚和土锚两种结构。

　　内支撑结构的作用及构成

　　在软弱地层的基坑工程中，支撑结构是承受围护墙所传递的土压力、水压力的结构体系。支撑结构体系包括围檩、支撑、立柱及其他附属构件。

　　内支撑应力传递路径

　　支撑结构挡土的应力传递路径是围护墙→围檩（冠梁）→支撑。

　　外拉锚适用地层

　　在地质条件较好的有锚固力的地层中，基坑支撑采用土锚和拉锚。

　　现浇钢筋混凝土支撑体系组成

　　现浇钢筋混凝土支撑体系由围檩（头道为圈梁）、支撑及角撑、立柱和围檩托架或吊筋、立柱、托架锚固件等其他附属构件组成。

　　现浇钢筋混凝土支撑布置形式

　　有对撑、边桁架、环梁结合边桁架等，形式灵活多样。

　　现浇钢筋混凝土支撑体系特点

　　混凝土结硬后刚度大，变形小，强度的安全可靠性强，施工方便，但支撑浇制和养护时间长，围护结构处于无支撑的暴露状态的时间长、软土中被动区土体位移大，如对控制变形有较高要求时，需对被动区软土加固。施工工期长，拆除困难，爆破拆除对周围环境有影响。

　　钢结构支撑体系组成

　　钢结构支撑（钢管、型钢支撑）体系通常为装配式的，由内围檩（地下连续墙时可省略）、角撑、支撑、轴力传感器、支撑体系监测监控装置、立柱桩及其他附属装配式构件组成。

　　钢结构支撑截面形式

　　单钢管、双钢管、单工字钢、双工字钢、H型钢、槽钢及以上钢材的组合。

　　钢结构支撑布置形式

　　竖向布置有水平撑、斜撑；平面布置形式一般为对撑、井字撑、角撑。也有与钢筋混凝土支撑结合使用，但要谨慎处理变形协调问题。

　　钢结构支撑特点

　　安装、拆除施工方便，可周转使用，支撑中可加预应力，可调整轴力而有效控制围护墙变形；施工工艺要求较高，如节点和支撑结构处理不当，施工支撑不及时不准确，会造成失稳。

　　支撑体系布置设计应考虑的要求

　　（1）能够因地制宜合理选择支撑材料和支撑体系布置形式，使其综合技术经济指标得以优化；

　　（2）支撑体系受力明确，充分协调发挥各杆件的力学性能，安全可靠，经济合理，能够在稳定性和控制变形方面满足对周围环境保护的设计标准要求。

　　（3）支撑体系布置能在安全可靠的前提下，最大限度地方便土方开挖和主体结构的快速施工要求。

　　基坑周围地层变形的原因

　　基坑开挖的过程是基坑开挖面上卸荷的过程，由于卸荷而引起坑底土体产生以向上为主的位移，同时也引起围护墙在两侧压力差的作用下而产生水平位移和因此而产生的墙外侧土体的位移。可以认为，基坑开挖引起周围地层移动的主要原因是坑底的土体隆起和围护墙的位移。

　　墙体水平变形规律

　　当基坑开挖较浅，还未设支撑时，不论对刚性墙体（如水泥土搅拌桩墙、旋喷桩桩墙等）还是柔性墙体（如钢板桩、地下连续墙等），均表现为墙顶位移最大，向基坑方向水平位移，呈三角形分布。随着基坑开挖深度的增加，刚性墙体继续表现为向基坑内的三角形水平位移或平行刚体位移，而一般柔性墙如果设支撑，则表现为墙顶位移不变或逐渐向基坑外移动，墙体腹部向基坑内突出。

　　墙体竖向变位产生的原因及危害

　　墙体的上升移动给基坑的稳定、地表沉降以及墙体自身的稳定性均带来极大的危害。特别是对于饱和的极为软弱的地层中的基坑工程，更是如此。当围护墙底下因清孔不净有沉渣时，围护墙在开挖中会下沉，地面也下沉。

　　基坑底部隆起的分类

　　基坑开挖时会产生隆起，隆起分正常隆起和非正常隆起。一般由于基坑开挖卸载，会造成基坑底隆起，该隆起既有弹性部分，也有塑性部分，属于正常隆起。而如果坑底存在承压水层，并且上覆隔水层重量不能抵抗承压水水头压力时，会出现坑底过大隆起；如果围护结构插入深度不足，也会造成坑底隆起，这两种隆起是基坑失稳的前兆，是非正常隆起，是施工中应该避免的。

　　常见的地表沉降规律

　　根据工程实践经验，在地层软弱而且墙体的入土深度又不大时，墙底处显示较大的水平位移，墙体旁出现较大的地表沉降。在有较大的入土深度或墙底入土在刚性较大的地层内，墙体的变位类同于梁的变位，此时墙后地表沉降的最大值不是在墙旁，而是位于距离墙一定距离的位置上。

　　基坑变形监测的内容

　　一级和二级基坑的施工中必须对周围建（构）筑物和管线等采取监测措施。基坑工程的监测分为：坑周土体变位监测、围护结构变形量测及内力量测、支撑结构轴力量测、土压力量测、地下水位及孔隙水压力量测、相邻建筑物及地下管线、隧道等保护对象的变形量测。

　　深基坑坑底稳定的处理方法

　　深基坑坑底稳定的处理方法可采用加深围护结构入土深度、坑底土体注浆加固、坑内井点降水等措施。

　　工字钢桩围护结构的施工特点

　　作为基坑围护结构主体的工字钢，一般采用50号、55号和60号大型工字钢，基坑开挖前，在地面用冲击式打桩机沿基坑设计边线打入地下，桩间距一般为1.0m~1.2m.若地层为饱和淤泥等松软地层也可采用静力压桩机和振动打桩机进行沉桩。基坑开挖时，随挖土方随在桩间插入50mm厚的水平木背板，以挡住桩间土体。基坑开挖至一定深度后，若悬臂工字钢的刚度和强度都不够大，就需要设置腰梁和横撑或锚杆（索），腰梁多采用大型槽钢、工字钢制成，横撑则可采用钢管或组合钢梁。

　　工字钢桩围护结构适用范围

　　工字钢桩围护结构适用于黏性土、砂性土和粒径不大于100mm的砂卵石地层，当地下水位较高时，必须配合人工降水措施。而且打桩时，施工噪声一般都在100dB以上，大大超过环保法规定的限值，因此，这种围护结构一般宜用于郊区距居民点较远的基坑施工中。当基坑范围不大时，例如地铁车站的出入口，临时施工竖井可以考虑采用工字钢做围护结构。

　　钢板桩围护结构的优点和使用场合

　　钢板桩强度高，桩与桩之间的连接紧密，隔水效果好，可多次倒用。因此，沿海城市如上海、天津等地修建地下铁道时，在地下水位较高的基坑中采用较多；北京地铁一期工程在木樨地过河段也曾采用过。

　　钢板桩围护结构的断面形式、施工方法和构造形式

　　钢板桩常用断面形式，多为U形或Z形。我国地下铁道施工中多用U形钢板桩，其沉放和拔除方法、使用的机械均与工字钢桩相同，但其构成方法则可分为单层钢板桩围堰、双层钢板桩围堰及屏幕等。由于地下铁道施工时基坑较深，为保证其垂直度且方便施工，并使其能封闭合拢，多采用屏幕式构造。

　　钻孔灌注桩围护结构成孔常用机械

　　钻孔灌注桩一般采用机械成孔。地铁明挖基坑中多采用螺旋钻机、冲击式钻机和正反循环钻机等。对正反循环钻机，由于其采用泥浆护壁成孔，故成孔时噪声低，适于城区施工，在地铁基坑和高层建筑深基坑施工中得到广泛应用。

　　深层搅拌桩挡土结构的组成、作用和布置形式

　　深层搅拌桩是用搅拌机械将水泥、石灰等和地基土相拌合，从而达到加固地基的目的。搅拌桩一般是连续搭接布置，作为挡土结构的搅拌桩一般布置成格栅形。深层搅拌桩也可以用来形成止水帷幕。

　　深层搅拌桩施工工艺流程

　　1.搅拌机定位2、第一次搅拌下沉3、提升搅拌机，边搅拌，边喷浆4、第二次搅拌下沉5、重新提升搅拌机，边搅拌，边喷浆6、搅拌成桩

　　SMW工法的定义

　　SMW挡土墙是利用搅拌设备就地切削土体，然后注入水泥系混合液搅拌，形成均匀的挡墙，最后，在墙中插入型钢，即形成一种劲性复合围护结构。

　　SMW挡土墙的特点

　　止水性好，构造简单，型钢插入深度一般小于搅拌桩深度，施工速度快，型钢可以部分回收。

　　2K313012 掌握地下连续墙施工技术

　　地下连续墙的通常含义

　　地下连续墙主要有预制钢筋混凝土连续墙和现浇钢筋混凝土连续墙两类，通常地下连续墙一般指后者。

　　地下连续墙的施工工艺

　　在地面上用专用的挖槽设备，沿着基坑的周边，按照事先划分好的幅段，开挖狭长的沟槽，在开挖过程中，为保证槽壁的稳定，沟槽内采用特制的泥浆护壁，每个幅段的沟槽开挖结束后，在槽段内放置钢筋笼，并浇注水下混凝土，然后将若干个幅段连成一个整体，形成一个连续的地下墙体，即现浇钢筋混凝土壁式连续墙。

　　地下连续墙接头的作用及形式

　　为了确保槽段与槽段之间连接具有良好的止水性和整体性，应根据连续墙的目的选择适当的接头形式，使其既能增加接缝处抗剪力，又不渗漏。连续墙接头形式多种多样，目前连续墙常见的接头形式有：直接连接接头、接头管接头、接头桩接头、接头箱接头、十字钢板接头、工字形钢板接头、隔板式接头及预制构件接头等。

　　现浇地下连续墙的施工工艺流程

　　地下连续墙工法的优点

　　主要有：施工时振动小、噪声低；墙体刚度大，对周边地层扰动小；可适用于多种土层，除夹有孤石、大颗粒卵砾石等局部障碍物时影响成槽效率外，对黏性土、无黏性土、卵砾石层等各种地层均能成槽。

　　现浇地下连续墙分类

　　地下连续墙按成槽方式可分为桩排式、壁式和组合式三类；按挖槽方式可分为抓斗式、冲击式和回转式等类型。

　　导墙的功用及其性能要求

　　导墙是控制挖槽精度的主要构筑物，导墙结构应建于坚实的地基之上，并能承受水土压力和施工机械设备等附加荷载，不得移位和变形。

　　泥浆的性能要求

　　泥浆应根据地质和地面沉降控制要求经试配确定，并在泥浆配制和挖槽施工中对泥浆的相对密度、黏度、含砂率和pH值等主要性能技术指标进行检验和控制。

　　槽段划分应综合考虑的因素

　　地质条件。当地质条件较差时，如软土地基，不宜将槽段定得太长，以保证槽段稳定。

　　后续工序的施工能力。如混凝土的供给能力，钢筋笼整体重量，起吊刚度，贮浆池容量等。

　　其他因素。便于组织均衡施工，地面施工荷载和地下水位对槽段稳定的影响，内部主体结构的布置，设计开挖深度。

　　泥浆的功能

　　护壁功能。泥浆的液柱压力平衡地下水土压力，形成泥皮，维持槽壁稳定。

　　携渣作用。在泥浆循环时，能携带土渣一起排出槽外。

　　冷却与润滑功能。泥浆能降低成槽机械连续施工而产生的温升和磨耗，提高设备寿命。

　　地下连续墙混凝土浇筑技术要求

　　地下连续墙混凝土应采用导管法灌注，管节连接应严密、牢固，施工前应对拼接好的导管接缝进行水密性试验。混凝土应一次灌注完毕，不得中断，以保证混凝土的均匀性，导管提升速度要和混凝土上升面相适应，在灌注过程中要经常量测混凝土面标高。当混凝土灌注至顶面时，应清除顶部浮渣。

　　2K313013 掌握盖挖法施工技术

　　明挖顺作法定义

　　明挖顺作法是从地表向下开挖形成基坑，然后在基坑内构筑结构，完成后再填土，从而完成工程的施工方法。

　　盖挖顺作法定义

　　盖挖顺作法的制作顺序为自地表向下开挖一段后先浇筑顶板，在顶板的保护下，自上而下开挖、支撑，由下而上浇筑结构内衬。

　　盖挖逆作法定义

　　盖挖逆作法是基坑开挖一段后先浇筑顶板，在顶板的保护下，自上而下开挖、支撑和浇筑结构内衬的施工方法。

　　盖挖逆作法施工，基本分为两个阶段，第一阶段为地面施工阶段，它包括围护墙、中间支承桩、顶板土方及结构施工，第二阶段为洞内施工阶段，包括土方开挖、结构、装修施工和设备安装。

　　盖挖逆作法施工步骤

　　1、构筑围护结构 2、构筑主体结构和中间立柱 3、构筑顶板 4、回填土，恢复（地面）路面 5、开挖上层土方 6、构筑上层主体结构 7、开挖下层土方 8、构筑下层主体结构

　　盖挖法施工的优点

　　（1）围护结构变形小，能够有效控制周围土体的变形和地表沉降，有利于保护临近建筑物和构筑物；

　　（2）基坑底部土体稳定，隆起小，施工安全；

　　（3）盖挖逆作法施工一般不设内部支撑或锚锭，可增大施工空间和减低工程造价；

　　（4）盖挖逆作法施工基坑暴露时间短，用于城市街区施工时，可尽快恢复路面。

　　盖挖法施工的缺点

　　（1）盖挖法施工时，混凝土内衬的水平施工缝的处理较困难；

　　（2）盖挖逆作法施工时，暗挖施工难度大、费用高。

　　确定盖挖法分部施工深度时应考虑的因素

　　盖挖法每次分部开挖及浇筑衬砌的深度，应综合考虑基坑稳定、环境保护、永久结构形式和混凝土浇筑作业等因素来确定。

　　2K313020盾构法施工

　　2K313021 掌握盾构法施工要求

　　盾构法定义

　　盾构法是用盾构防止围岩的土砂坍塌，进行开挖、推进，并在盾尾进行衬砌作业从而修建隧道的方法。

　　盾构的组成及分类

　　盾构是用来开挖土砂类围岩的隧道机械，由切口环、支撑环及盾尾三部分组成。盾构机的种类繁多，按开挖面是否封闭划分有密闭式和敞开式二类，按平衡开挖面的土压与水压的原理不同，密闭式盾构机分为土压平衡式和泥水平衡式两种。国内用于地铁工程的盾构主要是土压平衡盾构和泥水平衡盾构两种。

　　盾构法主要施工步骤

　　（1）在拟建隧道的起始端和终结端各建一个工作井，城市地铁一般利用车站的端头作为始发或到达的工作井；

　　（2）盾构在起始端工作井内安装就位；

　　（3）依靠盾构千斤顶推力（作用在工作井后壁或新拼装好的衬砌上）将盾构从起始工作井的墙壁开孔处推出；

　　（4）盾构在地层中沿着设计轴线推进，在推进的同时不断出土（泥）和安装衬砌管片；

　　（5）盾尾脱出后，及时向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和稳定衬砌环位置；

　　（6）盾构进入终结端工作井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推进。

　　盾构掘进施工的基本要求

　　盾构掘进施工中，必须保证正面土体稳定，并根据地质、线路平面、高程、坡度等条件，正确编组千斤顶。同时必须严格控制推进轴线，使盾构的运动轨迹在设计轴线的允许偏差范围内。

　　影响盾构正面稳定的因素

　　盾构正面稳定的效果将直接影响地层变形，平衡压力过大、过小，出土量过多、过少，平衡压力大小波动过多等情况将导致正面稳定不佳的现象产生。

　　密闭式盾构掘进控制内容构成

　　盾构施工时应有有效措施控制开挖面变形、盾构姿态、盾尾处的变形及衬砌质量。控制开挖面变形的主要措施是出土量。因为有时直接准确地控制出土量较为困难，土压平衡盾构施工时还要控制土仓压力，泥水平衡盾构还要控制泥水压力。盾构出现姿态偏差后，纠偏也会引起地层变形，因此，要对盾构的姿态和位置进行控制。盾构盾尾脱出后，应及时采用浆液填充，注浆时应控制注浆量和注浆压力。另外，衬砌质量也是隧道施工时应控制的主要指标。施工前必须根据地质条件、隧道条件、环境条件、设计要求等，在试验的基础上，确定具体控制内容与参数；施工中根据包括量测监控的各项数据调整控制参数，才能确保实现施工安全、施工质量、施工工期与施工成本预期目标。具体见下表。

　　盾构进出洞定义

　　盾构进出洞是盾构法施工的重要环节之一，在始发井内，盾构按设计高程及坡度从预留洞口推出，进入正常土层的过程定义为盾构出洞。反之，盾构从正常土层中进入接收井预留洞口并完全脱离预留洞口的过程定义为盾构进洞。

　　盾构进出洞控制要点

　　地铁盾构施工中，进出洞口外侧的土体一般要进行改良，使土体的抗剪、抗压强度提高，透水性降低，自身具有保持短期稳定的能力。改良土体方法可选用注浆、搅拌桩、旋喷桩、玻璃纤维桩、SMW桩、冻结法、降水法等。洞口土体改良的方法和范围应根据工程地质、水文地质、盾构类型和外径、覆土厚度、作业环境、地下埋设物等条件确定。盾构始发前必须对洞口经改良后的土体进行质量检测，并对盾构始发前的位置作复核、检查。

　　盾构到达段必须做好盾构轴线的方向传递测量和接收盾构的准备工作，推进轴线应控制在到达要求的偏差范围内，洞口封门必须严格按照工艺要求拆除。

　　开挖控制的根本目的及内容

　　开挖控制的根本目的是确保开挖面稳定。

　　土压平衡式盾构与泥水平衡式盾构的开挖控制内容略有不同。

　　土压平衡盾构通过前端刀盘切削开挖面土层，切削下来的土体流入土仓，由于推进作用，使切削土体对开挖面加压，以平衡开挖面土水压力。盾构的实际排土量应与推进时切削下来的土量相等。要想保持盾构正常推进，土体应该具有一定的流塑性和抗渗性。如果土层自身的流塑性和抗渗性不足，则应向土中注入改良材料。

　　泥水平衡盾构是在机械式盾构刀盘的后方设置一道封闭隔板，隔板与刀盘间的空间称为泥水舱。前端刀盘切削下来的土砂进入泥水舱，经搅拌装置搅拌后形成高浓度泥水，经泥浆泵泵送到地表的泥水分离系统，待土、水分离后，再把滤除掘削土砂后的泥水经适当处理后重新送回泥水舱。在同时，通过推进力把泥水舱内泥水压力传递到开挖面，以维持开挖面稳定。

　　土压（泥水压）控制值的设定

　　开挖面的土压（泥水压）控制值，按地下水压（间隙水压）+土压+预备压设定。

　　地下水压可从钻孔数据正确掌握，但要考虑季节性变动。靠近河流等场合，要考虑水面水位变动的影响。

　　土压有静止土压、主动土压和松弛土压，要根据地层条件区别使用。按静止土压设定控制土压，是开挖面不变形的最理想土压值，但控制土压相当大，必须加大设备装备能力。主动土压是开挖面不发生坍塌的临界压力，控制土压最小。地质条件良好、覆土深、能形成土拱的场合，可采用松弛土压。

　　预备压，用来补偿施工中的压力损失，土压平衡式盾构通常取10~20kN/㎡，泥水平衡式盾构通常取20~50kN/㎡.

　　计算土压（泥水压）控制值时，一般沿隧道轴线取适当间隔（例如20m），按各断面的土质条件，计算出上限值与下限值，并根据施工条件在其范围内设定。土体稳定性好的场合取低值，地层变形要求小的场合取高值。

　　（上限值）Pmax＝地下水压＋静止土压＋预备压

　　（下限值）Pmim＝地下水压＋（主动土压或松弛土压）＋预备压

　　为使开挖面稳定，土压（泥水压）变动要小；变动大的情况下，一般开挖面不稳定。

　　土压平衡式盾构掘进时，理想地层的土特性要求

　　（1）塑性变形好；

　　（2）流塑至软塑状；

　　（3）内摩擦小；

　　（4）渗透性低。

　　细颗粒（75μm以下的粉土与黏土）含量30%以上的土砂，塑性流动性满足要求。在细颗粒含量低于30%或砂卵石地层，必须加泥或加泡沫等改良材料，以提高塑性流动性和止水性

　　常用改良材料的性能要求和分类

　　改良材料必须具有流动性、易与被开挖土砂混合、不离析、无污染等特性。一般使用的改良材料有矿物系（如膨润土泥浆）、界面活性剂系（如泡沫）、高吸水性树脂系和水溶性高分子系四类（我国目前常用前二类），可单独或组合使用。

　　选择改良材料的依据条件

　　（1）土质（粒度分布、砾石粒径、砾石含量、黏性土含量、均等系数等）；

　　（2）透水系数；

　　（3）地下水压；

　　（4）离子水电性；

　　（5）是否泵送排土；

　　（6）加泥（泡沫等）设备空间（地面、隧道内）；

　　（7）掘进长度；

　　（8）弃土处理条件；

　　（9．费用（材料价格、注入量、材料损耗、用电量、设备费等）。

　　掌握土压仓内土砂塑性流动性的方法

　　塑流化改良控制是土压平衡式盾构施工的最重要要素之一，要随时把握土压仓内土砂的塑性流动性。一般按以下方法掌握塑流性状态。

　　1．根据排土性状

　　取样测定（或根据经验目视）土砂的坍落度，以把握土压仓内土砂的流动状态。采用的坍落度控制值取决于土质、改良材料性状与土的输送方式。

　　2．根据土砂输送效率

　　按螺旋输送机转数计算的排土量与按盾构推进速度计算的排土量进行比较，以判断开挖土砂的流动状态。一般情况下，土压仓内土砂的塑性流动性好，盾构掘进就正常，两者高度相关。

　　3．根据盾构机械负荷

　　根据刀盘油压（或电压）、刀盘扭矩、螺旋输送机扭矩、千斤顶推力等机械负荷变化，判断土砂的流动状态。一般根据初始掘进时的机械负荷状况和地层变化结果等因素，确定开挖土砂的最适性状和控制值的容许范围。

　　泥水平衡盾构掘进中泥浆的作用

　　泥水平衡式盾构掘进时，泥浆起着两方面的重要作用：一是依靠泥浆压力在开挖面形成泥膜或渗透区域，开挖面土体强度提高，同时泥浆压力平衡了开挖面土压和水压，达到了开挖面稳定的目的；二是泥浆作为输送介质，担负着将所有挖出土砂运送到工作井外的任务。因此，泥浆性能控制是泥水平衡式盾构施工的最重要要素之一。

　　泥水平衡盾构掘进对泥浆的性能指标要求

　　泥浆性能包括：物理稳定性、化学稳定性、相对密度、黏度、pH值、含砂率。

　　土压平衡式盾构出土运输方法与排土量控制

　　土压平衡式盾构的出土运输（二次运输）一般采用轨道运输方式。

　　土压平衡式盾构排土量控制方法分为重量控制与容积控制两种。重量控制有检测运土车重量、用计量漏斗检测排土量等控制方法。容积控制一般采用比较单位掘进距离开挖土砂运土车台数的方法和根据螺旋输送机转数推算的方法。我国目前多采用容积控制方法。

　　泥水平衡式盾构排土量控制方法

　　泥水平衡式盾构排土量控制方法分为容积控制与干砂量（干土量）控制 .

　　容积控制方法如下，检测单位掘进循环送泥流量Q1与排泥流量Q2，按下式计算排土体积Q3：Q3= Q2－Q1

　　对比Q3与Q，当Q＞Q3时，一般表示泥浆流失（泥浆或泥浆中的水渗入土体）；Q＜Q3时，一般表示涌水（由于泥水压低，地下水流入）。正常掘进时，泥浆流失现象居多。

　　干砂量表征土体或泥浆中土颗粒的体积

　　干砂量控制方法是，检测单位掘进循环送泥干砂量V1与排泥干砂量V2，按下式计算排土干砂量V3，V3= V2－V1

　　对比V3与V，当V＞V3时，一般表示泥浆流失；V＜V3时，一般表示超挖。

　　盾构管片拼装成环方式

　　盾构推进结束后，迅速拼装管片成环。除特殊场合外，大都采取错缝拼装。在纠偏或急曲线施工的情况下，有时采用通缝拼装。

　　盾构管片拼装顺序

　　一般从下部的标准（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。

　　管片拼装时盾构千斤顶操作顺序

　　拼装时，若盾构千斤顶同时全部缩回，则在开挖面土压的作用下盾构会后退，开挖面将不稳定，管片拼装空间也将难以保证。因此，随管片拼装顺序分别缩回盾构千斤顶非常重要。

　　紧固管片连接螺栓要点

　　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。采用扭矩扳手紧固，紧固力取决于螺栓的直径与强度。

　　一环管片拼装后，利用全部盾构千斤顶均匀施加压力，充分紧固轴向连接螺栓。

　　盾构继续掘进后，在盾构千斤顶推力、脱出盾尾后土（水）压力的作用下衬砌产生变形，拼装时紧固的连接螺栓会松弛。为此，待推进到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。再紧固的位置随隧道外径、隧道线形、管片种类、地质条件等而不同。

　　楔形管片安装方法

　　楔形管片安装在邻接管片之间，为了不发生管片损伤、密封条剥离，必须充分注意正确地插入楔形管片。为方便插入楔形管片，可装备能将邻接管片沿径向向外顶出的千斤顶，以增大插入空间。

　　拼装径向插入型楔形管片时，楔形管片有向内的趋势，在盾构千斤顶推力作用下，其向内的趋势加剧。拼装轴向插入型楔形管片时，管片后端有向内的趋势，而前端有向外的趋势。

　　真圆保持的意义及手段

　　管片拼装呈真圆，并保持真圆状态，对于确保隧道尺寸精度、提高施工速度与止水性以及减少地层沉降非常重要。

　　管片环从盾尾脱出后，到注浆浆体硬化到某种程度的过程中，多采用真圆保持装置。

　　管片破损原因及其控制

　　管片拼装时，若管片间连接面不平行，导致环间连接面不平，则拼装中的管片与已拼管片的角部呈点接触或线接触，在盾构千斤顶推力作用下，发生破损。为此，拼装管片时，各管片连接面要拼接整齐，连接螺栓要充分紧固。

　　另外，盾构掘进方向与管片环方向不一致时，盾构与管片产生干涉，将导致管片损伤或变形。 伴随管片宽度增加，上述情况增多。为防止管片损伤，预先要根据曲线半径与管片宽度对适宜的盾构方向控制方法进行详细研究，施工中对每环管片的盾尾间隙认真检测，并对隧道线形与盾构方向严格控制。在盾构与管片产生干涉的场合，必须迅速改变盾构方向、消除干涉。

　　盾构纠偏应及时连续，过大的偏斜量不能采取一次纠偏的方法，纠偏时不得损坏管片，并保证后一环管片的顺利拼装。

　　楔形环的使用场合

　　在盾构工程中，除曲线施工外，为进行蛇行修正，也可使用楔形环管片。

　　注浆目的

　　管片拼装完成后，随着盾构的推进，管片与洞体之间出现空隙。如不及时充填，地层因应力释放而产生变形，其结果发生地面沉降，邻近建（构）筑物沉降、变形或破坏等。注浆的主要目的就是抑制隧道周边地层松弛，防止地层变形；除此之外还有其他重要目的：

　　1．使管片环及早安定，千斤顶推力能平滑地向地层传递；作用于管片的土压力平均，能减小作用于管片的应力和管片变形，盾构的方向容易控制。

　　2．形成有效的防水层。

　　对注浆材料的性能要求

　　1．流动性好；

　　2．注入时不离析；

　　3．具有均匀的高于地层土压的早期强度；

　　4．良好的充填性；

　　5．注入后体积收缩小；

　　6．阻水性高；

　　7．适当的黏性，以防止从盾尾密封漏浆或向开挖面回流；

　　8．不污染环境。

　　一次注浆的方式及确定依据

　　一次注浆分为同步注浆、即时注浆和后方注浆三种方式，要根据地质条件、盾构直径、环境条件、注浆设备的维护控制、开挖断面的制约与盾尾构造等研究确定。

　　同步注浆的内涵

　　同步注浆是在空隙出现的同时进行注浆、填充空隙的方式，分为从设在盾构的注浆管注入和从管片注浆孔注入两种方式。前者，其注浆管安装在盾构外侧，存在影响盾构姿态控制的可能性，每次注入若不充分洗净注浆管，则可能发生阻塞，但能实现真正意义的同步注浆。后者，管片从盾尾脱出后才能注浆，为与前者区别，可称作半同步注浆。

　　即时注浆的含义

　　一环掘进结束后从管片注浆孔注入的方式。

　　后方注浆的含义

　　掘进数环后从管片注浆孔注入的方式。

　　一次注浆方式的应用场合

　　一般盾构直径大，或在冲积黏性土和砂质土中掘进，多采用同步注浆；而在自稳性好的软岩中，多采取后方注浆方式。

　　二次注浆的含义、作用及所用浆液

　　二次注浆是以弥补一次注浆缺陷为目的进行的注浆。具体作用如下：

　　1．补足一次注浆未充填的部分；

　　2．填充由浆体收缩引起的空隙；

　　3．以防止周围地层松弛范围扩大为目的的补充。

　　以上述1、2为目的的二次注浆，多采用与一次注浆相同的浆液；若以3为目的，多采用化学浆液。

　　注浆控制方法

　　注浆控制分为压力控制与注浆量控制两种。压力控制是保持设定压力不变，注浆量变化的方法。注浆量控制是注浆量一定，压力变化的方法。一般仅采用一种控制方法都不充分，应同时进行压力和注浆量控制。

　　注浆量与注浆压力要经过一定的反复试验，确认注浆效果、对周围地层和建（构）筑物的影响等，并在施工中进行一定范围内的效果确认，反馈其结果指导施工。

　　注浆量的确定

　　注浆量除受浆液向地层渗透和泄漏影响外，还受曲线掘进、超挖和浆液种类等因素影响，不能准确确定。一般基于经验确定。

　　注浆压力的确定

　　注浆压力应根据土压、水压、管片强度、盾构型式与浆液特性综合判断决定，但施工中通常基于施工经验确定。

　　从管片注浆孔注浆，注浆压力一般取100~300kN/㎡（1~3kg/c㎡），或间隙水压+200kN/㎡左右。

　　盾构隧道线形控制的主要任务

　　线形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形顺滑，且偏离设计中心线的距离在容许误差范围内。

　　盾构掘进控制测量的意义及内容

　　随着盾构掘进，对盾构及衬砌的位置进行测量，以把握其偏离设计中心线的程度。测量项目包括：盾构的横向偏差、竖向偏差、俯仰角、方位角、滚转角和切口行程；盾尾间隙和衬砌环中心坐标、底部高程、水平直径、垂直直径、前端面里程等。基于上述测量结果，作图画出盾构及衬砌与设计中心线的位置关系，这对直接预测下一环盾构掘进偏差十分重要。

　　掘进方向控制的内容和方法

　　掘进过程中，主要对盾构姿态以及拼装管片的位置进行控制。

　　盾构方向修正依靠调整盾构千斤顶使用数量和设定刀盘回转力矩进行。若遇硬地层或曲线掘进，要进行大的方向修正场合，须采用仿形刀向调整方向超挖。此时，盾尾间隙减小，管片拼装困难，为确保盾尾间隙，必须进行方向修正。盾尾间隙大大减小的情况下，要拼装楔形环管片，以确保盾尾间隙。

　　盾构滚转角的修正，可采取刀盘向盾构偏转同一方向旋转方法，利用所产生的回转反力进行修正。

　　盾构法施工现场的设施布置

　　盾构施工要按照施工方案和施工进度的要求，在业主提供的施工用地范围内，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、集土坑、拌浆系统、临时水电管线、消防器材等做出合理的规划布置，从而在规定的施工区域内正确处理施工期间所需各项设施之间的空间关系。

　　盾构现场的平面布置包括：盾构工作竖井、竖井防雨棚及防淹墙、垂直运输设备、管片堆场、管片防水处理场、拌浆站、料具间及机修间、两回路的变配电间、电机车电瓶充电间等设施以及进出通道。

　　盾构基座置于工作井的底板上，用作安装和放置盾构机，同时作为负环管片的基座，可采用钢筋混凝土结构或钢结构。

　　当盾构掘进采用泥水机械出土和用井点降水施工时，应设相当规模的沉淀池。

　　当采用气压法施工时，应设置空压机房，以供给足够的压缩空气。

　　当采用泥水平衡盾构时隧道的施工平面布置中还须设有泥浆处理系统及中央控制室。

　　当采用土压平衡盾构时还应设有地面出土和堆土设施。

　　停止盾构掘进时应采取的措施

　　盾构掘进一般应均衡组织施工，保持连续作业，以保证工程质量、减小地层的扰动和沉降。当确需停止时应采取防止盾构正面与盾尾土体流入，造成盾构和地面沉降的措施。

　　盾构掘进时，可能会遇到几种情况

　　对地层情况了解不细而遇到障碍物；对水文条件掌握不全面遇到流砂、回填土层、承压水或地层土体软硬不均匀；对盾构自转方向、出土或仪表控制不当；对注浆控制不当；或是盾构处在小半径曲线区间段等情况而出现不良现象。在这种不良现象的状况下，盾构掘进应该十分小心，随时准备应付意外情况

　　停止盾构掘进的几种情况

　　当遇到以下几种情况时，应停止盾构掘进及时处理：

　　（1）盾构前方地层发生坍塌或遇有障碍；

　　（2）盾构本体滚动角不小于3°；

　　（3）盾构轴线偏离隧道轴线不小于50mm；

　　（4）盾构推力与预计值相差较大；

　　（5）管片严重开裂或严重错台；

　　（6）壁后注浆系统发生故障无法注浆；

　　（7）盾构掘进扭矩发生异常波动；

　　（8）动力系统、密封系统、控制系统等发生故障。

　　2K313022 了解盾构机型的选择

　　盾构机的分类

　　盾构机种类繁多，可根据不同的分类方法进行分类。

　　按开挖面是否封闭划分（见图2K313022-1），主要有密闭式和敞开式二类。按平衡开挖面土压与水压的原理不同，密闭式盾构机分为土压平衡式和泥水平衡式两种。敞开式盾构机按开挖方式划分，主要有手掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式三种。

　　按盾构机的断面形状划分，有圆形和异型盾构机二类，其中异型盾构机主要有多圆形、马蹄形和矩形。

　　盾构机选择的意义及要求

　　盾构机是盾构法隧道施工的关键成套设备。盾构机的选择是保证工程项目顺利实施的前提条件与设备保障。盾构机的选择除满足隧道断面形状与外形尺寸外，主要包括盾构机种类、性能、配套设备、辅助工法等。

　　盾构选择思路

　　盾构机的选择主要根据工程地质与水文地质条件、隧道断面形状、隧道外形尺寸、隧道埋深、地下障碍物、地下构筑物、地面建筑物、地表隆沉要求等，经过技术、经济比较后确定。

　　盾构机选择原则

　　盾构机的选择原则主要有：适用性，技术先进性，经济合理性。

　　1．适用性原则

　　盾构机的断面形状与外形尺寸适用于隧道断面形状与外形尺寸，种类与性能适用于工程地质与水文地质条件、隧道埋深、地下障碍物、地下构筑物与地面建筑物安全需要、地表隆沉要求等使用条件。若所选盾构机不能充分满足上述使用条件，应增加适用的辅助工法，如压气工法、注浆工法等，以确保开挖面稳定。

　　由于盾构机具有较长的合理使用寿命，可用于多项施工工程，因此应根据使用寿命期内预计的常用使用条件或最不利使用条件选择盾构机，以便具有较广泛的适用性。

　　2．技术先进性原则

　　技术先进性有两方面含义：一是不同种类盾构机技术先进性不同，二是同一种类盾构机由于设备配置的差异与功能的差异而技术先进性不同。

　　选择技术先进的盾构机，一方面为了更好地适应建设单位当前及今后的工程施工要求，提高施工单位的市场竞争力；另一方面在合理使用寿命期内保持技术先进性。

　　技术先进性要以可靠性为前提，要选择经过工程实践验证、可靠性高的先进技术。

　　当前，技术最先进的盾构机是土压平衡式与泥水平衡式盾构机，随着设计与制造技术的不断完善与提高，其适用范围愈加广泛，已成为盾构隧道施工使用最多的盾构机。

　　3．经济合理性原则

　　经济合理性是指：所选择的盾构机及其辅助工法用于工程项目施工，在满足施工安全、质量标准、环境保护要求和工期要求的前提下，其综合施工成本合理。

　　各种盾构机对地质条件的适用性

　　根据当前盾构机的技术水平，各种盾构机对地质条件的适用性如表2K313022所示。

　　盾构机对地质条件的适用性一览表 表2K313022