凍結(jié)加固+橡膠可收納式洞門止水圈
——高水壓下盾構(gòu)接收工法(FPAS)

在日本,常采用盾構(gòu)可直接切削洞門的SEW工法(洞門采用FFU材料)進行盾構(gòu)始發(fā)和接收。但該工法也存在一些問題,例如: 在盾構(gòu)通過時會對洞門止水圈造成損傷、切削碎片容易進入止水圈和盾構(gòu)之間影響止水性能、止水圈無法承受高水壓等。

為了解決這類問題,日本開發(fā)一種結(jié)合凍結(jié)法、填充料和止水圈的盾構(gòu)接收FPAS(the freezing and packing stop water)工法。

FPAS工法

FPAS工法(見圖1)是在洞門混凝土內(nèi)設置凍結(jié)管和止水圈,能夠在大深度、高水壓條件下保證盾構(gòu)接收安全。

該工法具有以下特征: 1)止水圈能夠收納配置在洞門混凝土內(nèi),不會受到盾構(gòu)造成的損傷; 2)對橡膠管內(nèi)加壓后使止水圈緊密貼合盾構(gòu),可應對高水壓; 3)對填充料進行凍結(jié)和解凍,使其作為流動化材料; 4)盾構(gòu)到達前凍結(jié)填充料、到達后解凍填充料同時啟用止水圈,能夠防止雜物進入止水圈和盾構(gòu)之間; 5)具有盾構(gòu)周圍止水效果,可以減少土體加固范圍,從而降低施工成本、縮短施工時間。

工程應用

FPAS工法在日本東京都蛇崩川增強干線工程中得到應用。由于原來的蛇崩川干線埋深較淺、排水能力不足,因此新建1條內(nèi)徑2 200～5 000 mm、總長約6.6 km的隧道提升該地區(qū)的排澇能力。

該工程的盾構(gòu)接收采用了FPAS工法,到達井為圓形豎井(內(nèi)徑9.6 m、深39.4 m),洞門配置了FFU材質(zhì)。洞門密封裝置為4分塊,現(xiàn)場進行拼裝焊接。在盾構(gòu)到達前,對洞門密封裝置內(nèi)部注入的填充料進行部分凍結(jié)。盾構(gòu)到達后,對填充料進行解凍使其流動并啟用止水圈。通過止水圈與盾構(gòu)緊密貼合防止地下水滲入。根據(jù)盾構(gòu)預計到達時間,開始為期7 d的凍結(jié),但當盾構(gòu)開始切削FFU時,解凍后發(fā)現(xiàn)洞門密封內(nèi)部的水壓力雖大幅降低,但依然沒有達到完全的止水效果,推測原因是注水壓力不足或鋼板間隙有雜物摻入,因此采取注漿進一步提升止水效果。最終盾構(gòu)始發(fā)精度控制良好,于2022年9月順利完成盾構(gòu)接收,止水效果較好。