土壓平衡盾構(gòu)始發(fā)及到達(dá)端頭加固措施研究

摘 要：盾構(gòu)隧道斷頭失穩(wěn)、坍塌是盾構(gòu)施工中常見事故，端頭土體加固是盾構(gòu)始發(fā)、到達(dá)技術(shù)的核心部分，端頭加固的成敗直接影響到盾構(gòu)能否安全始發(fā)、到達(dá)。文章闡述了盾構(gòu)隧道端頭加固的意義，介紹了盾構(gòu)隧道端頭常用土體加固方式，結(jié)合長春地鐵2號(hào)線一期工程袁家店站～長春西站盾構(gòu)區(qū)間盾構(gòu)斷頭加固實(shí)例，介紹了盾構(gòu)端頭加固技術(shù)的應(yīng)用，以供大家參考交流。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)隧道；端頭加固；事故

盾構(gòu)隧道斷頭失穩(wěn)、坍塌是盾構(gòu)施工中常見事故，端頭土體加固是盾構(gòu)始發(fā)、到達(dá)技術(shù)的核心部分，端頭加固施工方法的選擇與施工質(zhì)量的控制是盾構(gòu)始發(fā)與到達(dá)順利的關(guān)鍵。盾構(gòu)隧道端頭土體的加固是盾構(gòu)始發(fā)施工中的一個(gè)重要組成部分，合理選擇端頭土體的加固方式是保證盾構(gòu)隧道順利施工非常重要的環(huán)節(jié)。盾構(gòu)始發(fā)、到達(dá)是最容易發(fā)生事故的，盾構(gòu)隧道端頭加固的失敗又是造成事故多發(fā)的最主要原因。近年來，隨著我國城市軌道交通建設(shè)的快速發(fā)展，盾構(gòu)法隧道端頭井地層加固不當(dāng)引起的工作井洞門噴砂水、土體坍塌、隧道破壞等嚴(yán)重事故屢見不鮮。因此加強(qiáng)端頭加固施工控制，是保證盾構(gòu)順利施工的重要的環(huán)節(jié)。

1 端頭加固的目的

盾構(gòu)施工過程中，盾構(gòu)始發(fā)和到達(dá)時(shí)需要鑿除洞門，這時(shí)會(huì)由于切除始發(fā)井圍護(hù)結(jié)構(gòu)（地連墻或圍護(hù)樁）而使開挖面處于暴露狀態(tài)且會(huì)保持一定時(shí)間，如果不對(duì)自穩(wěn)性較差的地層進(jìn)行加固，就會(huì)發(fā)生塌方事故，進(jìn)而嚴(yán)重影響盾構(gòu)施工的安全。因此，在盾構(gòu)始發(fā)和到達(dá)的端頭，必須根據(jù)具體地質(zhì)情況選取合理的加固范圍和采取確實(shí)可行的加固措施，以確保盾構(gòu)始發(fā)和到達(dá)施工的安全。通過對(duì)進(jìn)出洞一定范圍內(nèi)的土體進(jìn)行有效加固措施，使土體的強(qiáng)度和滲透性得到改良，實(shí)現(xiàn)在盾構(gòu)開挖面土壓平衡未建立前，加固土體具有固土止水、減小土體的滲透性，防止發(fā)生突水、涌砂等事故，強(qiáng)化整體、緩壓均載的功效，防止土壓建立困難引起過大的地面沉降或坍塌。

2 盾構(gòu)隧道端頭常用土體加固方式

盾構(gòu)隧道端頭常用的加固方式有高壓噴射注漿法、深層攪拌法、SMW工法、人工凍結(jié)法、注漿法、素混凝土灌注樁法和降水法等。盾構(gòu)進(jìn)出洞端頭加固方案可以采用一種或多種工法相結(jié)合的方法，主要取決于地質(zhì)情況、地下水、覆蓋層厚度、盾構(gòu)機(jī)直徑、盾構(gòu)機(jī)型、施工環(huán)境等因素，同時(shí)兼顧安全性、施工方便性、經(jīng)濟(jì)性、進(jìn)度等因素加固方式可以分為以下兩大類：（1）化學(xué)加固方式（高壓噴射注漿法、深層攪拌法、注漿法、素混凝土灌注樁法等）；（2）物理加固方式（凍結(jié)法、降水法等）。

3 盾構(gòu)施工端頭加固技術(shù)應(yīng)用

3.1 工程簡介

長春地鐵2號(hào)線一期工程線路起自長春西湖站，經(jīng)長春西站后沿景陽大路向東經(jīng)解放大路、吉林大路，止于東方廣場(chǎng)站，線路全長22.5公里，全部為地下線；設(shè)車站17座（不含已建和在建的長春西站和解放大路站），全部為地下站。長春地鐵2號(hào)線一期工程袁家店站～長春西站盾構(gòu)區(qū)間始發(fā)及到達(dá)井端頭為軟弱地層，主要為素填土、粉質(zhì)粘土，承載力差。為了保證盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出洞的安全，需對(duì)洞口處土體進(jìn)行加固。袁家店站—長春西站盾構(gòu)區(qū)間加固采用高壓旋噴三重管Φ600@400地表加固；地層加固范圍為：加固徑向?yàn)樗淼乐車稀⑾?、左、右?m，加固土體長度在始發(fā)井處8m，接收井處8m。

3.2 高壓旋噴樁施工工藝

三重管高壓旋噴樁施工主要包括鉆機(jī)就位、鉆孔、插管、噴射注漿（漿液配制、攪拌施工）、沖洗、移動(dòng)機(jī)具等工藝流程，其具體的施工流程見圖1。

3.3 施工注意事項(xiàng)

①注漿時(shí)隨時(shí)檢查漿液初凝時(shí)間、漿液流量、漿液壓力、旋轉(zhuǎn)提升速度、水壓力、水流量及空氣壓力、空氣流量等參數(shù)是否符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，通過量測(cè)鉆桿并在鉆機(jī)架做標(biāo)記，確定旋噴樁噴漿高度，并隨時(shí)做好記錄。②下噴管前，先檢查空壓機(jī)設(shè)備和管路系統(tǒng)，設(shè)備的壓力和排量必須滿足設(shè)計(jì)要求。各部位密封圈必須良好，各通道和噴嘴內(nèi)不得有雜物，并進(jìn)行地面試噴，合格后方可噴射漿液。③先于孔底作低壓注漿，以置換護(hù)壁泥漿及孔底沉渣，至孔口見有冒漿時(shí)，方可實(shí)施噴射作業(yè)。④噴射時(shí)，先應(yīng)達(dá)到預(yù)定的噴射壓力、噴漿旋轉(zhuǎn)30秒，水泥漿與樁端土充分?jǐn)嚢韬螅龠厙姖{邊反向勻速旋轉(zhuǎn)提升注漿管，提升速度為15～20cm/min，直至距樁頂1米時(shí)，放慢攪拌速度和提升速度。保證樁頂密實(shí)均勻。⑤終噴后結(jié)合封孔進(jìn)行靜壓補(bǔ)漿，直至孔口滿漿不再下沉為止。⑥當(dāng)樁體高度超過噴桿長度需要換桿時(shí)，第二次恢復(fù)噴射灌漿時(shí)，噴桿應(yīng)重新插入已噴樁體內(nèi)0.6m以上，按設(shè)計(jì)參數(shù)噴射3分鐘后才繼續(xù)提升。⑦在噴射過程中，如發(fā)生故障，必須立即停止操作，組織搶修，達(dá)到正常情況后，在原高程將噴桿下沉0.6m以上，按（⑥）要求施工。⑧在噴射過程中，應(yīng)有專人對(duì)各種線（管）路進(jìn)行檢查，全過程對(duì)施工參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如有偏差，必須立即加以糾正。⑨每半小時(shí)檢測(cè)進(jìn)漿、回漿比重及氣壓、漿壓、提升速度等施工參數(shù)，并有記錄備查。若施工過程出現(xiàn)異常情況，應(yīng)做詳細(xì)記錄，并及時(shí)通知監(jiān)理和設(shè)計(jì)人員。

參考文獻(xiàn)

[1] 王強(qiáng).盾構(gòu)隧道端頭加固設(shè)計(jì)與研究[J].中國水運(yùn)（下半月），2012， 12（03）：191-193.

[2] 王天明，戴志仁.盾構(gòu)法隧道端頭井地層加固方法及其應(yīng)用研究[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2014，31（08）：90-96.

作者簡介：程鵬（1981- ），男，吉林長春人，長春市城市建設(shè)咨詢有限公司，工程師，研究方向：道路與橋梁、市政工程監(jiān)理。