常見(jiàn)的洞門結(jié)構(gòu)形式及進(jìn)出洞土體加固技術(shù)天津地鐵2號(hào)線第14合同段一、常見(jiàn)的洞門結(jié)構(gòu)形式盾構(gòu)的進(jìn)出洞施工中要確保洞口暴露后正面土體的穩(wěn)定，必須對(duì)洞口狀況進(jìn)行調(diào)查，然后采取有效的技術(shù)措施，使洞口處的土體不流失、不坍塌。工作井一般用沉井法施工，但建筑密集地區(qū)或大型結(jié)構(gòu)的工作井是采用地下連續(xù)墻、鉆孔灌注樁、SMW工法等建造的，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的不同，洞口的封門形式也不同。洞口的封閉方法與盾構(gòu)進(jìn)出洞口是否方便、安全、可靠的關(guān)系極大。用沉井法施工，在制作沉井時(shí)已預(yù)留了洞口（下沉前必須將洞口封閉），因此封門形式應(yīng)按實(shí)際工況條件（工程埋深、洞口處土層、水文條件等）綜合考慮選定，但還必須兼顧到拆封門的方便。當(dāng)前常用的洞門結(jié)構(gòu)形式有外封門形式、內(nèi)封門形式、特殊封門（井內(nèi)外封門）等。1、外封門形式（如下圖）當(dāng)工作井采用沉井法施工時(shí)，洞口封門一般采用鋼板樁（常用槽鋼組合），一種方法是在沉井下沉施工時(shí)，將封門安裝在洞口（封門板樁與沉井洞口的固定連接均設(shè)于井內(nèi)的洞圈內(nèi)，出洞施工時(shí)要能方便拆除），然后與沉井一起下沉到位，封門安置要牢固，不應(yīng)在沉井下沉施工時(shí)遭到破壞；另一種方法是待沉井下沉到位后再緊貼井外壁打入封門板樁，但沉井預(yù)留洞口在沉井下沉施工時(shí)須臨時(shí)封閉，待洞門板樁打入后再拆除臨時(shí)封閉。盾構(gòu)出洞時(shí)先進(jìn)入井壁洞圈內(nèi)，安裝好推進(jìn)施工時(shí)的洞口密封裝置，然后拔除封門板樁，盾構(gòu)出洞。外封門形式一般用于出洞施工，其因受到鋼板樁長(zhǎng)度、構(gòu)造及拔樁等影響，當(dāng)洞口埋深較深時(shí)不宜采用。2、內(nèi)封門形式盾構(gòu)進(jìn)洞的封門一般采用內(nèi)封門形式。封門可用型鋼組合（有豎封門及橫封門兩種形式），固定在井內(nèi)壁洞口處（在沉井下沉施工時(shí)，洞圈內(nèi)用粘土填封密實(shí)），當(dāng)盾構(gòu)最前端離封門50mm時(shí)停止推進(jìn)施工，拆除封門，盡快將盾構(gòu)推入井內(nèi)的接收基座上，并及時(shí)封堵管片與洞圈之間的空隙，防止泥水從間隙處滲漏。當(dāng)洞口埋深較深、洞口處土質(zhì)較好，自立性能強(qiáng)或洞口土體進(jìn)行加固處理，內(nèi)封門形式也可用于出洞施工中，但洞圈內(nèi)必須用粘土夯填密實(shí)，使洞圈內(nèi)土體起到一個(gè)土塞作用，用以平衡井外土體的側(cè)向壓力。3、特殊封門（井內(nèi)外封門）當(dāng)工程埋深深、井外砂性土滲透系數(shù)大、地下水位高，要平衡地下水壓力較為困難時(shí)，則盾構(gòu)出洞時(shí)可采用另一種“外”封門形式，即在井內(nèi)筑一定長(zhǎng)度的筒套（采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)），內(nèi)徑與井壁預(yù)留洞口相同，筒套與井壁連成一體，筒套后端設(shè)有密封裝置，在筒套與井壁內(nèi)面間用密排豎向鋼板樁封閉洞口，沉井下沉前在井壁洞圈內(nèi)填粘土，盾構(gòu)先進(jìn)入筒套內(nèi)。出洞施工時(shí)，逐根拔除鋼板樁，每拔除l根，須及時(shí)封住上開(kāi)口。該封門形式具有如下特點(diǎn)：（l）盾構(gòu)出洞前已建立正面平衡體系，在出洞過(guò)程中能較好地控制正面平衡壓力，使洞口外土體流失能控制在允許范圍內(nèi)，有效地保護(hù)環(huán)境；（2）井壁洞口內(nèi)及筒套內(nèi)均用粘土填充，土塞效應(yīng)長(zhǎng)度大，洞口間隙密封效果好，土體不易流失；（3）洞口封門板樁由于設(shè)在井內(nèi)，板樁長(zhǎng)度略大于洞口直徑，只需用推進(jìn)施工用的行車即可方便、迅速拔除，不需另行配置大型設(shè)備；（4）筒套構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)，考慮了出洞時(shí)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，降低了施工難度。4、SMW工法施工洞口封門形式

當(dāng)工作井采用圍護(hù)開(kāi)挖施工工藝時(shí)，可在工作井進(jìn)出洞口處用SMW工法作結(jié)構(gòu)施工圍護(hù)，在進(jìn)出洞施工時(shí)，先拔除SMW樁內(nèi)的H型鋼，利用掘進(jìn)設(shè)備刀盤切削SMW樁的水泥土，逐步完成進(jìn)出洞施工。5、地下連續(xù)墻施工洞口封門

當(dāng)工作井制作時(shí)，采用地下連續(xù)墻圍護(hù)，在進(jìn)出洞施工時(shí)，先行鑿除地下連續(xù)墻，逐步完成進(jìn)出洞施工。所謂地下連續(xù)墻的施工方法，即在地面上用一種特殊的挖槽設(shè)備，沿著工程周邊（地下結(jié)構(gòu)的邊墻），開(kāi)挖一定槽段長(zhǎng)的溝槽，并用泥漿來(lái)支護(hù)槽壁土體，然后將預(yù)制好的鋼筋籠（鋼筋骨架）放入槽內(nèi)。采用導(dǎo)管在充滿穩(wěn)定液體的溝槽內(nèi)進(jìn)行混凝土澆筑?；炷潦怯蓽系啄嫘邢蛏现撸敝脸錆M溝槽，即在澆搗施工時(shí)把穩(wěn)定泥漿置換出來(lái)。相鄰的槽段由特殊接頭連接，這樣把分段的槽壁連成一整體成為埋于地下的一條鋼筋混凝土墻。6、鉆孔灌注樁施工洞口封門隧道工作井洞門前方土體圍護(hù)也可采用鉆孔灌注樁施工，在進(jìn)出洞施工時(shí)，先行鑿除鉆孔灌注樁，逐步完成進(jìn)出洞施工。人工挖孔灌注樁于1893年在美國(guó)問(wèn)世，至今已有100多年的歷史。而鉆孔灌注樁是在人工挖孔灌注樁的基礎(chǔ)上，在20世紀(jì)40年代初隨著大功率鉆孔機(jī)具的研制成功，首先在美國(guó)問(wèn)世。鉆孔灌注樁具有承載力大、施工快、造價(jià)低和適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。二、進(jìn)出洞土體加固技術(shù)盾構(gòu)進(jìn)出洞時(shí)需采取土體穩(wěn)定措施。洞門外土體能穩(wěn)定自立相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間后，可安全拆除封門，盾構(gòu)即可進(jìn)出洞，但在施工時(shí)必須對(duì)加固處理后的土體實(shí)際性能作檢測(cè)，確認(rèn)其達(dá)到施工所規(guī)定的要求，方可拆洞口封門。當(dāng)前常用的土體穩(wěn)定技術(shù)有SMW工法、高壓旋噴樁、深層攪拌樁、降水法、分層注漿法、凍結(jié)法等。1、SMW工法（深層攪拌樁

＋H型鋼）SMW工法是指通過(guò)深層攪拌機(jī)器攪拌，使水泥類懸濁液在原地層中與土體反復(fù)均勻混合，并根據(jù)一定的間隔插入H鋼或板樁等作為加強(qiáng)基材，待水泥土固結(jié)后，形成復(fù)合的連續(xù)擋土墻的技術(shù)。2、高壓旋噴樁

高壓旋噴樁法有單管法、二重管法、三重管法以及近年出現(xiàn)的多重管法。它在地基加固、提高地基承載力、改善土質(zhì)進(jìn)行護(hù)壁、擋土、隔水等方面起到了很好的作用。（l）特點(diǎn)①高壓旋噴樁法可指定加固某一深度的土層；②可以克服滲透系數(shù)很小的細(xì)顆粒土層中無(wú)法進(jìn)行灌注漿液的土體加固，并且漿液灌注均勻，范圍可調(diào)節(jié)控制；③在上方公用管線間距狹小或構(gòu)筑物僅有小狹縫的場(chǎng)合，可進(jìn)行加固土體；④結(jié)合定噴法，可有效地形成垂直向隔水墻、水平向隔水墻或封閉式的隔水帷幕；⑤使用方便，移動(dòng)靈活。既可形成單排樁體，又可形成多排樁體，樁徑可適當(dāng)調(diào)節(jié)；⑥對(duì)排出泥漿可回收利用，改善施工環(huán)境，節(jié)省外運(yùn)費(fèi)用；（2）適用范圍適用于砂土、粘性土、淤泥土及人工填土等土質(zhì)。（3）工藝原理利用工程鉆機(jī)鉆孔到設(shè)計(jì)深度，將一定壓力的水泥漿液和空氣，通過(guò)其端部側(cè)面的特殊噴嘴同時(shí)噴射，并強(qiáng)制與噴射出來(lái)的漿液混合，膠結(jié)硬化。噴射的同時(shí)，旋轉(zhuǎn)并以一定速度提升注漿管，即在土體中形成直徑明顯的拌和加固體。樁間疊合就成了隔水、擋土的護(hù)壁墻。（4）施工流程鉆機(jī)就位：主要是指需要鉆孔后才能安放注漿管的，若直接打入或沉下注漿管就不必鉆孔，但必須保證其垂直度。插管務(wù)必在鉆孔后立即進(jìn)行，不宜間隔太長(zhǎng)時(shí)間。旋噴提升：必須同時(shí)噴射漿液和氣體。提升速度與漿液流量密切配合，以免樁徑及樁體質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。同時(shí)提升速度還必須與旋轉(zhuǎn)速度相配合。機(jī)具清理：務(wù)必沖洗注漿管。全部完畢或階段性停頓時(shí)，要對(duì)拌漿、注漿設(shè)備作清理。（5）施工要求①水泥：視漿液類型（普通型、早強(qiáng)型、抗?jié)B型等）進(jìn)行選用，但要求不受潮、不結(jié)塊、新鮮及各項(xiàng)指標(biāo)符合國(guó)家規(guī)定。有抗?jié)B要求的不宜采用礦渣水泥。②拌漿用水：要求清潔無(wú)劣質(zhì)、無(wú)侵蝕性、酸堿度適中。一般可飲用的河水、井水及其他清潔水均可。③外摻劑：為改善漿液性能，促使其早強(qiáng)，提高抗?jié)B及可噴性。可用外摻劑如下：a．促凝、早強(qiáng)，可外摻2％-4％氯化鈣或3％-5％三乙醇胺，食鹽1％及氯化鈣2%-3%；b．提高抗?jié)B性能，初凝快，終凝時(shí)間長(zhǎng)，可外摻2％-4％水玻璃，10％-50％膨潤(rùn)土。④漿液：要求攪拌均勻，可噴性好，不得有堵塞管道及噴嘴的塊狀物。要控制在初凝時(shí)間內(nèi)使用，不得超時(shí)。（6）質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)①開(kāi)挖檢查：待漿液達(dá)到一定強(qiáng)度，即可開(kāi)挖土體檢查成樁的垂直度、樁間結(jié)合狀況及樁徑大?。虎阢@孔檢查：在已旋噴好并固結(jié)完成的樁體中取芯樣，做成標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行室內(nèi)物理力學(xué)性能試驗(yàn)；③進(jìn)行壓力注水或抽水試驗(yàn)，測(cè)定樁體滲透系數(shù)；④標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)：在旋噴固結(jié)體中部進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)；⑤荷載試驗(yàn)：作垂直或水平的載荷試驗(yàn)，測(cè)定其承載能力。3、深層攪拌樁深層攪拌樁是軟土地基加固和深基坑開(kāi)挖側(cè)向支護(hù)常用的方法之一。早在20世紀(jì)70年代日本首創(chuàng)用在鋼鐵廠港口碼頭岸壁、高速公路等工程。我國(guó)自1977年開(kāi)始試驗(yàn)研制和試用，后于1980年由冶金部主持通過(guò)部級(jí)技術(shù)鑒定，推廣應(yīng)用于地基加固工程。（l）特點(diǎn)①固化樁與原地基構(gòu)成復(fù)合地基，改善了地基的承載力和變形模量；②能自立支護(hù)擋土，不需要支撐和拉錨；③樁體連接成壁后有隔水帷幕作用；④施工中無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪聲、無(wú)污染，對(duì)周圍建筑物和地下管線影響??；⑤施工機(jī)具簡(jiǎn)單，操作方便，造價(jià)低，為文明施工創(chuàng)造了較好條件。尤其在施工場(chǎng)地較小的地方，采用更為合理。（2）適用范圍①軟土地基加固，包括盾構(gòu)進(jìn)出洞土體加固；②側(cè)向擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)，而且對(duì)臨近建筑物等有良好的保護(hù)作用；③隔水、防流砂的帷幕工程。4、降水法

在軟土的含水地層中建造隧道，用降水法排除地下水，穩(wěn)定開(kāi)挖面的土體，是防止地下施工流砂產(chǎn)生的有效措施，與其他疏干水方法比較是最經(jīng)濟(jì)的。人工降低地下水位是在施工范圍內(nèi)埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管（井），用抽水設(shè)備抽其井內(nèi)水，降低地下水位到有利工程施工，而在施工過(guò)程中仍保持不斷抽水，使工作面土體始終保持干燥，從根本上防止流砂現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)，由于抽去土中水后，動(dòng)水壓力減少或消除，土體豎直面更為穩(wěn)定。采用降水法一般為地面向下打井點(diǎn)，所以其使用的范圍、地區(qū)受到了限制，但是在盾構(gòu)施工進(jìn)出洞階段，這是一個(gè)主要方法，并經(jīng)常使用。用人工降低地下水位方法有：輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)、管井井點(diǎn)、深井井點(diǎn)等。而具體采用哪一種方法應(yīng)根據(jù)土的滲透系數(shù)，要求降低水位的深度、工程特點(diǎn)、設(shè)備條件及現(xiàn)場(chǎng)施下條件而選擇。降水法的適用范圍：（1）盾構(gòu)工作井施工中，防止井內(nèi)涌泥或產(chǎn)生流砂；盾構(gòu)隧道施工中，穩(wěn)定開(kāi)挖面土體，亦防止盾尾漏泥漏水，井點(diǎn)設(shè)于盾構(gòu)軸線的兩側(cè)；井點(diǎn)降水