Question

为什么要对地铁盾构进出洞土体进行加固处理

Answer 1

若围护结构外侧的土体为淤泥（软弱地层）、砂层（强透水性地层），直接人工凿除洞门会发生涌水、涌砂、涌泥等安全事故。进出洞土体进行加固处理，有止水、加固土体的作用，稳定围护结构外侧的土体，使得盾构始发、接收时，破除洞门更加安全。目前的盾构端头加固都是基于以上考虑的。

盾构进、出洞是盾构法隧道施工中一道关键工序。在进、出洞过程中，施工环节多，工作量集中，各种交叉施工频繁，设备、人员众多，工作零乱，因此，加强质量管理和控制尤为重要。
一、盾构基座变形
现象
在盾构进出洞过程中，盾构基座发生变形，使盾构掘进轴线偏离设计轴线。
原因分析
(1)盾构基座的中心夹角轴线与隧道设计轴线不平行，盾构在基座上纠偏产生了过大的侧向力；
(2)盾构基座的整体刚度、稳定性不够，或局部构件的强度不足；
(3)盾构姿态控制不好，盾构推进轴线与基座轴线产生较大夹角，致使盾构基座受力不均匀；
(4)对盾构基座的固定方式考虑不周;
预防措施
(1)盾构基座形成时中心夹角轴线应与隧道设计轴线方向一致，当洞口段隧道设计轴线处于曲线状态时，可考虑盾构机座沿隧道设计曲线的切线方向放置，切点必须取洞口内侧面处；
(2)基座框架结构的强度和刚度能克服出洞段穿越加固土体所产生的推力；
(3)合理控制盾构姿态，尽量使盾构轴线与盾构机座中心夹角轴线保持一致；
(4)盾构机座的底面与始发井的底板之间要垫平垫实，保证接触面积满足要求。
二、盾构进、出洞时洞口土体大量流失
现象
进出洞时，大量的土体从洞口流入井内，造成洞口外侧底面大量沉降。
原因分析
（1）洞口土体加固质量不好，强度为达到设计或施工要求而产生塌方，或者加固不均匀，隔水效果差，造成漏水、漏泥现象；
（2）在凿除洞门混凝土或拔除洞门钢板桩后，盾构为及时靠上土体，使正面土体失去支撑造成塌方；
（3）洞门密封装置安装不好，止水橡胶帘带内翻，造成水土流失；
（4）洞门密封装置强度不够，经不起较高的土压力受挤压破坏而失效；
（5）盾构外壳上有突出的注浆管等物体，使密封受到影响；
（6）进洞时未能及时安装好洞圈钢板；
（7）进洞时土压力未及时下调，致使洞门装置被顶坏，大量井外土体塌入井内。
预防措施

（1）洞口土体加固应提高施工质量，保证加固后土体强度和均匀性；
（2）洞口封门拆除前应充分做好各项进、出洞的准备工作；
（3）洞门密封圈安装要准确，在盾构推进的过程中要注意观察，防止盾构刀盘的周边刀割伤橡胶密封圈。密封圈可涂牛油增加润滑性；洞门的扇形钢板要及时调整，改善密封圈的受力状况；
（4）在设计、使用洞门密封时要预先考虑到盾壳上的突出物体，在相应位置设计可调节的构造，保证密封的性能；
（5）盾构进洞时要及时调整密封钢板的位置，及时的将洞口封好；
（6）盾构将进入进洞口他加固区时，要降低正面的平衡压力。
治理措施
（1）将受压变形的密封圈重新压回洞口内，恢复密封性能，及时固定弧形板，改善密封橡胶带的工作状态；
（2）对洞口进行注浆堵漏，减少土体的流失。

Answer 2

隧道洞口边的土体有两个方向临空面，就只考虑静荷载的情况已经是最不稳定状况了，当火车进出时，强大的气流对洞口边的土体交替施加压力和吸力，等于“火上加油”，所以洞口边更容易坍塌，必须严格加固。

Answer 3

若围护结构外侧的土体为淤泥（软弱地层）、砂层（强透水性地层），直接人工凿除洞门会发生涌水、涌砂、涌泥等安全事故。进出洞土体进行加固处理，有止水、加固土体的作用，稳定围护结构外侧的土体，使得盾构始发、接收时，破除洞门更加安全。目前的盾构端头加固都是基于以上考虑的。若地层很好，地下水位低于盾构隧道以下数米，则没有必要进行洞口土体加固。

Answer 4

⑴满足土体强度的要求
⑵满足土体稳定性的要求
①加固土体的静态稳定，包括施工期稳定性和长期稳定性。
②加固土体的扰动影响，破洞门振动过大对土体的扰动等。
⑶满足加固（土体）的渗透性要求（特别是水+沙+压力的情况）
⑷满足加固（土体）的变形特征的要求（土压建立前和土压消失后）