【案例17】
背景材料
本工程隧道長2207.5m，過江隧道為圓形，長度為1310.5m，兩端為矩形，a端矩形長187m，b端矩形長170m。矩形隧道兩端為敞開式引道，a端引道長303m，b端引道長2280m。隧道沿線設1、2、3號豎井，1、3號井為設備井，2號井為通風井，通過120m長的聯絡風道與2號風井相連。
圓形隧道路線平面為s形，最小平面曲線拌徑為450m，隧道縱剖面為v形，最大縱坡度為3.5%。江底最小覆土厚度為7.5m。
隧道沿線地質可分為3段，即a段、b段和江中c段。基本為層厚度不同的粉質、淤泥質粘土層。
1．本工程所採取的施工部署如下：
(1)a端： 來源：
階段1：對3號井和矩形隧道e301～304的地下連續牆圍護進行施工，然後對3號井和矩形隧道e301～303進行基坑開挖和結構施工；
階段2：對矩形隧道e305～308(含e304結構)以及引道進行施工
(2)b端：
階段1：1號井、矩形隧道w101～105段；
階段2：矩形隧道w111、w112、w210～220段；
階段3：改建106a、106c段以及階段2的剩餘部分。
(3)c段：
a端階段1完成後，盾構設備推進範圍為3號井至1號井，穿越江中c段。圓隧道襯砌結構為預製鋼筋混凝土管片，外徑11m,內徑9.0m管片厚度1m。整個圓環分成8塊管片組成，用大封頂縱向插入法，每塊管片間的連線用環向和縱向m36螺栓；
2．對於地下連續牆的施工時，採取了如下方法：
(1)導牆施工。導牆作為地下連續牆的地面基準，軸線定位精度必須達到設計要求，導牆採用現澆鋼筋混凝土結構。
(2)開挖槽段。使用多套履帶吊和液壓抓鬥機組成的挖槽機，同時開挖多個工作面進行成槽作業。成槽過程中，及時糾偏，精度達到設計要求。成槽結束後，用超音波儀和其他測量工具檢驗其垂直度、槽位、槽深偏差，不合要求要修整。
(3)槽壁土外運。可邊挖邊運。
(4)噴刷接頭。根據地下連續牆的接頭樁，製作接頭噴刷器，然後用吊車懸吊緊貼接頭樁上下提放，反覆噴刷接頭3次。
(5)接頭樁製作與吊裝。澆搗接頭；接頭裝整根澆搗，分節吊裝；平裝時嚴格控制垂直度；接頭樁比地下牆底落底700mm，露出地面500mm
(6)底模上加工成型鋼筋籠。製作成型鋼筋籠；採用履帶吊雙機凌空吊直，再由主吊垂直運入槽至設計位置，用鋼筋梁將籠擱置在導牆上。
(7)澆築牆體混凝土。採用c30商品混凝土，抗滲等級s6；鋼筋籠入槽後4h之內開始；過程中，埋管深度保持在1.5～6m，混凝土面高差控制在0.5m以下，牆頂面混凝土標高高於設計標高0.3～0.5m。
問題:
1．結合本工程情況，請選擇合理的盾構設備類型
2．結合本工程情況，簡述豎井的作用及施工方法。
3．地下連續牆施工方法是否全面？
4．結合本工程情況，簡述矩形隧道的施工要點。
5．結合本工程情況，簡述圓形隧道施工中盾構的功能。
6．泥水平衡效果是如何產生的？ 來源：
7．盾構系統的結構及其掘進中的幾種狀態。
8．簡述盾構推進時，對地表的影響所應採取的措施
【案例17】
1．由於本工程取水方便，因此應選用泥水加壓式盾構設備。
2．(1)豎井的作用：a端3號井為盾構拼裝井，b端1號井為盾構拆卸井，運營階段為設備井；2號井為通風井；
(2)豎井的施工方法：
①均採用地下連續牆作擋土結構，多道支撐順築法開挖施工，內襯鋼筋混凝土與地下牆共同受力，坑底作地基加固；
②地基加固→土體開挖→鋼支撐安裝，循環往復至底板標高。具體描述如下：
a)土體開挖：用50t大吊配1.0m3抓鬥挖土，分層開挖，層深2～3m，挖土時保持基坑無積水，控制分層深度，嚴禁超挖回填，層底面平整，支撐隨挖隨撐；
b)鋼支撐安裝：鋼支撐進場後要進行檢查驗收，進行試拼裝，不合要求不可使用；鋼牛腿、斜撐與預埋件之間焊接必須牢靠，焊縫高度必須達到設計要求，斜撐埋件在槽壁施工時埋入；鋼管支撐之間的螺栓必須全部栓上；對施加預應力裝置的油泵要經常檢查，使之運行正常。
c)素混凝土墊層施工：基坑挖土至基底時，用人工修整基底，及時鑿開槽壁上底板部位的預埋鋼筋接駁器，並儘快澆築20cm素混凝土墊層
d)底部及內襯結構施工：分三次澆搗鋼筋混凝土（底板及部分內襯；內襯；牆身內襯及頂層框架），混凝土採用c30商品混凝土。
3．不全面。還少3個關鍵步驟：
(1)泥漿系統。採用膨潤土、純鹼、高粘度cmc和自然水，用清漿沖拌箱和雙軸拌漿機兩次拌和而成。回收泥漿經土渣分離篩再經鏇流渣器和雙層振動篩多級分離淨化後，調整其性能指標、複製成再生泥漿。成槽時，槽內泥漿液面保持不要外溢的最高液位，暫停施工時，漿面不低於導牆頂面30cm。泥漿系統應提早準備，在開挖槽段時立即投入使用；
(2)清底換漿。使用空氣升液器，由吊車懸吊入槽，空氣壓縮機輸送壓縮空氣，以泥漿循環法吸取槽段土渣，並置換槽底部泥漿。過程中要控制好吸漿和補漿速度，不能讓液面低於導牆頂面以下3mm。在噴刷接頭完成後，就要進行清底換漿；
(3)頂拔反力管。設計、製作反力管和拔管機；反力管吊裝就位後，隨即安裝拔管機；拔管時間以混凝土終凝時間為準，拔管過程中保證管腳始終埋在終凝後的混凝土中，不要早拔多拔。該步驟最後完成。
4．矩形隧道的施工要點：
(1)新建段可採用地下連續牆、混凝土板樁作圍護結構，並與內襯結構共同受力，基坑開挖採用鋼支撐、吊車抓鬥挖土的明挖順作法；
(2)改建段可採用地下連續牆、半月形鑽孔樁作圍護結構，結構施工採用順作法或逆作法，支撐形式有水平、垂直支撐等，基坑開挖採用鋼支撐、吊車抓鬥挖土的明挖順作法；
(3)在某些段可採用放坡開挖的施工方法。
5．圓形隧道的盾構的功能：在易發生流砂的地層中能穩定開挖面；便於開挖和運出盾構正面大量的土方；在含水的砂性土及淤泥質粘土層等軟弱地層的推進中，地層損失控制在最小程度；能保證過江、沿線鄰近建築物及公共管線等安全。
6．泥水平衡效果的產生：在泥水平衡理論中，泥膜的形成是至關重要的。當泥水壓力大於地下水壓力時，泥漿水按達西定律滲入土中，形成與土壤間隙測成一定比例的懸浮顆粒，並積聚於土壤與泥水的接觸表面，泥膜就此形成。隨著時間的推移，泥膜厚度不斷增加，滲透抵抗力逐漸增強，當泥膜抵抗力遠大於正面土壓時產生泥水平衡效果。
7．盾構結構：掘進機、掘進管理、泥水輸送、泥水處理和同步注漿5大系統。掘進中3種狀態：停止狀態、旁路狀態或逆洗狀態、掘進狀態。
8．所應採取的措施：
(1)控制切口水壓波動範圍；
(2)合理設定推進速度； 來源：
(3)控制同步注漿壓力；
(4)對地表沉降進行嚴密觀測。