软土地区复杂条件下盾构接收施工技术

2015-12-05王佩芬

天津建设科技 2015年2期

关键词：土仓明洞杯底

□文/王佩芬

软土地区复杂条件下盾构接收施工技术

□文/王佩芬

针对复杂情况下地下三层站盾构接收采用冷冻、明洞相结合的施工方案，提出了盾构过冷冻体及天津站遗留障碍物[1]的施工措施，重点分析盾构在冷冻体杯壁、杯底及明洞砂浆内掘进的各项参数。

盾构；冷冻；明洞；软土

1　工程概况

天津地铁2号线建国道—天津站区间，由建国道站始发天津站接收，天津站接收端为地下3层矩形框架结构，接收井在地下3层站台层内，地下连续墙宽1.2m，内衬结构厚度0.8m。

盾构开挖地层位于51粉土、61粉质粘土、72粉土、74粉砂地层中。

天津站基坑施工过程中对部分接缝进行垂直冷冻，经地表刨验探明共遗留8根冻结管未拔出，冻结管直径127 mm、厚5 mm，套管直径50 mm、厚度3 mm，左线有5根冻结管，通过洞门钻探探到4根；右线3根冻结管，已探到2根。探出冷冻管采用水钻切割成50 cm/节，见图1。

图1　天建站接收端遗留冻结管横断面

2　接收方案

2.1水平冻结

采用“杯状”冻结，冻结长度为11 m，前3 m全断面冻结加固，后8m环形冻结加固。盾构进洞设计采用水平冻结孔，单侧隧道沿盾构进洞纵向方向盾构机的外侧为1.2 m（冻结壁杯壁厚度）；连续墙处冻结壁厚度为3.0m（冻结壁杯底壁厚），见图2和图3。

图2　冷冻加固布孔剖面

图3　冷冻加固布孔平面

2.2明洞

为保证盾构接收和天津站运营安全，在接收井内施工明洞结构并对明洞进行回填，回填M1.5砂浆，材料用量：水泥200kg/m3、砂1400kg/m3、水215kg/m3。

根据盾构机和车站结构尺寸，在盾构接收井内施作长18 m、宽12.26 m、高8.84 m、壁厚0.8 m的混凝土明洞，混凝土箱结构内钢筋与盾构井结构植筋连接。明洞混凝土强度等级为C30，抗渗等级为P8，钢筋为H PB335级，保护层厚度30mm，见图4和图5。

图4　明洞施工剖面

图5　盾构机在明洞内接收

3　施工措施

3.1冷冻体掘进防冻措施

泡沫内掺入玻璃水，比例1∶1，浓度3%～5%进行土体改良。土仓注入循环水（25℃），提高土仓内渣土温度，杯底掘进期间渣土温度维持在5～10℃。停机拼装期间每10 min转动2 min刀盘，同时注意盾构刀盘扭矩有无异常。管片拼装期间不间断同步注浆和油脂注入，以少量、长时间注入为原则，防止注入孔冻死。

3.2防止刀盘卡住及防喷涌措施

在扭矩＞4 MN·m时主动停止掘进，刀盘正常转动，待扭矩降低后继续。降低盾构推进速度，切削障碍物掘进时速度放缓至6mm/min。过障碍物前将刀盘伸出10 cm，当遇到障碍物时卡住时，缩回刀盘。加强土体改良，建立土仓压力，减少刀具的磨损和增加土体的和易性，密切注意土仓压力。盾尾后方通过二次注浆形成止水环，防止后方来水进入土仓，造成喷涌。

4　盾构参数分析

为方便分析选取盾构在杯壁、杯底、砂浆中掘进3个阶段参数进行对比，428～434环盾构在杯壁中掘进，435～437环盾构在杯底中掘进（436、437环盾构切削钢管），438～442环盾构在砂浆中掘进。

4.1掘进速度

在进入杯壁后受土体加固及障碍物的影响掘进速度逐渐降低，在切削冻结管时掘进速度出现较大波动，见图6。

4.2土压

在杯壁中掘进时出土情况正常，土压力基本能够维持在0.2 MPa，随着接近杯底，受加固体及障碍物影响掘进速度降低，掘进时间长，土体改良剂的注入速度没有降低，渣土逐渐向渣浆转变，螺旋机出土口间歇喷涌，土仓压力难以保持，在杯底时切削冻结管时土仓压力降低到0.03MPa左右，在砂浆中掘进时土仓压力降低到很小，基本为0，见图7。