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【2016年】盾构掘进地层变形原因分析与施工控制【工程建筑论文】
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3秒自动关闭窗口　　盾构施工中地层变形的条件原因主要是哪些？
　　条件因素主要有：覆土厚度、盾构直径、隧道线形、衬砌背后间隙、衬砌种类等。【】 责任编辑：cj
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　　3、本网站欢迎积极投稿。2014一级建造师教材《市政工程》-盾构法施工地层变形控制措施-考试教材-一级建造师-中业教育
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2014一级建造师教材《市政工程》-盾构法施工地层变形控制措施
&&&责任编辑：张博
　　已经公布，准备参加的考生抓紧时间按照教材复习考试内容了，中业教育整理教材陆续上传。　　1 K 4 1 3 0 3 S 盾构法施工地层变形控制措施　　本条以密闭式盾构为主简要介绍盾构施工地层变形其控制措施。　　一 、 近接施工与近接施工管理　　( 1 ) 新建 盾构隧道穿越或邻近既有地下管线、交通设施、建 ( 构)筑 物 ( 以下简称既　　有结构物)的施工被称为近接施工。　　在 城 市中近 接 施工不 可 避 免 ，且随　　着地下空间的开发利用会日益增多。　　因此，盾构施工必须 考 虑 控 制 影响　　区域的地层变形，采取有效的既有　　结构物保护措施。　　( 2 ) 近接施工管理：　　1) 盾构近接施工会引发地层变　　形 ，对 既有结构物会造成不同 程度　　的有害影响 ;因此有必要 采取 系统　　性措施 控制地层变形以保护既有结　　构物。首 先，应详细调查工程条件、　　地质条件、环 境 条 件 ( 即既有结构　　物现况与安全要求)，在调查的基础　　上进行分析与预测、制定防护措施;　　其 次，制 定 专 项 施 工 方 案 ;最 后 ，　　施工过程中通过监控量测反馈指导　　施工而确保既有结构物安全。　　2) 近 接 施工管理 流 程如图　　1K 所示。　　3 ) 近接施工的管理措施：　　①盾构掘进 引起的周边地 层变　　形 状 态 及其原 因 ，包 括 ：变形程度　　与主要原因之 间 的 关 系、对既有结　　构物承载能力的影响程度。　　②预 测 盾构掘进 引起地层变形　　的解析方法，预测 对 既有 结构物影　　响的解析模型。　　③ 减 小 地层变形与防止对 既有　　结 构物影响措施的选 择 ，及其与工　　程条件、地质 条 件 和环境条 件相 适　　应措施的确定方法。　　④监控量测管理系统、监测项目、　　监 测 施 細 数 据 的 反 馈 施　　二、地层变 形与既有结构物变　　位及变形　　(一0 地层变形原因　　地层度形的主要原因大致分为条件因素和直接原因两类。　　( 1 ) 秦件因素主要有： 覆土厚度、盾构直径、隧道线形、衬砌背后间隙、衬砌种类等。　　(2) k 接原因由盾构掘进引发，主要有开挖面失稳、地下水位降低、推力过大、频繁　　纠偏、洞体土层失稳、盾体与洞体的摩擦力、衬砌背后产生间隙、注浆压 力、衬砌变形、　　衬砌漏水等。虽然地层变形的直接原因有很多，但大体可分为以下4 类 ：　　1 ) 地 层应力释放产生的弹塑性变形，导致地层反力降低;　　2) 土压增大产生的压缩变形，导致垂直土压增大或地层反力降低;　　3 ) 附加土压产生的弹塑性变形，导致作用土压增大;　　4 ) 伴随土的物理性能变化产生的弹塑性变形以及徐变变形，导致地层承载能力降低。　　(二)地层变形机理　　( 1 ) 盾构掘进通过某一断面的地层变形时间曲线与盾构掘进过程中所处位置相关。如　　图 1K所 示 ，某一断面地层变形的变形-时间曲线划分为5 个阶段，各阶段变形原　　因不同，变形机理各异。　　隆 ?　　( 2 ) 某一断面地层变形的第1 阶段：发生在盾构到达该断面之前，主要表现为地下水　　位降低产生固结沉降。第 2 阶段: 盾构通过该断面前，若 盾构 控 制 土压 ( 泥水压)不足或　　过大，则开挖面正前方土体弹塑性变形引起地层沉降或隆起。第 3 阶段：发生在盾构通过　　该断面时，由于超挖、纠偏、盾构外周与周围土体的摩擦等原因而发生地层沉降或隆起。　　第 4 阶段; ： 盾构通过该断面后产生的弹塑性变形;若衬砲背后与洞体的空隙填充不及时造　　成地层应力释放，则土体的弹塑性变形引起地层沉降 ;若衬砌背后的填充注浆压力过高，　　则附加土压引发地层隆起。第 5 阶段：盾构通过该断面后长时间地发生后续沉降，主要由　　于盾构掘进造成的地层扰动、松弛等引起，在软弱黏性土地层中施工表现最为明显，而在　　砂性土或密实的硬黏性土中施工基本不发生。　　(三)既有结抅物变形与变位　　( 1 ) 盾构掘进产生地层变形的同时，既有结构物的外力条件或承载能力发生变化。　　( 2 ) 外力条件或承载能力的变化使得既有结构物发生沉降、 倾斜、 断面变形等变位与变形　　现象， 其变位与变形的程度取决于工程条件、地质条件与既有结构物构造特征。这里，工程条　　件主要是指隧道线形、近接施工区间的长度、 是否采取隔离措施等;地质条件是指既有结构物　　与隧道之间地层的物理力学参数; 既有结构物构造特征主要包括断面形状、 强度、 变形特性。　　三、盾构掘进地层变形控制措施　　由于盾构掘进地层变形各阶段的机理不同，因此必须有针对性地采取控制措施。　　(一)前期沉降控制　　( 1 ) 前期沉降控制的关键是保持地下水压。　　( 2 ) 保持地下水压措 施：　　1) 合 理 设 定 土压 ( 泥水压)控制值并在掘进过程中保持稳定，以平衡开挖面土压与　　水压。　　2) 保持 开 挖 面 土压 ( 泥水压)稳定的前提条 件 ：对于土压式盾构是泥土的塑流化改　　良效果，应根据地层条件选择适宜的改良材料与注入参数;而对于泥水式盾构则是泥浆性　　能 ，应根据地层条件选择适宜的泥浆材料与配合比。　　3 ) 防止地下水从刀盘主轴密封、铰接密封、盾尾以及拼装好的衬砌结构渗入。为 此，　　应保持盾构刀盘驱动、铰 接 、盾尾等部位密封完好，保证盾尾密封油质注入压力与注入　　量 ，管片密封与拼装质量满足规范要求。　　4) 土压式盾构在地下水位高且渗透性好的地层掘进时，采取有效的防喷涌措施，以　　防止地下水从螺旋输送机涌入。　　(二)开 挖 面 前 沉降 ( 隆起)控制　　( 1 ) 开 挖 面 前 沉降 ( 隆起)控 制的主 要 措 施 是 土压 ( 泥水压)管理，真正实现土压　　(泥水压)平 衡 。　　( 2 ) 通常采取的措施有：　　1) 合 理 设 定 土压 ( 泥水压)控制值并在掘进过程中保持稳定，以平衡开挖面土压与　　水压。　　2 ) 保持 开 挖 面 土压 ( 泥水压)稳定的前提条件 ：同 1 K 413 0 3 5 中三、(一)(2) 2)　　3 ) 加强排土量控制。　　4 ) 对 于土压式盾构，必要时还应对盾构推力、推进速度、刀盘扭矩等盾构参数进行　　控制。　　(三)通 过 时 沉 降 ( 隆起)控制　　通 过 时 沉 降 ( 隆起)控制措施主要有2 种 ：　　( 1 ) 控制好盾构姿态，避免不必要的纠偏作业。出现偏差时，应 本 着 “勤 纠 、少 纠 、　　适度”的原则操作。在较硬地层中掘进的场合，纠偏时或曲线掘进时需要超挖，应合理确　　定超挖半径与超挖范围，尽可能减少超挖。　　(2) 土压式盾构在软弱或松散地层掘进时，盾构外周与周围土体的黏滞阻力或摩擦力　　较大时， 应采取注浆减阻措施。　　(四)尾 部 空隙 沉降 ( 隆起)控制　　尾 部 空隙 沉降 ( 隆起)控制的关键是采用适宜的衬砲背后注浆措施，主要有：　　( 1 ) 用 同步注浆方式， 及时填充尾部空隙。　　( 2 ) 根据地质条件、工程条件等因素，合理选择单液注浆或双液注浆，正确选用注浆　　材料与配合比，以便拼装好的衬砌结构及时稳定。　　( 3 ) 加强注浆量与注浆压力控制 。　　( 4 ) 及时进行二次注浆。　　(五) ; 后续沉降控制　　后续沆降主要在软弱黏性土地层中施工时发生，主要控制措施是：　　( 1 ) 盾构掘进、纠偏、注浆等作业时，尽可能减小对地层的扰动。　　( 2 ) 若后续沉降过大不满足地层沉降要求，可采取向特定部位地层内注浆的措施。　　四、蚨有结构物保护措施　　(一) ! 按实施对象划分近接施工中既有结构物保护措施　　( 1 ) 貭构施工措 施;　　( 2 ) 対既有结构物采取措 施 ;　　(3) jt构隧道与既有结构物之间采取措施。　　(二)盾构施工措施　　盾构施工措施，主要是控 制地层变形，同时减少 对地 层 的 扰动 ( 详 见 1 K 4 1 3 0 3 5 中　　三)。　　(三)对既有结构物采取的措施　　对既有结构物采取的措施通常有结构物加固、下部基础加固及基础托换三类。结构物　　加固包括墙体加固、增设闭合框架加固、增加支撑等方式，以增强结构物本身抵抗变形的　　能力。下部基础加固有加固桩、网状桩和锚杆等方法，以提高结构基础的抗变形能力。基　　础托换是用新的基础结构替换受施工影响的结构物下部基础。　　(四)i新建隧道与既有结构物之间采取的措施　　新建_ 道与既有结构物之间采取的措施主要有三种：　　( 1 ) 盾构隧道 周围地 层 加 固 (如 图 1 K所 示); *　　( 2 ) 既有结构物基础地层加 固 ;　　( 3 ) 隔断盾构掘进地层应力与变形。　　1. 盾构隧道周围地层加固　　盾构隧道周围地层如固的其目是提高周围土体强度，以减小盾构掘进时对周围地层的　　扰动，使加固区以外的地层不产生松弛， 从而保护既有结构物。通常采用的方法有：注浆　　加固、高压喷射搅拌等。　　2. 既有结构物基础地层加固　　既有结构物基础地层加固，是以提高结构物埤基承载力、减小结构物地基变形为目　　的。通常采用的方法同样 是 ：注浆加固、高 压 搅 拌 等 。　　3. 隔断盾构掘进地层应力与变形　　隔断盾构掘进地层应力与变形，就是在盾构隧道与既有结构物之间构筑刚性好的构造　　体 ，以隔断地层变形对既有结构物的影响。通常的方法就是在盾构隧道与结构物之间施作　　隔断桩，具体可选用高压旋喷桩、钢管桩、柱桩、连续墙等形式。　　【案 例 1K413035】　　1. 背景　　某地铁隧道盾构法施工，隧道穿越土层有黏土、粉 土 、细砂、小粒径砂卵石 、含有　　上层滞 水，覆 土厚 度 8 ?1 4 m ，采用土压平衡盾构施工。施工项目部依据施工组织设计　　在具备 始发条件后开始隧道施工，掘 进过程中始终按施工组织设计 规 定的各项 施工参　　数执行。　　施工过程中发生以下事 件 ：　　事件一：拆除始发工作井洞口围护结构后发现洞口土体渗水，洞口土体加固段掘进时　　地表沉降超过允许值。　　事件二 ：在细砂、砂卵石地层中掘进时，土压计显示开挖面土压波动较大;从螺旋输　　送机排出的土砂坍落度较低。　　2 . 问题：　　( 1 ) 施工 项 目 部依据施工组织设计 开 始 隧 道 施工是 否 正 确 ?如 不 正 确 ，写出正确　　做法 。　　( 2 ) 掘进过程中始终按施工组织设计规定的各项施工参数执行是否正确?如不正 确，　　写出正确做法。　　( 3 ) 分析事件一发生的主要原因以及正确的做法。　　( 4 ) 分析事件二发生的主要原因以及应采取的对策。　　3. 参考答案　　( 1 ) 不正确。根 据 住房 和 城乡 建 设部《 危险 性 较大的 分部分项工程安 全管理办 法 》　　( 建 质 [ 号)的 规定，盾构工程属于危险性较大的分部分项工程，开工前施工单　　位必须编制专项施工方案，并应组织专家对专项方案进行论证。　　( 2 ) 不正确。首 先 ，在 初 始掘 进过程中应 根 据 收集的 盾构掘 进 数据( 推力 、刀盘扭　　矩等)及地层变形量测量数据，判 断 土 压 ( 泥 水 压 )、注 浆 量、注浆压力等设定值是否　　适 当 ，及时 进行 调整，并 通过测量 盾构 与衬 砌 的 位 置 ，及 早把握 盾构掘 进方向控 制 特　　性 ，为正常掘进控制提供# 据 。其 次 ，由于掘 进过程中地层 条 件 、覆土厚度等差 异 很　　大 ，应根据实际 情况适时调整施工参数。最 后 ，根 据 反 馈 的监控 量 测 数据及 时 调整相　　关的施工参数 。　　( 3 ) 事件一发生的主要原因是洞口土体加固效果不满足要求。正确做法 是 :　　1 ) 根据地质条件、地下水 位、盾构种类与外形尺寸、覆 : t 深 度及施工环境 条件 等，　　明确加固目的后，合 理 确 定 加 固 方 法与加 固 范 围 ;本 案 例 的 加 固 目的，既要加固又应　　止 水 。　　2) 拆除洞口围护结构前要确认洞口土体加固效果，必要时进行补注浆加固。　　( 4 ) 事件二发生的主要原因是塑流化改良效果欠佳。应采取的对策主要有：　　1) 选择适宜的改良材料，并适当提高添加比例。　　2) 开挖面土压波动大的情况下，开挖面一般不稳定，此时应加强出土量管理。　　相关推荐：||　　2014年一级建造师考试有备无患，，对中业教育有更加深入的了解!针对2014年一建考试中业教育讲师进行详细讲解和深度剖析，帮助考生更加容易的考高分。
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简介：论文范文 题目：盾构掘进地层变形原因分析与施工控制 编辑：司马小 关键词: 盾构; 地层变形; 掘进参数 北京地铁在5号线施工中首次采用盾构法进行地铁区间隧道的掘进, 下穿城市中心区域, 在这些区域中有很多是老旧城区和中心商业区, 对于地层变形和地面沉降的控制要求极为严格, 因此很有必要对盾构掘进过程中地层变形和地面沉降的规律进行细致分析,并采取相应的施工方法与技术措施进行控制, 以满足盾构施工过程中的环境要求..
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