盾构施工端头加固技术讲座

❖ 由于盾构吊装或拆卸时，重型吊机往往作用 在端头位置，为防止重型机械作用在软弱土 体上起吊时发生失稳、坍塌，或对已成形隧 道安全造成不利影响，对地表的软弱地层进 行加固。
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4、周边建、构筑物安全
❖ 当端头有房屋、管线和道路时，必须采取保 护措施，如果具备改移条件的，尽量改移， 对于房屋一定要进行鉴定，并进行录像、拍 照等获取第一手资料。
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❖ 3、所影响区域的地面、地下建筑物、构筑物、 公众设施、地下管线等。通过实地调查了解， 并与相关单位密切联系，以控制沉降量和制 定相应监护措施。（危房的鉴定工作）。
❖ 4、非正常性的地下水来源 非正常性的地下水源对洞口土体稳定不利， 会引起土体流失。主要是由于地下上下水道 管线破裂及非正常的地面排水系统所致。要 提前发现并及时封堵。
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5、经济性
❖ 加固长度、宽度、加固方法的选择，还必须 考虑经济合理，加固方法是否风险性过大， 或过于保守，加固范围过大，等等。目前大 多数的承包商往往在端头加固的一项的报价 较低，如何采取经济合理、安全可靠的加固 方法，是我们共同面对的一个课题。
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二、加固前的准备工作 环境调查
❖ 盾构始发或到达前，必须充分理解工作井洞 口周围地层的土质情况，掌握各层土的主要 物理力学性能指标。根据各种土层的特性， 认真分析不同的施工方法，预测可能发生出 洞和进洞施工时的复杂变化，对于盾构工作 井施工期间所引起洞口周围的变化更是不能 掉以轻心，必须认真分析和检查，避免因此 而导致施工险情及不利于工程质量局面的情 况发生。
盾构施工端头加固技术
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前言
❖ 端头加固的概念。是盾构始发、到达技术的 一个重要组成部分，端头加固的成功失败直 接影响到盾构能否安全始发、到达。而盾构 始发、到达是最容易发生事故的，端头加固 的失败又是造成事故多发的最主要原因。因 此，合理选择端头加固施工工法，是保证盾 构顺利施工的非常重要的环节。
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❖ （1）渗透注浆：浆液在压力作用下，渗入土 的孔隙和岩石裂隙中，将孔隙中自由水和空 气排挤出去，但不改变土体结构和原状。浆 液凝固后将土颗粒粘结在一起，使土层的抗 压强度和抗渗性提高，只适用于中砂以上的 砂性土和有裂隙的岩石。固结状态是球形。
❖ （2）劈裂注浆：浆液在较高压力作用下，劈 入土层（通常土颗粒粒径小于0.01mm）， 浆液的劈裂路线呈纵横交叉的脉状网络。固 结形态呈扁平球体和板状固结。
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调查方法
❖ 1、除了工程地质勘探报告外，采用补充勘探 的方法对端头土体的以下特性进行了解：土 体强度（c、Φ、N值）、渗透系数（水平、 竖直），土质情况（砂粒、粘粒、粉粒含量）
❖ 2、盾构工作井施工期间暴露的全断面土体情 况，观察和详细了解，掌握土壤分类分层的 确切位置，为盾构进、出洞施工方案提供可 靠的工程地质依据。
❖ 与一般地基加固的不同之处是不仅仅要有强 度要求，还要有抗渗透性要求。
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1、控制地表沉降，端头不坍塌。
❖ 始发、到达前往往需要凿除洞口井壁的 混凝土，割断钢筋，以满足盾构顺利进 出洞，而洞口的井壁混凝土有时要达到 800mm或更厚，凿除时间长，要避免凿 除过程发生坍塌，更要避免因开挖面暴 露时间过长而坍塌或造成过大地表沉降。
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❖ 5、洞口处的地下障碍物 ❖ 如桥台、木桩、钢筋混凝土桩、回填的大石
块、废钢材等。这些障碍物埋深大小不等， 如果在盾构通过的位置上，则必须人工进入 盾构开挖面将其排除。遇到形状大、重量重、 长度长的障碍物，地面挖孔人工处理困难的， 还需在开挖后人工进仓处理。
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加固体设计还要考虑的因素
❖ （1）加固体强度不能过高，主要考虑到盾构 机刀盘的配置，能否保证盾构机顺利切割加 固体。
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2、控制水土流失。
❖ 盾构始发进入加固体，或盾构到达穿Leabharlann Baidu加固 体时，在含水量较高、水平渗透系数大的含 砂层、卵石层等地层，盾构进出洞容易造成 水土流失。
❖ 采用泥水盾构时，泥水压力的作用也会使加 固体发生水土流失，导致无法达到泥水平衡 状态，如果土体不具备一定强度，很容易坍 塌。
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3、重型机械作用时土体的承载力
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❖ （3）压密注浆： ❖ 用一定的压力注入粘稠的不易流动的浆液取
代并挤压周围土体，凝固形状多为柱体或球 体占据一定的空间，同时压密土体。 ❖ 对于注浆加固，由于不能形成高强度土体， 作为惯用的计算方法，是以改良后地基的抗 剪阻力阻挡拆除临时墙时有可能进入竖井的 土块的计算模型来研究的。
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盾构始发注浆加固计算模型
盾构机
C p
C
注浆范围
p: 侧压力 c：粘着力 t：改良土厚度
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❖ 2、旋喷桩、搅拌桩施工
❖ 由于采用旋喷桩、搅拌桩可以获得均质、高 强度的加固体，因此，可以通过土质和结构 力学计算，确定加固土体厚度。
ln R R t H t ln
2c 2c
❖ C：加固体凝聚力 ❖ R：到塑性范围外的距离 ❖ H：隧道中心深度 ❖ γt：土比重
❖ （2）加固土体的抗渗性能。 抗渗指标、 水流量
❖ （3）承载能力要求：要保证盾构机吊装的地 基承载力。
❖ （4）盾构类型，泥水or土压
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三、几种主要端头加固 方法的原理及计算
❖ 1、注浆加固：将浆液注入地层改善地基强度 和止水性。该方法对强度的改良有限，主要 是增强凝聚力，注浆材料的种类多种多样， 按浆液固结状态分类主要有填充注浆、渗透 注浆、劈裂注浆、压密注浆等。
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塑性领域 改良断面的研究
❖ 将加固体看作是作用竖井挡土墙支撑的圆板 来进行结构计算，确定加固体宽度t。
❖ 水平土压力考虑为静态土压力或主动压力， 水压以调查结果为主，砂土中进行水土分算， 透水性差的粘土进行水土合算。
W
p
pw
土压
水压
n
W=p + p w
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❖ σmax=±β*w*r2/t2≤σt/k1 ❖ β=3/8*（3+μ）
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❖ 一、端头加固的目的 ❖ 二、端头加固方案确定前的准备工作 ❖ 三、几种主要端头加固方法的原理及计
算 ❖ 四、端头加固的施工方法及其适用性 ❖ 五、端头加固效果检测 ❖ 六、事故多发因素 ❖ 七、监理在端头加固中应做的工作
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一、端头加固目的
❖ 改良端头土体，提高端头土体强度，堵塞颗 粒的间隙和地层的水，确保盾构机始发和到 达的安全。