市政轨道交通和隧道工程：成为市政工程造价员的零基础成长指南

2023-08-27 理论教育版权反馈

【摘要】：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。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，对道路交通影响较小。1）盖挖法施工时，混凝土结构水平施工缝的处理较为困难。盖挖法每次分部开挖与浇筑或衬砌的深度，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。

1.深基坑支护结构的施工要求

（1）围护结构的类型，见表3-6。

表3-6 围护结构的类型

（2）支撑体系的形式和特点。在深基坑的施工支护结构中，常用的支撑系统按其材料可分为现浇钢筋混凝土支撑体系和钢支撑体系两类，其形式和特点见表3-7。

表3-7 两类支撑体系的形式和特点

（3）支撑体系的布置形式。支撑体系布置设计应考虑以下要求：

1）能够因地制宜合理选择支撑材料和支撑体系布置形式，使其技术经济综合指标得以优化。

2）支撑体系受力明确，能充分协调、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。

（4）基坑变形现象。

1）墙体的变形。

①围护墙体水平变形：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。

②围护墙体竖向变位：在实际工程中，墙体竖向变位量测往往被忽视，事实上由于基坑开挖土体自重应力的释放，致使墙体产生竖向变位，即上移或沉降。

2）地表沉降。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。

2.地下连续墙的施工技术

（1）地下连续墙的优点。其优点主要有：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高效成槽。

（2）地下连续墙的分类与施工技术要点。

1）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。

2）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比重、黏度、含砂率和pH值等主要技术性能指标进行检验和控制。

（3）泥浆的功能。

1）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。

2）携渣作用。在泥浆循环时，能携带土渣一起排出槽外。

3）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。

3.盖挖法施工技术

（1）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，有利于保护邻近建筑物和构筑物。

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，施工空间大。

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，对道路交通影响较小。

（2）盖挖法施工的缺点。

1）盖挖法施工时，混凝土结构水平施工缝的处理较为困难。

2）盖挖逆作法施工时，暗挖施工难度大、费用高。盖挖法每次分部开挖与浇筑或衬砌的深度，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。

4.盾构法施工控制要求

（1）开挖控制。土压式盾构与泥水式盾构的开挖控制内容略有不同。

1）土压（泥水压）控制。

①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。

②地下水压可由钻孔数据正确掌握，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。

③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。

④预备压，用来补偿施工中的压力损失，土压式盾构通常取10～20kPa，泥水式盾构通常取20～50kPa。

2）土压式盾构泥土的塑流化改良控制。

①土压式盾构掘进时，理想地层的土特性是：塑性变形好、流塑至软塑状、内摩擦小、渗透性低。

②选择改良材料要依据以下条件：土质，透水系数，地下水压，水离子电性，是否泵送排土，加泥设备空间（地面、隧道内），掘进长度，弃土处理条件，费用。

③流动化改良控制是土压式盾构施工的最重要因素之一，要随时把握土压仓内土砂的塑性流动性。

3）泥水式盾构的泥浆性能控制。

①泥水式盾构掘进时，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的土压和水压，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式盾构施工的最重要因素之一。

②泥浆性能包括：比重、黏度、pH值、过滤特性和含砂率。

4）排土量控制。

①开挖土量计算。单位掘进循环（一般按一环管片宽度为一个掘进循环）开挖土量Q的计算公式为

式中 Q——开挖土计算体积（m³）；

D——盾构外径（m）；

S_t——掘进循环长度（m）。

当使用仿形刀或超挖刀时，应计算开挖土体积增加量。

②土压式盾构出土运输方法与排土量控制。

a.土压式盾构的出土运输（二次运输）一般采用轨道运输方式。

b.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。

③泥水式盾构排土量控制。泥水式盾构排土量控制方法分为容积控制与干砂量（干土量）控制两种。

a.容积控制方法：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

式中 Q₃——排土体积（m³）；

Q₂——排泥流量（m³）；

Q₁——送泥流量（m³）。

b.干砂量表征土体或泥浆中土颗粒的体积，开挖土干砂量V按下式计算

V=100Q/（Gsω+100）

式中 V——开挖土干砂量（m³）；

Q——开挖土计算体积（m³）；

G_s——土颗粒密度；

ω——土体的含水量（%）。

干砂量控制方法：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=[（G₂-1）Q₂-（G₁-1）Q₁]/（G₁-1）

式中 V₃——排土干砂量（m³）；

V₂——排泥干砂量（m³）；

V₁——送泥干砂量（m³）；

G₂——排泥相对密度；

G₁——送泥相对密度。

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。

（2）注浆控制。

1）注浆量。注浆量除了受浆液渗透和泄漏因素影响外，还受曲线掘进、超挖和浆液种类等因素影响。其计算公式为

Q=Vα

V=π（D²_s-D²₀）v/4

式中 Q——注浆量；

V——计算空隙量；

α——注入率；

D_s——开挖外径；

D₀——管片外径；

v——掘进速度。

注入率是根据浆液特性（体积变化）、土质及施工损耗考虑的比例系数，基于经验确定。

2）注浆压力。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。

（3）盾构隧道的线形控制。随着盾构掘进，对盾构及衬砌的位置进行测量，以把握偏离设计中心线的程度。测量项目包括：盾构的位置、倾角、偏转角、转角及盾构千斤顶行程、盾尾间隙和衬砌位置等。

掘进过程中，主要对盾构倾斜及其位置以及拼装管片的位置进行控制。

盾构方向（偏转角和倾角）修正依靠调整盾构千斤顶使用数量进行。

盾构转角的修正，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。

5.盾构机型的选择

（1）盾构机的种类。

1）按开挖面是否封闭划分，可分为密闭式和敞开式两类。按平衡开挖面土压与水压的原理不同，密闭式盾构机又可分为土压式（常用泥土压式）和泥水式两种。敞开式盾构机按开挖方式划分，可分为手掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式三种。

2）按盾构机的断面形状划分，有圆形和异型盾构机两类。其中，异型盾构机主要有多圆形、马蹄形和矩形。

（2）盾构机的选择。盾构机的选择是保障工程项目顺利实施的前提条件与设备保障。盾构机的选择除应满足隧道断面形状与外形尺寸外，还应考虑盾构机的类型、性能、配套设备、辅助工法等。

盾构机的选择原则主要有：适用性原则、技术先进性原则、经济合理性原则。

市政轨道交通和隧道工程：成为市政工程造价员的零基础成长指南

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