盾构始发与到达端头加固理论与实践专题讨论

盾构构始始发发与与到到达达端端头头加加固固理理论论与与实实践践专题题讨讨论论1.为什什么么要要进进行行端端头头加加固固？？2.端头头加加固固的的理理论论计计算算方方法法是是什什么么？？3.端头头加加固固的的基基本本要要求求是是什什么么？？4.常用用的的加加固固方方法法及及其其优优缺缺点点和和适适用用范范围围。。讨论论的的主主要要内内容容端头头加加固固的的目目的的与意意义义⑴满满足足土土体体强强度度的的要要求求⑵满满足足土土体体稳稳定定性性的的要要求求①加加固固土土体体的的静静态态稳稳定定，，包包括括施施工工期期稳稳定定性性和和长长期期稳稳定定性性。。②加加固固土土体体的的扰扰动动影影响响，，破破洞洞门门振振动动过过大大对对土土体体的的扰扰动动等等。。⑶满满足足加加固固（（土土体体））的的渗渗透透性性要要求求（特特别别是是水水+沙+压力力的的情情况况））⑷满满足足加加固固（（土土体体））的的变变形形特特征征的的要要求求（土土压压建建立立前前和和土土压压消消失失后后））1、为为什什么么要要进进行行端端头头加加固固？？需要要注注意意的的问问题题强度度和和稳稳定定性性⑴参参数数的的选选取取，，特特别别是是土土体体的的抗抗拉拉强强度度和和水水土土压压力力；；⑵稳稳定定性性验验算算只只适适合合于于粘粘性性土土（（滑滑移移失失稳稳理理论论））；；⑶长长期期稳稳定定性性问问题题没没有有解解决决；；⑷加加固固土土体体的的扰扰动动问问题题没没有有解解决决；；渗透透性性问问题题⑴渗渗透透系系数数10-7的根根据据？？⑵水水+沙+压力力对对加加固固长长度度的的要要求求变形形特特征征保持持在在土土压压建建立立起起来来之之前前（（盾盾构构始始发发））和和消消失失之之后后（（盾盾构构到到达达））的的一一段段时时间间里里，，上上覆覆土土体体变变形形的的可可控控。。1.为什什么么要要进进行行端端头头加加固固？？传统统的的端端头头加加固固计计算算方方法法新的的研研究究结结果果2.端头头加加固固的的理理论论计计算算方方法法加固固土土体体强强度度要要求求：：薄薄板板弯弯曲曲理理论论计计算算加加固固体体厚厚度度传统统端端头头加加固固的的理理论论计计算算方方法法薄板板理理论论计计算算模模型型图图加固固土土体体强度度计计算算公公式式国外外:日本本JETGROUT协会会（（JJGA）规规范范的的计计算算公公式式，，加加固固厚厚度度为为：：其中中：：P:洞门门中中心心处处的的水水土土合合力力；；D：封封门门直直径径；；σt：加加固固土土体体的的极极限限抗抗拉拉强强度度；；安全全系系数数KO取1.5～2.0，计计算算系系数数β取1.2。传统统端端头头加加固固的的理理论论计计算算方方法法国内内：：（（静静力力学学理理论论））最大大弯弯曲曲应应力力（（中中心心处处））：最大大剪剪力力（（支支座座处处））：：传统统端端头头加加固固的的理理论论计计算算方方法法强度度验验算算要要求求整体体稳稳定定性性验验算算图图传统统端端头头加加固固的的理理论论计计算算方方法法稳定定性性计计算算公公式式纵向向加加固固范范围围（（粘粘性性土土滑滑移移失失稳稳理理论论））抗滑滑安安全全要要求求：：其中中：：M：滑滑动动力力矩矩；；M抗：抗抗滑滑力力矩矩；；C：加加固固前前土土体体的的粘粘结结力力；；△C：加加固固后后土土体体的的粘粘结结力力；；H：上上覆覆土土体体的的厚厚度度；；P1：地地面面荷荷载载传统统端端头头加加固固的的理理论论计计算算方方法法横向向加加固固范范围围（（土土体体扰扰动动极极限限平平衡衡理理论论））式中中R:松动动圈圈半半径径；；a:盾构构隧隧道道半半径径。。传统统端端头头加加固固的的理理论论计计算算方方法法松动动圈圈隧道道横向向加加固固范范围围计计算算公公式式传统统端端头头加加固固的的理理论论计计算算方方法法加固范围围的确定定端头加固固计算方方法的新新结果计算模型水土合力力梯形荷荷载矩形均布布荷载三角形反反对称荷荷载弹性薄板板理论弹性薄板板理论叠加后梯梯形荷载载作用下下加固土土体内力力加固土体体纵向加加固厚度度剪应力理理论拉应力理理论荷载等效效内力叠加加加固计算算示意图图：端头土体体纵向加加固厚度度：端头加固固计算方方法的新新结果最大拉应应力理论论径向弯曲曲应力当时时，取取纵向加固固厚度：：端头加固固计算方方法的新新结果最大拉应应力理论论环向弯曲曲应力当时时，取取纵向加固固厚度：：端头加固固计算方方法的新新结果最大剪应应力理论论当时时纵向加固固厚度：：端头加固固计算方方法的新新结果端头土体体纵向加加固长度度要求盾构始发发⑴无水⑵有水（（特别是水水+沙+压力）盾构到达达⑴无水⑵有水（（特别是水水+沙+压力）3.端头加固固基本的的设计要要求满足条件件：强度+稳定性+变形特征征（土压压建立前前）盾构始发发端头加加固长度度（无地地下水））无水始发发满足条件件：强度+稳定性+变形特征征（土压压建立前前）+渗透性（（水+沙+压力）盾构始发发端头加加固长度度（有地地下水））有水始发发满足条件件：⑴地层条条件较差差：必须须加固端端头土体体，加固固土体满满足强度度+稳定性+变形特征征要求（（土压消消失后））。⑵地层条条件较好好：可以以不加固固或者局局部加固固端头土土体，但但必须采采取相应应措施，，如合理控控制盾构构到达时时掘进参参数，增增加封门门处喷射射混凝土土厚度，，待盾构构刀盘顶顶至围护护桩时再再破除洞洞门等。。盾构到达达端头加加固长度度（无地地下水））无水到达达满足条件件：强度+稳定性+变形可控控特征（（土压消消失后））+渗透性（（水+沙+压力）盾构到达达端头加加固长度度（有地地下水））有水到达达

直径/m范围/mD＜11＜D＜33≤D＜55＜D＜8简图B1.01.01.52.0H11.01.52.02.5H21.01.01.01.0端头土体体横向加加固要求求土体横向向加固最最小尺寸寸表3、端头加加固设计计基本要要求旋喷桩加加固袖阀管注注浆加固固水平注浆浆加固4.典型加固固方法及及其优缺缺点和适适用范围围垂直袖阀阀管水平袖阀阀管前进式注注浆后退式注注浆关于旋喷喷和搅拌拌加固问问题旋喷加固固提高土土体的强强度:0.8-1.2Mpa，0.5-1.0Mpa，旋喷范范围内是是没有问问题的；；土体的标标惯值N＞２０－－２５：：目前的的旋喷技技术很难难达到设设计的旋旋喷加固固范围！！旋喷垂直直度误差差问题--<1%：建筑桩基基技术规规范－－－垂直度<1%（适合于于设计和和施工））20米—0.2米建筑基坑坑支护技技术规程程–垂直度<0.5%（适合于于设计和和施工））20米–0.1米旋喷加固固降低土土体的渗渗透系数数,理论上可可以,由于上述述误差的的存在，，实施起起来困难难，因此不建建议在深深度超过过20米时还采采用旋喷喷或搅拌拌加固方方法，深深度在15-20米之间应应慎用！！盾构开挖挖引起的的震动仍仍能对加加固土体体的渗透透系数和和强度产产生劣化化影响；；当水沙压压力大于于1.5Bar时，目前前土压平平衡盾构构采用的的普通橡橡胶帘布布和压板板在下部有有可能损损坏的情情况下，，是很难难发挥作作用的！！关于冻结结法：是一种种不得已已的办法法，但仍仍需充分分考虑盾盾构设备备本身的的要求。。搅拌加固固的问题题与旋喷喷类似，，在此不不再赘述述旋喷桩加加固效果果图（搭接良良好）旋喷桩布布置图搭接详图图旋喷桩加加固效果果图（搭接一一般）旋喷桩布布置图搭接详图图旋喷桩加加固效果果图（无搭接接）旋喷桩布布置图搭接详图图掉落的旋旋喷桩盾构到达达时的旋旋喷桩盾构始发发时的旋旋喷桩优点：设用地层层较广、、设备轻轻便机动动性强。。旋喷加固固范围较较大，最最大可达达到10倍孔径。。加固体本本身止水水效果明明显。缺点：操作不当当容易造造成桩与与桩间搭搭接不连连续，不不紧密，，达不到到理想的的止水效效果，整整体止水水效果欠欠佳。有些土体体不容易易旋喷成成桩。旋喷加固固优缺点点和适用用范围垂直袖阀阀管浆液土体浆液底部注浆浆二次注浆浆注浆水平袖阀管一次注浆浆二次注浆浆优点：根据需要要可分段段式注浆浆，重复复注浆；；冒浆液、、串浆可可能性小小；一根注浆浆管内可可采用不不同的注注浆材料料,选用不同同的注浆浆参数进进行注浆浆施工。。缺点：注浆工法法封孔工工艺复杂杂；控制不当当容易堵堵孔、卡卡管，而而且是端端头加固固中最常常见的弊弊病，加加固效果果差，导导致始发发与到达达失败。。适用地层层：砂层、粉粉土、