富水粉砂層地質(zhì)條件下地鐵3 層換乘站土壓平衡盾構(gòu)接收施工技術(shù)

占立浩

（三方建設(shè)集團(tuán)有限公司，杭州310052）

1 引言

目前，隨著我國城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市軌道交通成為社會關(guān)注的焦點，地鐵的運行可以有效減少交通擁擠現(xiàn)象，但是也對目前的施工技術(shù)帶來了更多的技術(shù)挑戰(zhàn)，需要在復(fù)雜的環(huán)境和地質(zhì)條件下完成作業(yè)。盾構(gòu)機(jī)是地鐵建設(shè)過程中的重要設(shè)備，具有高效性、安全性、標(biāo)準(zhǔn)性的優(yōu)點，但是盾構(gòu)接收施工同樣也具有高風(fēng)險的特點，是整個施工過程中的重點和難點。

2 盾構(gòu)接收處風(fēng)險因素

富水粉砂層地質(zhì)中，土質(zhì)相對疏松，在盾構(gòu)接收的施工過程中，盾構(gòu)接收的狀態(tài)不容易操控，盾構(gòu)機(jī)與門洞位置很難準(zhǔn)確對應(yīng)，導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)出洞時狀態(tài)與理論狀態(tài)相差較大，盾構(gòu)機(jī)的刀盤很有可能會剮蹭封閉洞圈的橡膠膠帶，帶來安全隱患，并且極有可能出現(xiàn)涌水、涌砂的現(xiàn)象。

盾構(gòu)機(jī)通常會在地下水水位以下10.5～12.5m 位置處，盾構(gòu)機(jī)接收處的地質(zhì)為富水粉砂層，富水粉砂層的地下水是2種不同性質(zhì)的水源，如果沒有對其進(jìn)行降水處理，很有可能在盾構(gòu)接收的過程中出現(xiàn)涌水、涌砂現(xiàn)象，存在地表塌陷和周圍建筑物沉降的風(fēng)險[1]。

很多城市的管線錯綜復(fù)雜，導(dǎo)致盾構(gòu)接收區(qū)域的環(huán)境復(fù)雜，可能存在雨水管、污水管、給排水管等，而且在盾構(gòu)接收的范圍內(nèi)可能會存在高層建筑物，盾構(gòu)接收施工會導(dǎo)致周圍區(qū)域的土體不平衡，引起地層重新固結(jié)，會打破原有的地層應(yīng)力分布，嚴(yán)重時還有可能導(dǎo)致地表下沉，對周圍的建筑物構(gòu)成威脅。

在盾構(gòu)接收加固的施工過程中，需要對管片與土層間的縫隙進(jìn)行填充，進(jìn)行封閉，這樣可以有效阻擋周圍水源及泥沙，但是還不能將盾構(gòu)機(jī)固定成死板的狀態(tài)。在加固過程中，如果沒有對填充材料的類型、配比、填充壓力、填充效果進(jìn)行準(zhǔn)確判斷和分析，有可能帶來盾構(gòu)機(jī)錮死的風(fēng)險，嚴(yán)重影響盾構(gòu)接收的施工效果。

3 盾構(gòu)接收施工前準(zhǔn)備工作

3.1 加固盾構(gòu)接收端頭

盾構(gòu)刀盤達(dá)到洞口圍護(hù)結(jié)構(gòu)時，需要保證盾構(gòu)接收端口的穩(wěn)定性以及密集緊實性，以避免破除洞口時發(fā)生地下水和沙土涌出的現(xiàn)象。在這個過程中，關(guān)鍵要加固盾構(gòu)接受端頭。加固過程可以分為3 個階段，首先是在前期對盾構(gòu)接收端口進(jìn)行加固，此時，接收端可以進(jìn)行加固的范圍為隧道頂端3m和底端3m 范圍內(nèi)，但是，通過對平面范圍進(jìn)行分析，應(yīng)將設(shè)計范圍規(guī)定在結(jié)構(gòu)輪廓線以內(nèi)3m 范圍內(nèi)。其次，通過接收端對地層進(jìn)行二次加固時，需要對地層的加固端進(jìn)行綜合考慮，通常使用的加固方法包括注漿、旋噴樁、攪拌樁、玻璃纖維樁、SMW 樁、凍結(jié)法以及降水法等類型。施工過程中，首先需要盾構(gòu)暫停掘進(jìn)，準(zhǔn)確測量盾構(gòu)機(jī)坐標(biāo)位置與姿態(tài)，確認(rèn)與隧道設(shè)計中心線的偏差值。繼續(xù)掘進(jìn)時，需要及時測量盾構(gòu)機(jī)坐標(biāo)位置與姿態(tài)，并依據(jù)到達(dá)掘進(jìn)方案及時進(jìn)行方向修正。在掘進(jìn)至接收井洞口加固段時，確認(rèn)洞口土體加固效果，必要時進(jìn)行補(bǔ)注漿加固[2]。

3.2 對盾構(gòu)接收端進(jìn)行降水施工

對盾構(gòu)接收端進(jìn)行降水施工的流程包括鉆探、井（孔）安裝、填礫與管外封閉等環(huán)節(jié)。鉆探時，需要保證鉆機(jī)的鉆探與成孔質(zhì)量，降低鉆孔對含水層滲透性以及水質(zhì)的影響，同時要注意提高鉆進(jìn)效率，減少孔底沉渣的厚度。井（孔）安裝配管時，需要根據(jù)井或孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)備配管。下管前，要測量孔深，同時注意在地面上將每節(jié)井或孔的過濾器包扎好，減少井（孔）安裝時間。進(jìn)行填礫與管外封閉時，需要用清水稀釋孔內(nèi)泥漿，同時保證礫料的規(guī)格符合要求，并且純凈[3]。填礫時，確保礫料由孔壁四周均勻注入，為管外封閉提供方便。

3.3 多次測量核對盾構(gòu)機(jī)與洞門位置

盾構(gòu)隧道在進(jìn)行全線貫通的0.1km 以及0.05km 階段時，應(yīng)該對隧道盾構(gòu)的姿態(tài)進(jìn)行人工測量，確定盾構(gòu)機(jī)的位置，從而使成形隧道的中心軸線與隧道設(shè)計的中心軸線之間的關(guān)系獲得較為深刻的明確。不僅如此，還需要符合國家對于盾構(gòu)隧道施工的相應(yīng)規(guī)范，使接收的洞口位置得到充分的再次測量，通過測量的方式對盾構(gòu)機(jī)接下來的掘進(jìn)方向進(jìn)行有針對性的糾正，保證其可以更好地進(jìn)行工作。

4 盾構(gòu)接收施工技術(shù)分析

4.1 選擇加固區(qū)域內(nèi)盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)

盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入加固區(qū)后，刀盤扭矩較大，推進(jìn)的速度較低，對地表層的影響非常明顯，因此，需要特別注意掘進(jìn)參數(shù)的選擇和與控制，需要技術(shù)人員結(jié)合具體的地質(zhì)條件進(jìn)行合理選擇。選擇的參數(shù)應(yīng)使盾構(gòu)掘進(jìn)過程推力小、速度低、推進(jìn)速度均勻、土倉壓力適宜、注漿量飽滿，這樣可以給盾構(gòu)機(jī)操作留有一定的空間，降低地表塌陷及管線破裂的風(fēng)險。選擇盾構(gòu)機(jī)的推力時，通常需要將其控制在11 000～11 500kN，刀盤的轉(zhuǎn)速通常要小于1r/min，注漿量需要控制在7m3。

4.2 選擇隧道止水環(huán)位置和施工

選擇隧道止水環(huán)位置對封閉后方來水具有十分重要的意義，需要結(jié)合盾構(gòu)的位置情況將止水環(huán)施工分為3 個階段，在每個階段的施工過程中，需要采用不同的注漿方式與注漿參數(shù)。在進(jìn)行第一階段的止水環(huán)施工時，需要將注漿壓力控制在0.8MPa 以內(nèi)，嚴(yán)格把控注漿壓力，防止壓力過大導(dǎo)致管片破裂。進(jìn)行第二階段的止水環(huán)施工時，為了防止盾構(gòu)機(jī)被錮死，需要采用化學(xué)注漿的方式，同時進(jìn)行二次注漿。進(jìn)行第三次止水環(huán)施工時，需要采用雙液漿的方式封閉止水環(huán)。

4.3 安裝洞門止水簾布

盾構(gòu)機(jī)到達(dá)洞門之前，需要在洞門處按照設(shè)計要求和現(xiàn)場施工情況安裝洞門止水簾，止水簾由預(yù)留螺栓、扇形板、橡膠圈、壓板組成，需要將其安裝在洞門的預(yù)埋鋼環(huán)外側(cè)，利用預(yù)留螺栓將止水簾固定。這樣在盾構(gòu)機(jī)通過洞門后，鋼絲繩可以將其緊固，從而壓緊壓板，防止止水簾布向外傾斜，使盾構(gòu)機(jī)與洞體緊緊貼合，有效防止注漿液外流或者流水流出，達(dá)到良好的封閉效果。

4.4 安裝弧形止水鋼板

盾構(gòu)機(jī)到達(dá)洞門的鋼環(huán)部位時，盾構(gòu)機(jī)與洞門的鋼環(huán)部位會形成一定的空隙，易導(dǎo)致涌砂和涌水，因此，為了有效降低安全風(fēng)險，需要在洞門設(shè)置弧形止水鋼板。在選擇弧形止水鋼板的過程中，需要測量洞門與洞門掌子面之間的距離，在此處需要設(shè)置第一道弧形鋼板；在與第一道弧形鋼板距離較遠(yuǎn)處設(shè)置第二道弧形鋼板，與此同時，需要在每塊鋼板后面焊接三角鋼板進(jìn)行加固。在弧形鋼板的定制過程中，為了降低鋼板的剛性，需要在每個弧面切割一定深度的縫隙，避免盾構(gòu)機(jī)在與洞體接觸時鋼板出現(xiàn)脫離現(xiàn)象。在弧形鋼板焊接完成后，需要在2 塊鋼板之間填充材料，可以為棉絮，這樣一旦出現(xiàn)涌水現(xiàn)象，棉絮可以阻擋泥沙。

4.5 安裝管片拉緊裝置

為了提高盾構(gòu)機(jī)出洞時整個管片的整體性，需要進(jìn)行管片螺栓復(fù)緊工作和安裝管片整體拉緊裝置。由于進(jìn)入加固區(qū)后盾構(gòu)機(jī)的推力很小，各個管片環(huán)之間的連接相對疏松，因此，需要進(jìn)行2 次螺栓復(fù)緊工作，這樣才可以保證施工效果。在管片的最后10 環(huán)的幾個油缸點安裝制定鋼板，在每個環(huán)片與之前安裝的鋼板分別依次焊接，使其構(gòu)成一個整體，這樣可以有效防止漏水現(xiàn)象的發(fā)生，防止管片出現(xiàn)松弛現(xiàn)象。

4.6 間隙注漿封堵

盾構(gòu)機(jī)脫離洞門之后，需要在洞門環(huán)的間隙處進(jìn)行注漿，采用單液漿，結(jié)合施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件，合理確定漿液類型、漿液密度、漿液壓力、注漿位置。進(jìn)行注漿時，需要在出洞前的第3 環(huán)開始注漿，分別對管片上的每個注漿孔對應(yīng)的管片進(jìn)行注漿。

5 結(jié)語

綜上所述，在富水粉砂層地質(zhì)條件下，地鐵3 層換乘站的盾構(gòu)接收施工具有極大的安全風(fēng)險，需要建筑團(tuán)隊具備嚴(yán)謹(jǐn)高超的施工技術(shù)，嚴(yán)格遵循施工管理方案，從而保證盾構(gòu)機(jī)可以安全接收。