一三年市政公用工程重点复习资料第二部分.doc

市政公用工程重点复习第二部分【案例1K413021】1背景A公司中标某市地铁车站工程。车站为地下双层三跨箱形框架结构，采用明挖顺作法施工，车站主体基坑长度约212m，宽度约21m，基坑平面呈长方形，开挖深度为16m，围护结构标准段为+10001600钻孔桩加三道+609钢支撑。基坑所在位置均为现状道路，基坑长边临近运河，车站围护桩外皮与河堤最近距离约9m,且基坑周边存在多条重要地下管线，基坑安全等级设计定为一级。工程项目部在A公司批准了项目部施工组织设计及安全保证计划等文件后，组织了实施。2问题(1)试分析本工程施工重点和难点(2)简述一级基坑施工安全的主要控制指标(3)给出基坑开挖和基坑支护的主要技术措施3参考答案(1)问题1从背景介绍，本工程施工的重点和难点是施工期间确保运河的河堤安全及航道正常使用；车站主体施工期间加强围护结构刚度和内撑刚度，如采取增大钻孔桩直径和内撑壁厚等措施，以控制基坑变形在设计允许范围内。(2)问题2据有关规范规定，安全等级为一等的标准段基坑变形控制标指应为：最大地表沉降0. 15%H 且30mm;围护结构最大水平位移0.2%H且30mm。 +(3)问题3基坑开挖和基坑支护应采取的主要技术措施基坑开挖前，应对周围管线进行确认，并采取适当的保护措施。对基坑临近河堤上部及下部的杂填土、素填土进行地面注浆加固，可采用单液水泥浆，土体加固体强度应达到0. 30.5 MPa，加固纵向、横向范围应经论证确定。基坑开挖过程中随挖随锚喷桩间混凝土，并按设计位置架设钢管支撑。临近河堤保护段范围，基坑开挖应严格遵循平面分层分步，纵向拉槽开挖，充分考虑空间效应，以控制基坑变形，减少土体开挖对河堤的影响。并对河堤迸行严密监测。加强基坑量测监控，做到信息化施工。基坑开挖至坑底后应及时施作垫层和结构底板。1K413022掌握基槽土方开挖及护坡技术本条文以地铁工程为主，简要介绍明挖基（槽）坑的土方开挖及护坡技术。一、基（槽）坑土方开挖（一）基本规定1基坑开挖应根据支护结构设计、降排水要求，确定开挖方案。2基坑周围地面应设排水沟，且应避免雨水、渗水等流入坑内；同时，基坑也应设置必要的排水设施，保证开挖时通过及时排出雨水；放坡开挖时，应对坡顶、坡面、坡脚采取降排水措施。3软土基坑必须分层、分块、均衡地开挖，分块开挖后必须及时施工支撑。对于有预应力要求的钢支撑或锚杆，还必须按设计要求施加预应力。4基坑开挖过程中，必须采取措施防止开挖机械等碰撞支护结构、格构柱、降水井点或扰动基底原状土。（二）发生下列异常情况时，应立即停止挖土，并应立即查清原因和及时采取措施后，方能继续挖土：1围护结构变形明显加剧。2支撑轴力突然增大。3围护结构或止水帷幕出现渗漏。4开挖暴露出的基底出现明显异常。包括黏性土时强度明显偏低或砂性土层时水位过高造成开挖施工困难时。5围护结构发生异常声响。6边坡出现失稳征兆时。二、护坡技术（一）基坑边（放）坡1地质条件、现场条件等允许时，通常采用敞口放坡基坑形式修建地下工程或构筑物的地下部分。但保持基坑边坡的稳定是非常重要的，否则，一旦边坡坍塌，不但地基受到扰动，影响承载力，而且也影响周围地下管线、地面建筑物、交通和人身安全。2基坑边坡稳定影响因素基坑边坡坡度是直接影响基坑稳定的重要因素。当基坑边坡土体中的剪应力大于土体的抗剪强度时，边坡就会失稳坍塌。其次，施工不当也会造成边坡失稳，主要表现为：(1)没有按设计坡度进行边坡开挖；(2)基坑边坡坡顶堆放材料、土方及运输机械车辆等增加了附加荷载；(3)基坑降排水措施不力，地下水未降至基底以下，而地面雨水、基坑周围地下给水排水管线漏水渗流至基坑边坡的土层中，使土体湿化，土体自重加大，增加土体中的剪应力；(4)基坑开挖后暴露时间过长，经风化而使土体变松散；(5)基坑开挖过程中，未及时刷坡，甚至挖反坡使土体失去稳定性。3基坑放坡要求按是否设置分级过渡平台，边坡可分为一级放坡和分级放坡两种形式。在场地土质较好、基坑周围具备放坡条件、不影响相邻建筑物的安全及正常使用的情况下，基坑宜采用全深度放坡或部分深度放坡。放坡应以控制分级坡高和坡度为主，必要时辅以局部支护结构和保护措施，放坡设计与施工时应考虑雨水的不利影响。当存在影响边坡稳定性的地下水时，应采取降水措施或深层搅拌桩、高压旋喷桩等截水措施。分级放坡时，宜设置分级过渡平台。分级过渡平台的宽度应根据土（岩）质条件、放坡高度及施工场地条件确定，对于岩石边坡不宜小于0. 5m，对于土质边坡不宜小于1Om。下级放坡坡度宜缓于上级放坡坡度。（二）长基坑开挖与过程放坡1地铁车站等构筑物的长条形基坑在开挖过程中通常考虑纵向放坡目的：-是保证开挖，安全防止滑坡(见图1K413022-1)I二是保证出土运输方便。2坑内纵向放坡是动态的边坡，在基坑开挖过程中不断变化，其安全性在施工时往往被忽视，非常容易产生滑坡事故。纵向边坡一旦坍塌，就可能冲断横向支撑并导致基坑挡墙失稳，酿成灾害性事故。上海等地软土地区曾多次发生放坡开挖的工程事故，分析原因大都是由于坡度过陡、雨期施工、排水不畅、坡脚扰动等引起。3应编制开挖方案，慎重确定放坡坡度。在施工期间，特别是雨天必须制定监护与保护措施。上海等地软土地区施工经验表明，降雨可能使土坡的安全系数降低40%50%(见图1K413022-2)，应严密监护，做好坡面的保护工作，必要时可事先在放坡处加固土体，严防土坡失稳。车站基坑纵向放坡较大处，往往是坑外地表纵向差异沉降较大处，土坡越缓，沉降曲线就越平缓。因此，若在土坡附近有需保护的建筑或管线，应减缓该处坡度以减小管线弯曲和建筑物的差异沉降。三、边坡保护（一）基坑边坡稳定措施 1根据土层的物理力学性质确定基坑边坡坡度，并于不同土层处做成折线形边坡或留置台阶。2必须做好基坑降排水和防洪工作，保持基底和边坡的干燥。3基坑边坡坡度受到一定限制而采用围护结构又不太经济时，可采用坡面土钉、挂金属网喷混凝土或抹水泥砂浆护面等措施。4严格禁止在基坑边坡坡顶12m范围堆放材料、土方和其他重物以及停置或行驶较大的施工机械。5基坑开挖过程中，随挖随刷边坡，不得挖反坡。6暴露时间较长的基坑，应采取护坡措施。（=）护坡措施1基坑土方开挖时，应按设计要求开挖土方，不得超挖，不得在坡顶随意堆放土方、材料和设备。在整个基坑开挖和地下工程施工期间，应严密监测坡顶位移，随时分析观测数据。当边坡有失稳迹象时，应及时采取削坡、坡顶卸荷、坡脚压载或其他有效措施。2放坡开挖时应及时作好坡脚、坡面的保护措施。常用的保护措施有：(1)叠放砂包或土袋：用草袋、纤维袋或土工织物袋装砂（或土），沿坡脚叠放一层或数层，沿坡面叠放一层；(2)水泥抹面：在人工修平坡面后，用水泥砂浆或细石混凝土抹面，厚度宜为3050mm，并用水泥砂浆砌筑砖石护坡脚，同时，将坡面水引入基坑排水沟。抹面应预留泄水孔，泄水孔间距不宜大于34m;(3)挂网喷浆或混凝土：在人工修平坡面后，沿坡面挂钢筋网或铁丝网，然后喷射水泥砂浆或细石混凝土，厚度宜为5060mm，坡脚同样需要处理；(4)其他措施：包括锚杆喷射混凝土护面、塑料膜或土工织物覆盖坡面等。【案例1K41302,21背景某市政工程基础采用明挖基坑施工，基坑挖深为5. 5m，地下水在地面以下1.5m。坑壁采用网喷混凝土加固。基坑附近有高层建筑物及大量地下管线。设计要求每层开挖1. 5m，即进行挂网喷射混凝土加固。某公司承包了该工程，由于在市区，现场场地狭小，项目负责人（经理）决定把钢材堆放在基坑坑顶附近；为便于出土，把开挖的弃土先堆放在基坑北侧坑顶，然后再装入自卸汽车运出。由于工期紧张，施工单位把每层开挖深度增大为3. Om,以加快基坑挖土加固施工的进度。在开挖第二层土时，基坑变形量显著增大，变形发展速率越来越快。随着开挖深度的增加，坑顶地表面出现许多平行基坑裂缝。但施工单位对此没有在意，继续按原方案开挖。当基坑施工至5m深时，基坑出现了明显的坍塌征兆。项目负责人（经理）决定对基坑进行加固处理，组织人员在坑内抢险，但已经为时过晚，基坑坍塌造成了多人死亡的重大事故，并造成了巨大的经济损失。2问题(1)按照建筑基坑支护技术规程JGJ 120-99，本基坑工程侧壁安全等级应属于哪一级？(2)本工程基坑应重点监测哪些内容？当出现本工程发生的现象时，监测工作应做哪些调整？(3)本工程基坑施工时存在哪些重大工程事故隐患？(4)项目负责人（经理）在本工程施工时犯了哪些重大错误？3参考答案(1)问题1基坑工程具有地域性，许多地区对基坑的分类做了规定。建筑基坑支护技术规程JG 120-1999第3.1.3条对基坑侧壁安全等级做了如表1K413022所示规定：本工程基坑周围有高层建筑和大量地下管线，如果支护结构破坏、土体失稳或过大变形对周边环境影响很严重，因此，基坑侧壁安全等级应定为一级。(2)问题2基坑开挖卸裁必然引起基坑侧壁水平位移，基坑侧壁水平位移越大，坑后土体变形越大。过大的侧壁水平位移必然会造成建筑物沉降及管线变形。因此，任何环境保护要求高的基坑，侧壁水平位移都是监测的重点。本工程基坑周围建筑物及地下管线是基坑环境保护的主要内容，其变形也应该是基坑监测的重点。本工程地下水位在坑底以上，必须采取降水措施。施工时需要监测地下水位，因此，地下水位也应该是监测的重点。另外，地下水中的承压水对基坑的危害很大，尤其要注意接近坑底的浅层承压水对基坑的影响。如果承压水上面有不透水层，随着基坑开挖，当承压水层上部土重不能抵抗承压水水头压力时，基坑坑底会出现突然的隆起，极容易引起基坑事故。如果坑底存在承压水层时，坑底隆起也是基坑监测的重点内容。但由于基坑开挖施工，直接监测坑底隆起并不容易，可以通过监测埋设在坑底的立柱的上浮来间接监测坑底隆起。当基坑变形超过有关标准或监测结果变化速率较大时，应加密观测次数。当有事故征兆时，应连续监测。本工程应加密观测次数，如果变形发展较快应连续监测。(3)问题3本工程施工中存在的重大事故隐患：不按设计要求加大每层开挖深度是引发事故的主要原因之一，基坑设计单位都应该根据其设计时的工况对施工单位的基坑开挖提出要求，不按设计要求施工，在施工时超挖极容易引起基坑事故。在基坑顶大量堆荷是引发基坑事故的另一重要原因，背景介绍未提及考虑这些荷载的安全性设计验算，因此本工程把大量钢材及弃土堆集于坑顶也是重大事故隐患。(4)问题4对于基坑变形量显著增大，变形发展速率越来越快现象，施工单位应该对基坑进行抢险，对基坑做必要的加固和卸载；并且应调整设计和施工方案。基坑危险征兆没有引起注意，仍按原方案施工是施工项目负责人（经理）一大失误。当基坑变形急剧增加，基坑已经接近失稳的极限状态，种种迹象表明基坑即将坍塌时，项目负责人（经理）应以人身安全为第一要务，人员要及早撤离现场。组织人进入基坑内抢险，造成人员伤亡是项目负责人（经理）指挥的一个重大错误。1K413023熟悉地基加固处理方法本条文以地铁工程为主简要介绍明挖基（槽）坑地基加固处理技术。一、地基加固处理作用与方法选择（一）地基加固处理作用1提高地基的承载能力，满足设计要求；以保证拟建或邻近结构不致发生超过允许的沉降。2提高土体的强度和土体的侧向抗力，减少围护结构位移，以保证围护结构或邻近结构不致发生超过允许的位移。（二）方法选择1-换填材料加固处理法，以提高地基承载力为主，适用于较浅基坑，方法简单操作方便。2采用水泥土搅拌、高压喷射注浆、注浆或其他方法对地基掺入一定量的固化剂或使土体固结，以提高土体的强度和土体的侧向抗力为主，适用于深基炕。二、常用方法与技术要点（一）注浆法1-注浆法是利用液压、气压或电化学原理，通过注浆管把浆液均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式，赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置，经人工控制一定时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能好和化学稳定性良好的“结石体”。2注浆法所用的浆液是由主剂（原材料）、溶剂（水或其他溶剂）及各种外加剂混合而成。通常所提的注浆材料是指浆液中所用的主剂。外加剂可根据在浆液中所起的作用，分为固化剂、催化剂、速凝剂、缓凝剂和悬浮剂等。注浆材料有很多，其中，水泥浆材是以水泥浆液为主的浆液，适用于岩土加固，是国内外常用的浆液。3在地基处理中，注浆工艺所依据的理论主要可分为渗透注浆、劈裂注浆、压密注浆和电动化学注浆四类；其应用条件见表1K413023。不同注浆法的适用范围 表IK413023 注浆方法 适用范围 渗透注浆 只适用于中砂以上的砂性土和有裂隙的岩石 劈裂注浆 适用于低渗透性的土层 常用于中砂地基，黏土地基中若有适宜的排水条件也可采用。如遇排水困难而可能在土体 压密注浆 中引起高孔隙水压力时，这就必须采用很低的注浆速率。挤密注浆可用于非饱和的土体，以 调整不均匀沉降以及在大开挖或隧道开挖时对邻近土进行加固 电动化学注浆 地基土的渗透系数k10-4 cm /s只靠一般静压力难以使浆液注入土的孔隙的地层 4注浆法可以采用两种溶液（如水泥浆和水玻璃）混合的方式控制浆液凝胶时间。施工方法可以分为以下三种形式：(1) -种溶液一个系统方式将所有的材料放进同一箱子中，预先做好混合准备，再进行注浆，这适合于凝胶时间较长的情况。(2)两种溶液一个系统方式将A溶液和B溶液预先分别装在各自准备的不同箱子中，分别用泵输送，在注浆管的头部使两种溶液会合。这种在注浆管中混合进行灌注的方法，适用于凝胶时间较短的情况。作为这种方式的变化，有的方法分别将准备在不同箱子中的A溶液和B溶液送往泵中前使之混合，再用一台泵灌注。另外，也有不用Y字管，而仍只用上述一个系统方式将A溶液和B溶液交替注浆的方式。(3)两种溶液两个系统方式将A溶液和B溶液分别准备放在不同的箱子中，用不同的泵输送，在注浆管（并列管、双层管）顶端流出的瞬间，两种溶液就汇合而注浆。这种方法适用于凝胶时间是瞬间的情况。也有采用在注浆A溶液后，继续灌注B溶液的方法。具体应该采取哪种方法，应该根据注浆的目的确定。（二）水泥土搅拌法1水泥土搅拌法适用于加固饱和黏性土和粉土等地基。它利用水泥（或石灰）等材料作为固化剂通过特制的搅拌机械，就地将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基土强度和增大变形模量。根据固化剂掺入状态的不同，它可分为浆液搅拌和粉体喷射搅拌两种。前者是用浆液和地基土搅拌，后者是用粉体和地基土搅拌。目前，喷浆型湿法深层搅拌机械在国内常用的有单轴、双轴、三轴及多轴搅拌机，喷粉搅拌机目前仅有单轴搅拌机一种机型。2水泥土搅拌法加固软土技术具有其独特优点：(1)最大限度地利用了原土；(2)搅拌时无振动、无噪声和无污染，可在密集建筑群中进行施工，对周围原有建筑物及地下沟管影响很小；(3)根据上部结构的需要，可灵活地采用柱状、壁状、格栅状和块状等加固形式；(4)与钢筋混凝土桩基相比，可节约钢材并降低造价。水泥固化剂一般适用于正常固结的淤泥与淤泥质土（避免产生负摩擦力）、黏性土、粉土、素填土（包括冲填土）、饱和黄土、粉砂以及中粗砂、砂砾（当加固粗粒土时，应注意有无明显的流动地下水，以防固化剂尚未硬结而遭地下水冲洗掉）等地基加固。石灰固化剂一般适用于黏土颗粒含量大于20%，粉粒及黏粒含量之和大于35% ，黏土的塑性指数大于10，液性指数大于0.7，土的pH为4一8，有机质含量小于11%，土的天然含水量大于30%的偏酸性的土质加固。3水泥土搅拌法施工步骤由于湿法和于法的施工设备不同而略有差异，具体见图1K413023-1、图1K413023-2。其主要步骤应为：图1K413023-1喷浆型深层搅拌桩施工顺序(1)搅拌机械就位、调平；(2)预搅下沉至设计加固深度；(3)边喷浆（粉）、边搅拌提升直至预定的停浆（灰）面；(4)重复搅拌下沉至设计加固深度(5)根据设计要求，喷浆（粉）或仅搅拌提升直至预定的停浆（灰）面；(6)关闭搅拌机械。在预（复）搅下沉时，也可采用喷浆（粉）的施工工艺，但必须确保全桩长上下至少再重复搅拌一次。（三）高压喷射注浆法1由于高压喷射注浆使用的压力大，因而喷射流的能量大、速度快。当它连续和集中地作用在土体上，压应力和冲蚀等多种因素便在很小的区域内产生效应，对从粒径很小的细粒土到含有颗粒直径较大的卵石、碎石土，均有巨大的冲击和搅动作用，使注入的浆液和土拌合凝固为新的固结体。2实践表明，本法对淤泥、淤泥质土、流塑或软塑黏性土、粉土、砂土、黄土、紊填土和碎石土等地基都有良好的处理效果。但对于硬黏性土，含有较多的块石或大量植物根茎的地基，因喷射流可能受到阻挡或削弱，冲击破碎力急剧下降，切削范围小或影响处理效果。而对于含有过多有机质的土层，其处理效果取决于固结体的化学稳定性。鉴于上述几种土的组成复杂、差异悬殊，高压喷射注浆处理的效果差别较大，应根据现场试验结果确定其适用程度。对于湿陷性黄土地基，也应预先进行现场试验。3高压喷射有旋喷（固结体为圆柱状）、定喷（固结体为壁状）和摆喷（固结体为扇状）等三种基本形状，它们均可用下列方法实现(图1K413023-3)；(1)单管法：喷射高压水泥浆液一种介质；(2)双管法：喷射高压水泥浆液和压缩空气两种介质；(3)三管法：喷射高压水流、压缩空气及水泥浆液等三种介质。图1K413023-3喷射注浆法施工工艺流程（a）单管法，(b)双管法，(c)三管法由于上述三种喷射流的结构和喷射的介质不同，有效处理长度也不同，以三管法最长，双管法次之，单管法最短。实践表明，旋喷形式可采用单管法、双管法和三管法中的任何一种方法。定喷和摆喷注浆常用双管法和三管法。4高压喷射注浆的施工参数应根据土质条件、加固要求通过试验或根据工程经验确定，并在施工中严格加以控制。单管法及双管法的高压水泥浆和三管法高压水的压力应大于20MPa。高压喷射注浆的主要材料为水泥，对于无特殊要求的工程，宜采用强度等级为32.5级及以上的普通硅酸盐水泥。根据需要可加入适量的外加剂及掺合料。外加剂和掺合料的用量，应通过试验确定。水灰比通常取0. 81.5，常用为1O。5高压喷射注浆的全过程为钻机就位、钻孔、置入注浆管、高压喷射注浆和拔出注浆管等基本工序。施工结束后应立即对机具和孔口进行清洗。在高压喷射注浆过程中出现压力骤然下降、上升或冒浆异常时，应查明原因并及时采取措施。1K413024熟悉工程降水方法明挖基坑或暗挖（人工）隧道施工均需降低地下水，保证证安全施工。本条文简要介绍常见的降水方法及选择条件。一、降水方法选择（一）基本要求1-当地下水位高于基坑开挖面，需要采用降低地下水方法疏干坑内土层中水。疏干水有增加坑内土体强度的作用，有利于控制基坑围护结构变形。在软土地区基坑开挖深度超过3m，一般就要用井点降水。开挖深度浅时，亦可边开挖边用排水沟和集水井进行集水明排。2当基坑底为隔水层且层底作用有承压水时，应进行坑底突涌验算，必要时可采取水平封底隔渗或钻孔减压措施，保证坑底土层稳定。当坑底含承压水层上部土体压重不足以抵抗承压水水头时，应布置降压井降低承压水水头压力，防止承压水突涌，确保基坑开挖施工安全。3。当因降水而危及基坑及周边环境安全时，宜采用截水或回灌方法。（二）工程降水有多种技术方法，可根据土层情况、渗透性、降水深度、周围环境、支护结构种类按表1K413024选择和设计。井点降水方法的选用 表1K413024 渗透系皴 降水深度 降水方法 适用地层 地下水类型 (m，d) ( rn) 潜水 集水明排 黏性土、砂土 二 15 潜水 （粉质）黏土 管井 减压 砂性土，粉土 0.1 20 承压水 二、常见降水方法（一）明沟、集水井排水1当基坑开挖不很深，基坑涌水量不大时，集水明排法是应用最广泛，亦是最简单、经济的方法。明沟、集水井排水多是在基坑的两侧或四周设置排水明沟，在基坑四角或每隔3040m设置集水井，使基坑渗出的地下水通过排水明沟汇集于集水井内，然后用水泵将其排出基坑外(图1K413024-1)。图1K413024-1明沟、集水井排水方法1-排水明沟I 2-集水井， 3-离心式水泵；4-设备基础或建筑物基础边线I 5-原地下水位线；6-降低后地下水位线2排水明沟宣布置在拟建建筑基础边0. 4m以外，沟边缘离开边坡坡脚应不小于0. 3m。排水明沟的底面应比挖土面低0.30. 4m。集水井底面应比沟底面低0. 5m以上，并随基坑的挖深而加深，以保持水流畅通。3明沟、集水井排水，视水量多少连续或间断抽水，直至基础施工完毕、回填土为止。4当基坑开挖的土层由多种土组成，中部夹有透水性能的砂类土，基坑侧壁出现分层渗水时，可在基坑边坡上按不同高程分层设置明沟和集水井构成明排水系统，分层阻截和排除上部土层中的地下水，避免上层地下水冲刷基坑下部边坡造成塌方。l 基坑（槽）开挖采用明沟排水时，应分层下挖，即先进行基坑（槽）的开挖，当开挖到接近地下水位时，在基坑（槽）的适当位置挖设集水井并安装水泵，然后在基坑四周（沟槽一般在中间）开挖临时排水沟，使地下水经排水沟汇集到集水井并由水泵排出，继续开挖排水沟两侧的土，当挖掘面接近排水沟底时，再加探排水沟，盲到基坑（槽）底到达设计标高为止。排水沟底要始终保持比土基面低不小于0.3m 。当坑（槽）面积较大时，可挖设纵横交错的多条临时排水沟。排水沟应以 3 % - 5 的坡度坡向集水井，使地下水不断的流入排水沟，再汇集到集水井，由水泵排除。挖土顺序应从集水井、排水沟处逐渐向远处挖掘，使基坑（槽）开挖面始终不被水浸泡， （二）井点降水1-当基坑开挖较深，基坑涌水量大，且有围护结构时，应选择井点降水方法。即用真空（轻型）井点、喷射井点或管井深入含水层内，用不断抽水方式使地下水位下降至坑底以下，同时使土体产生固结以方便土方开挖。2井点布置应根据基坑平面形状与大小、地质和水文情况、工程性质、降水深度等而定。当基坑（槽）宽度小于6m且降水深度不超过6m时，可采用单排井点，布置在地下水上游一侧；当基坑（槽）宽度大于6m或土质不良，渗透系数较大时，宜采用双排井点，布置在基坑（槽）的两侧，当基坑面积较大时，宜采用环形井点。挖土运输设备出入道可不封闭，间距可达4m，一般留在地下水下游方向。3井点管距坑壁不应小于1. 01. 5m，距离太小，易漏气。井点间距一般为0.81. 6m。集水总管标高宜尽量接近地下水位线并沿抽水水流方向有0.25%0. 5%的上仰坡度，水泵轴心与总管齐平。井点管的入土深度应根据降水深度及储水层所有位置决定，但必须将滤水管埋入含水层内，并且比挖基坑（沟、槽）底深0. 91. 2m，井点管的埋置深度应经计算确定。( 1 ）条状基坑宜采用单排或双排降水井，布置在基坑外缘一侧或两侧，在基坑（沟槽）端部，降水井布置外延长度应为基坑宽度的一倍至两倍，选择单排或双排应预测计算确定。 ( 2 ）面状基坑降水井，宜在基坑外缘呈封闭状布置，距边坡上口 1 -2m ，当面状基坑很小时可考虑单个降水井 ( 4 ）在基坑运土通道出口两侧应增设降水井，其外延长度不少于通道口宽度的一倍 ( 6 ）降水井的布置，可在地下水补给方向适当加密，排泄方向适当减少 三、基坑的隔（截）水帷幕与坑内外降水（一）隔（截）水帷幕1采用隔（截）水帷幕的目的是切断基坑外的地下水流入基坑内部。截水帷幕的厚度应满足基坑防渗要求，截水帷幕的渗透系数宜小于1.010-6 cmS。2当地下含水层渗透性较强、厚度较大时，可采用悬挂式竖向截水与坑内井点降水相结合或采用悬挂式竖向截水与水平封底相结合的方案。3截水帷幕目前常用注浆、旋喷法、深层搅拌水泥土桩挡墙等结构形式。4基坑的隔（截）水帷幕（或可以隔水的围护结构）周围的地下水渗流特征与降水目的、隔水帷幕的深度和含水层位置有关，利用这些关系布置降水井可以提高降水的效率，减少降水对环境的影响。5隔（截）水帷幕与降水井布置大致可分成三种类型，需要依据有关条件综合考虑。（二）隔（截）水帷幕与降水井布置1隔水帷幕隔断降水含水层基坑隔水帷幕深入降水含水层的隔水底板中，井点降水以疏干基坑内的地下水为目的，见图降水井 围护结构（隔水帷幕）这类隔水帷幕将基坑内的地下水与基坑外的地下水分隔开来，基坑内、外地下水无水力联系。此时，应把降水井布置于坑内，降水时，基坑外地下水不受影响。2隔水帷幕底位于承压水含水层隔水顶板中隔水帷幕位于承压水含水层顶板中，井点降水以降低基坑下部承压含水层的水头，防降水井围护结构（隔水帐幕）隔水层止基坑底板隆起或承压水突涌为目的，见图1K413024-3。这类隔水帷幕未将基坑内、外承压含水层分隔开。由于不受围护结构的影响，基坑内、外地下水连通，这类井点降水影响范围较大。此时，应把降水井布置于基坑外侧。因为即使布置在坑内，降水依然会对基坑外水位有明显影响，如果布置在基坑内反而会多出封井问题。3隔水帷幕底位于承压水含水层中隔水帷幕底位于承压水含水层中，如果基坑开挖较浅，坑底未进入承压水含水层，井点降水以降低承压水水头为目的；如果基坑开挖较深，坑底已经进入承压水含水层，井点降水前期以降低承压水水头为目的，后期以疏干承压含水层为目的，见图1K413024-4。这类隔水帷幕底位于承压水含水层中，基坑内、外承压含水层部分被隔水帷幕隔开，仅含水层下部未被隔开。由于受围护结构的阻挡，在承压含水层上部基坑内、外地下水不连续，下部含水层连续相通，地下水呈三维流态。随着基坑内水位降深的加大，基坑内、外水位相差较大。在这类情况时，应把降水井布置于坑内侧，这样可以明显减少降水对环境的影响，而且隔水帷幕插入承压含水层越深，这种优势越明显。图1K413024-4隔水帷幕底位于承压水含水层中1K413030 盾构法施工1K413031掌握盾构施工条件与现场布置要求本条文简要介绍盾构施工条件选择和现场布置的要点。一、盾构法施工条件（一）盾构与盾构法施工1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，也称盾构机械。2盾构法是用盾构壳体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。3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两类；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式（常用泥土压式）和泥水式两种。国内用于地铁工程的盾构主要是土压式和泥水式两种(详见1K413035)。（二）盾构法施工适用条件1在松软含水地层，相对均质的地质条件。2盾构法施工隧道应有足够的埋深，覆土深度宜不小于6m。隧道覆土太浅，盾构法施工难度较大；在水下修建隧道时，覆土太浅盾构施工安全风险较大。3地面上必须有修建用于盾构进出洞和出土进料的工作井位置。4隧道之间或隧道与其他建（构）筑物之间所夹土（岩）体加固处理的最小厚度为水平方向1. Om，竖直方向1.5m。5从经济角度讲，连续的盾构施工长度不宜小于300m。（三）城镇施工注意事项1工作井位置选择盾构施工隧道，除了工作竖井外，作业均在地下进行。因此工作竖井位置选择要考虑不影响地面社会交通，对附近居民的噪声和振动影响较少区域；且能满足施工生产组织的需要。2工作井断面尺寸确定拼装和拆卸用的工作井平面尺寸应根据盾构装拆的施工要求来确定。拼装井的井壁上设有盾构出洞口，井内设有盾构基座和盾构推进的后座。井的宽度一般应比盾构直径大1. 62.O米m，以满足操作的空间要求。井口长度，除了满足盾构内安装设备的要求外，还要考虑盾构推进出洞时，拆除洞门封板和在盾构后面设置后座，以及垂直运输所需的空间。3施工环境条件限制在城镇内选择盾构法施工前提条件：(1)必须掌握隧道穿过区域地上和地下建（构）筑物的详尽资料，并做好处理保护方案。(2)必须采取严密的技术措施，把地表沉陷限制在允许的限度内。(3)选择泥水式盾构必须设置封闭式泥水储存和处理设施。二、盾构施工现场布置（一）施工组织设计1盾构施工组织设计、施工方案应满足合同工期和施工进度的要求，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。2在建设方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（泥）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。（二）施工现场平面布置1盾构施工的现场平面布置：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、两回路的变配电间等设施以及进出通道等。2盾构施工现场设置：(1)工作井施工需要采取降水措施时，应设相当规模的降水系统（水泵房）。(2)采用气压法盾构施工时，施工现场应设置空压机房，以供给足够的压缩空气。 (3)采用泥水平衡盾构机施工时，施工现场应设置泥浆处理系统（中央控制室）、泥浆池。(4)采用土压平衡盾构施工时，应设置电机车电瓶充电间等设施。IK413034熟悉盾构法施工地层变形控制措施本条文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、近接施工与地层变形（一）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，采取有效的环境保护措施。（二）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1K413034-1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)预测盾构掘进引起产生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、监测方法、监测数据的反馈方法。二、盾构施工与地层变形控制（一）地层变形原因1地层变形的主要原因大致分为条件因素和直接原因两类。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。2直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I(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1K413034-2所示，某一断面地层变形的变形一时间曲线划分为5个阶段，各阶段变形原因不同，变形机理各异。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，主耍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。笫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；若衬砌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）既有结构物变形与变位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构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、密闭式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)防止地下水从盾构机、盾尾以及拼装好的衬砌结构渗入。为此，应保持盾构机刀盘驱动、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：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)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土压式盾构在软柔或松散地层掘进时，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砌背后注浆措施，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）后续沉降控制后续沉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、盾构施工与既有结构物防护（一）接近施工中既有结构物防护措施，按实施对象划分可以分为三种：1盾构施工措施；2对既有结构物采取措施；3盾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。（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）新建隧道与既有结构物之间采取的措施1新建隧道与既有结构物之间采取的措施，主要有三种（如图1K413034-3所示）：(1)盾构隧道周围地层加固；(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。2盾构隧道周围地层加固盾构隧道周围地层加固的目的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。3既有结构物基础地层加固既有结构物基础地层加固，是以提高结构物地基承载力、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、高压喷射搅拌等。 4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。图IK413034-3盾构掘进地层变形阶段示意图(a)周围地层加固 (b）基础地层加固，(c)隔断地层应力与变形1K413035 了解盾构机型选择要点本条文简要介绍盾构机形式与分类。一、盾构机的选择（一）选择的目的L盾构机的选择是保障工程项目安全顺利实施的前提条件与设备保障。2盾构机的选择除满足隧道断面形状与外形尺寸外，还应包括盾构机类型、性能、配套设备、辅助工法等。（二）选择的依据盾构机的选择依据主要有：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。（三）选择的主要原则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，种类与性能要适用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，应增加相应的辅助工法，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：-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泥土压式与泥水式盾构机，随着盾构机的设计与制造技术不断完善与提高，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。二、盾构机类型与适用条件（一）盾构机类型，盾构机可按照不同的分类方法进行分类。1按开挖面是否封闭划分（见图1K413035-1），可分为密闭式和敞开式两类。2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。3按盾构机的断面形状划分，有圆形和异形盾构机两类，其中异形盾构机主要有多圆形、马蹄形和矩形。按开挖面是否封闭分类土压式（泥土压）密闭式泥水式敞开式手掘式半机械挖掘式机械挖掘式（二）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1K413035所示。盾构机对地质条件的适用性一览表 表1K413035三、盾构机选择的基本程序（一）盾构机选择应遵循基本原则，采取科学的方法，经过策划、调查、可行性研究、综合比选评价等步骤，按照可行的程序进行。（二）盾构机选择的基本流程，如图1K413035-2所示，以供参考。【案例1K4130351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814m，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