1K413030　盾构法施工

一、单项选择题（每题的备选项中，只有1个最符合题意）

1下列盾构掘进的地层中，需要采取措施控制后续沉降的是（　　）。[2017年真题]

A．岩层

B．卵石

C．软弱黏性土

D．砂土

【答案】C

【解析】盾构通过该断面后较长时间内仍然持续发生的沉降变形，主要是由于盾构掘进造成的地层扰动、松弛等引起的。后续沉降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。

2下列盾构类型中，属于密闭式盾构的是（　　）。[2015年真题]

A．泥土加压式盾构

B．手掘式盾构

C．半机械挖掘式盾构

D．机械挖掘式盾构

【答案】A

【解析】盾构可按照不同的分类方法进行分类：①按支护地层的形式分类，主要分为自然支护式、机械支护式、压缩空气支护式、泥浆支护式、土压平衡支护式5种类型。②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，密闭式盾构又可分为土压式（常用泥土压式）和泥水式两种。敞开式盾构按开挖方式划分，可分为手掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式三种。③按盾构的断面形状划分，有圆形和异型盾构两类，其中异型盾构主要有多圆形、马蹄形和矩形。

3下列任务中，不属于土压平衡盾构初始掘进的主要任务是（　　）。[2009年真题]

A．判断注浆量、注浆压力是否适当

B．收集盾构掘进数据及地层变形量数据

C．把握盾构掘进方向控制特性

D．确定盾构以后掘进的土压设定值

【答案】D

【解析】初始掘进的主要任务包括：①收集盾构掘进数据（推力、刀盘扭矩等）及地层变形量测数据；②判断土压（泥水压）、注浆量、注浆压力等设定值是否适当；③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依据。

4隧道线形控制的主要任务是控制（　　）。[2012年真题]

A．盾构姿态

B．盾尾密封

C．注浆压力

D．拼装质量

【答案】A

【解析】隧道线形控制的主要任务是通过控制盾构姿态，使构建的衬砌结构几何中心线线形顺滑，且位于偏离设计中心线的容许误差范围内。

5下列不属于刀盘功能的是（　　）。

A．开挖功能

B．支撑功能

C．稳定功能

D．搅拌功能

【答案】B

【解析】刀盘具有三大功能：①开挖功能，刀盘旋转时，刀具切削隧道开挖面的土体，对开挖面的岩土层进行开挖，开挖后的渣土通过刀盘的开口进入土仓；②稳定功能，支撑开挖面，具有稳定开挖面的功能；③搅拌功能，对于土压平衡盾构，刀盘对土仓内的渣土进行搅拌，使渣土具有一定的塑性、流动性并在一定程度上避免形成“泥饼”。

6当采用（　　）施工时，施工现场平面布置中必须考虑泥浆处理系统及中央控制室设置。

A．泥水机械出土和用井点降水

B．气压法盾构

C．泥水平衡盾构

D．土压平衡盾构

【答案】C

【解析】盾构施工现场设置措施有：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。

7盾构法隧道施工中，洞门土体加固是盾构始发、到达技术的一个重要组成部分，下列各项不属于洞门土体加固的作用的是（　　）。

A．平衡开挖面的水压

B．平衡开挖面的土压

C．有利于工作面排水

D．防止地层变形

【答案】C

【解析】洞门土体加固的作用包括：①盾构从始发工作井进入地层前，首先应拆除始发工作井洞门处的围护结构，以便将盾构推入土层开始掘进；盾构到达接收工作井前，亦应先拆除洞门处工作井的围护结构，以便盾构进入接收工作井。②由于拆除洞口围护结构后，在坑外水土压力作用下，会导致洞口土体失稳和地下水涌入工作井，且盾构在始发掘进的一段距离内或到达接收洞口前的一段距离内难以建立起土压（土压平衡盾构）或泥水压（泥水平衡盾构）以平衡开挖面的土压和水压。因此，拆除洞口围护结构前必须对洞口土体进行加固，通常在工作井施工过程中实施。③拆除洞口围护结构及盾构掘进通过加固区域时，防止地层变形，进而引起工作井周边地面建筑物及地下管线等破坏。

8注浆控制中关于注浆状况（参数）控制包括注浆压力与（　　）控制。

A．注浆材料

B．注浆方法

C．注浆时间

D．注浆量

【答案】D

【解析】注浆控制分为压力控制与注浆量控制两种。压力控制是保持设定压力不变，注浆量变化的方法。注浆量控制是注浆量一定，压力变化的方法。一般仅采用一种控制方法都不充分，应同时进行压力和注浆量控制。

9土压平衡工况模式下渣土应具有的特性不包括（　　）。

A．良好的塑流状态

B．良好的黏稠度

C．低内摩擦力

D．高透水性

【答案】D

【解析】土压平衡盾构的渣土排出量必须与掘进的挖掘量相匹配，以获得稳定而合适的支撑压力值，使掘进机的工作处于最佳状态。当通过调节螺旋输送机的转速仍不能达到理想的出土状态时，可以通过改良渣土的塑流状态来调整。在土压平衡工况模式下渣土应具有以下特性：①良好的塑流状态；②良好的黏稠度；③低内摩擦力；④低透水性。

二、多项选择题（每题的备选项中，有2个或2个以上符合题意，至少有1个错项）

1敞开式盾构按开挖方式可分为（　　）。[2016年真题]

A．手掘式

B．半机械挖掘式

C．土压式

D．机械挖掘式

E．泥水式

【答案】ABD

【解析】按开挖面是否封闭，盾构的分类如图1K413030-1。

图1K413030-1　盾构按开挖面是否封闭分类图

2确定盾构始发段长度的因素有（　　）。[2013年真题]

A．衬砌与周围地层的摩擦阻力

B．盾构长度

C．始发加固的长度

D．后续台车长度

E．临时支撑和反力架长度

【答案】AD

【解析】决定盾构始发段长度的因素有两个：①衬砌与周围地层的摩擦阻力；②后续台车长度。始发结束后要拆除临时管片、临时支撑和反力架，将后续台车移入隧道内，以便后续正常掘进。

3关于盾构法隧道现场设施布置的说法，正确的有（　　）。[2010年真题改编]

A．井壁上设有盾构始发洞口和反力架，井内设有盾构基座

B．工作井施工需要采取降水措施时，地面应设水泵房

C．采用气压法施工时，地面应设置空压机房

D．采用泥水式盾构时，必须设置泥浆处理系统及中央控制室

E．采用土压式盾构时，应设置地面出土和堆土设施

【答案】BCDE

【解析】盾构施工设施设置包括：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，还应设置地面出土和堆土设施。A项，井壁上设有盾构始发洞口，井内设有盾构基座和反力架。

4盾构法隧道始发洞口土体常用的加固方法有（　　）。[2012年真题改编]

A．化学注浆法

B．冷冻法

C．SMW法

D．地下连续墙法

E．高压旋喷注浆法

【答案】ABE

【解析】盾构法隧道施工中，洞门土体加固是盾构始发、到达技术的一个重要组成部分，洞门土体也是盾构始发、到达事故多发地带。因此，合理选择洞门土体加固施工工法和必要的加固监测，是保证盾构法隧道顺利施工的非常重要的环节。常用的加固有化学注浆法、砂浆回填法、深层搅拌法、高压旋喷注浆法、冷冻法等。国内较常用的是深层搅拌法、高压旋喷注浆法、冷冻法（冷冻法常用的是垂直冷冻法，也可以采用垂直冻结与水平冻结相结合的方式）。

5在盾构施工的技术要求中，盾构的选择原则包括（　　）。

A．适用性原则

B．技术先进性原则

C．经济合理性原则

D．安全性原则

E．可靠性原则

【答案】ABC

【解析】盾构的选择原则包括：①适用性原则。②技术先进性原则。技术先进性有两方面含义：一是不同种类盾构技术先进性不同，二是同一种类盾构由于设备配置的差异与功能的差异而技术先进性不同。③经济合理性原则。经济合理性是指所选择的盾构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。

6关于盾构法施工适用条件，下列说法正确的有（　　）。

A．隧道应有足够的埋深，覆土深度宜不小于盾构直径

B．除硬岩外的相对均质的地质条件

C．从经济角度讲，连续的盾构施工长度不宜小于300m

D．地面上必须有修建用于盾构始发、接收的工作井位置

E．隧道之间或隧道与其他建（构）筑物之间土体加固处理的最小厚度为水平方向1.0m，竖直方向1.5m

【答案】BCDE

【解析】盾构法施工的适用条件为：①除硬岩外的相对均质的地质条件。②隧道应有足够的埋深，覆土深度不宜小于1D（洞径）。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始发、接收的工作井位置。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1.0m，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。

7隧道施工前，应具备的技术资料包括（　　）。

A．工程地质和水文地质勘察报告

B．施工组织设计

C．工程量清单

D．拟使用盾构的相关资料

E．施工所需的设计图纸资料和工程技术要求文件

【答案】ABDE

【解析】隧道施工前，应具备下列技术资料：①工程地质和水文地质勘察报告。②隧道沿线环境、建（构）筑物、地下管线和障碍物等的调查情况。③施工所需的设计图纸资料和工程技术要求文件。④工程施工有关合同文件。⑤施工组织设计。⑥拟使用盾构的相关资料。

8采用盾构法施工时，拆除工作井内洞口围护结构前必须对洞口土体进行加固，主要原因有（　　）。

A．土压平衡盾构始发掘进的一段距离内难以建立起土压

B．泥水平衡盾构到达接收洞口前的一段距离内难以建立起泥水压

C．工作井围护结构易产生较大变形

D．拆除洞口围护结构会导致地下水涌入

E．拆除洞口围护结构会导致洞口土体失稳

【答案】ABDE

【解析】由于拆除洞口围护结构会导致洞口土体失稳、地下水涌入，且盾构进入始发洞口开始掘进的一段距离内或到达接收洞口前的一段距离内难以建立起土压（土压平衡盾构）或泥水压（泥水平衡盾构）以平衡开挖面的土压和水压，因此拆除洞口围护结构前必须对洞口土体进行加固，通常在工作井施工过程中实施。

9隧道施工前，洞门土体加固的作用有（　　）。

A．便于将盾构推入土层开始掘进

B．便于盾构进入接收工作井

C．防止洞口土体失稳和地下水涌入工作井

D．有助于检验盾构机的掘进性能

E．防止地层变形

【答案】ABCE

【解析】洞门土体加固的作用有：①盾构从始发工作井进入地层前，首先应拆除始发工作井洞门处的围护结构，以便将盾构推入土层开始掘进；盾构到达接收工作井前，亦应先拆除洞门处工作井的围护结构，以便盾构进入接收工作井。②由于拆除洞口围护结构后，在坑外水土压力作用下，会导致洞口土体失稳和地下水涌入工作井，且盾构在始发掘进的一段距离内或到达接收洞口前的一段距离内难以建立起土压（土压平衡盾构）或泥水压（泥水平衡盾构）以平衡开挖面的土压和水压。因此，拆除洞口围护结构前必须对洞口土体进行加固，通常在工作井施工过程中实施。③拆除洞口围护结构及盾构掘进通过加固区域时，防止地层变形，进而引起工作井周边地面建筑物及地下管线等破坏。

10下列关于盾构始发掘进施工的说法正确的有（　　）。

A．盾构前如需破除洞门，应在条件验收前进行

B．始发前，应对洞口土体加固进行质量检查，合格后方可始发掘进

C．始发前，反力架应进行安全验算

D．初始掘进过程中应控制盾构姿态和推力

E．始发时，应对盾构姿态进行复核

【答案】BCDE

【解析】盾构始发掘进施工要点有：①盾构前如需破除洞门，应在条件验收后进行。②始发前，应对洞口土体加固进行质量检查，合格后方可始发掘进；应制定洞门围护结构破除方案，并应采取密封措施保证始发安全。③始发前，反力架应进行安全验算。④始发时，应对盾构姿态进行复核。⑤当负环管片定位时，管片环面应与隧道轴线相适应。拆除前，应验算成型隧道管片与地层间的摩擦力，并应满足盾构掘进反力的要求。⑥当分体始发时，应保护盾构的各种管线，及时跟进后配套设备，并应确定管片拼装、壁后注浆、出土和材料运输等作业方式。⑦盾尾密封刷进入洞门结构后，应进行洞门圈间隙的封堵和填充注浆。注浆完成后方可掘进。⑧初始掘进过程中应控制盾构姿态和推力，加强监测，并应根据监测结果调整掘进参数。

11关于管片拼装的说法，错误的有（　　）。

A．当在曲线地段或需纠偏时，管片类型和拼装位置的选择应根据隧道设计轴线确定

B．一般从下部的标准管片开始，依次左右两侧交替安装标准管片，然后拼装邻接管片，最后安装楔形管片

C．拼装时，禁止盾构千斤顶同时全部缩回

D．先紧固轴向（环与环之间）连接螺栓，后紧固环向（管片之间）连接螺栓

E．拼装径向插入型楔形管片时，先纵向插入，再径向重叠顶起

【答案】ADE

【解析】A项，应根据设计要求，选择管片类型、排板方法、拼装方式和拼装位置；当在曲线地段或需纠偏时，管片类型和拼装位置的选择应根据隧道设计轴线和上一环管片姿态、盾构姿态、盾尾间隙、推进油缸行程差和铰接油缸行程差等参数综合确定。D项，先紧固环向（管片之间）连接螺栓，后紧固轴向（环与环之间）连接螺栓。采用扭矩扳手紧固，紧固力取决于螺栓的直径与强度。E项，拼装径向插入型楔形管片时，先径向重叠顶起，再纵向插入。

三、案例题（请根据背景资料，按要求作答）

【背景资料】

某项目部承接一项直径为4.8m的隧道工程，起始里程为DK10＋100，终点里程为DK10＋868，环宽为1.2m，采用土压平衡盾构施工。盾构隧道穿越地层主要为淤泥质黏土和粉砂土。项目施工过程中，发生了以下事件：

事件1：盾构始发时，发现洞门处地质情况与勘察报告不符，需改变加固形式。加固施工造成工期延误10d，增加费用30万元。

事件2：盾构侧面下穿一座房屋后，由于项目部设定的盾构土仓压力过低，造成房屋最大沉降达到50mm。穿越后房屋沉降继续发展，项目部采用二次注浆进行控制。最终房屋出现裂缝，维修费用为40万元。

事件3：随着盾构逐渐进入全断面粉砂地层，出现掘进速度明显下降现象，并且刀盘扭矩和总推力逐渐增大，最终停止盾构推进。经分析为粉砂流塑性过差引起，项目部对粉砂采取改良措施后继续推进，造成工期延误5d，费用增加25万元。

区间隧道贯通后计算出平均推进速度为8环/d。

问题：

1．事件1、2、3中，项目部可索赔的工期和费用各是多少？说明理由。

2．事件2中二次注浆应采用什么浆液？

3．事件3中采用何种材料可以改良粉砂的流塑性？

4．整个隧道掘进的完成时间是多少天（写出计算过程）？

【参考答案】

1事件1、2、3中，项目部可索赔的工期和费用各是多少？说明理由。

答：（1）事件1中，项目部可以索赔工期10d，费用30万元。

理由：洞门处地质情况与勘察报告不符，属于可以索赔项目中的不可抗力事件，责任在于发包方，因此可以对时间和工期进行索赔。

（2）事件2中，项目部不可以索赔工期和费用。

理由：导致房屋沉降过大，出现裂缝的原因是该项目部设定的盾构土仓压力过低，属于施工技术问题；由此造成的房屋沉降和开裂，其损失应由项目部承担责任。

（3）事件3中，不可以索赔工期和费用。

理由：项目部在投标时就知道盾构隧道穿越土层主要为淤泥质黏土和粉砂土，投标价中理应考虑到由于要对地层进行流塑性改造的费用；盾构停止推进、对粉砂进行流塑性改良是由于施工单位未考虑施工措施及方法造成的，责任在于施工单位，因而不能索赔。

2事件2中二次注浆应采用什么浆液？

答：（1）本案例中，施工进行二次注浆应采用化学浆液。

（2）理由：二次注浆是以弥补一次注浆缺陷为目的进行的注浆。具体作用如下：

①补足一次注浆未充填的部分。

②补充由浆体收缩引起的体积减小。

③以防止周围地层松弛范围扩大为目的的补充。

以上述①、②为目的的二次注浆，多采用与一次注浆相同的浆液；若以③为目的，多采用化学浆液。

3事件3中采用何种材料可以改良粉砂的流塑性？

答：（1）改良材料应具备的特点有：对土体进行塑流化改良时，改良材料必须具有流动性、易与被开挖土砂混合、不离析、无污染等特性。

（2）常用的土体（粉砂）改良材料有：一般使用的改良材料有矿物系（如膨润土泥浆）、界面活性剂系（如泡沫）、高吸水性树脂系和水溶性高分子系四类（我国目前常用前两类），可单独或组合使用。

4整个隧道掘进的完成时间是多少天（写出计算过程）？

答：根据本案例背景资料，可得到：

隧道全长＝868－100＝768（m）。

每天掘进距离＝环宽×平均推进速度＝1.2×8＝9.6（m）。

掘进需要时间＝隧道全长/每天掘进距离＝768/9.6＝80（天）。

因此，整个隧道掘进的完成时间是80天。