富水软土地层土压平衡盾构机始发关键技术控制要点

谭仕波

中铁建大桥工程局集团第四工程有限公司

富水软土地层土压平衡盾构机始发关键技术控制要点

谭仕波

中铁建大桥工程局集团第四工程有限公司

近年来，随着盾构技术的不断发展和提高，盾构法施工已被广泛地应用于全国各大城市地铁施工中。盾构始发是盾构施工的关键工序之一，其主要内容包括：始发端头加固、凿除洞门围护结构、拼装负环管片、盾构贯入作业面建立土压、试掘进、洞门封堵等步序，每道步序都伴随着一定的施工风险，其中始发端头地层加固尤为重要，是决定盾构顺利始发的关键。

盾构始发；端头加固；凿除洞门；洞门封堵

1　引言

盾构始发做为盾构施工的首道工序，也是最为关键的一道工序。因盾构始发洞门外土体多为含水丰富的软土层，水量大，水压高，若加固措施不当或未达到预期加固效果，破除洞口围护结构时极易导致洞口土体失稳、地下水涌入，造成地面塌陷。本文结合天津地铁某区间盾构施工，对富水软土地质下盾构始发技术进行多方面的分析和探讨。

2　工程概况

天津地铁6号线某区间盾构始发端车站为地下二层三跨岛式车站，主体结构总长204.7m，盾构井段宽24.7m，基坑深18.21m，站中心顶板覆土为3m。区间隧道盾构始发段100m地层由上至下为：①1杂填土、④1粉质粘土、⑥1粉质粘土、⑥3粉土、⑥4粉质粘土、⑦粉质粘土、⑧1粉质粘土层、⑨21粉砂层，隧道断面内主要土层为⑥1粉质粘土、⑥3粉土、⑥4粉质粘土、⑦粉质粘土、⑧1粉质粘土层。始发段下卧层主要为⑧2粉土层，处于第一层承压水层中，微透水层，渗透系数为0.005m/d，层厚约3.5m。

3　关键技术及控制要点

3.1始发端头土体加固

结合设计方案和地质勘察报告，区间盾构始发井端头加固采用φ850@600三轴水泥土搅拌桩，加固区与围护结构之间采用双排φ800@500高压旋喷桩补强并包角。因始发段盾构下卧层⑧2粉土层处于第一承压水层，故高压旋喷桩加固应伸入该含水层以下相对隔水层中，施工时按地质勘察报告相应加深桩长。

3.2端头加固效果检测

端头土体加固完成后，在进行盾构始发条件验收前，通过地表垂直取芯及水平探孔检测土体加固效果。在始发洞门凿除之前，对洞门打水平探孔检查洞门漏水及涌砂情况。洞门探孔设计9个，在洞门上、中、下部均有布置，其中下部三个探孔采用45°斜孔，探孔直径50mm，孔深为3.8m(穿透加固区3m)。

3.3备用降水井施工

为应对盾构始发时突发险情，始发前施工备用降水井。降水井的布置为：在左右线加固土体外3m，隧道掘进方向3m处布置降水井，隧道两侧布置1口，隧道中间布置2口降水井，共布置4口降水井。

3.4洞门凿除

采用人工手持风镐进行洞门连续墙的分步、分层凿除。首先凿除内侧混凝土保护层并割去内侧钢筋，然后逐步破除两排钢筋之间的混凝土，第一次破除60cm后停止破除，保留外侧20cm钢筋混凝土，在完成始发施工各项工序后快速完成剩余钢筋混凝土的破除，最后一层凿除时分9块进行。洞门破除顺序应按照“由下至上、中间到两边”的原则，并及时清理干净落在洞圈底部的混凝土碎块。

3.5安装洞门防水密封

在盾构始发掘进时，为了防止洞内的水和回填注浆浆液沿着盾构机外壳向洞口方向流出，在内衬墙上的盾构机入口洞圈周围安装环行密封橡胶板止水装置，洞门防水装置由帘布橡胶板、扇形圆环板、固定板、压板、垫板和连接螺栓等组成，将前述构件按顺序安装主体结构预埋件上。

3.6涂刷盾尾密封油脂

盾尾油脂能起止水、防止同步注浆浆液回流的作用，另外盾尾油脂也有减小钢丝刷的摩损作用。在拼装第一环负环管片时填满盾尾密封油脂，在第一环负环拼装就位后，利用盾尾油脂泵泵送油脂将盾尾油脂腔内填充满。

3.7安装负环管片

始发方式为整环始发，所有负环均为整环拼装。负环管片的布置从反力架到洞门依次编号为-8～-1环，为6环1.5米管片与2环1.2米管片，-1环伸入洞门0.41m，在洞门施工时再将-1环管片拆除。

负环管片组装采用通缝拼装，为了负环管片安装稳定和承担掘进时的推力，除采用三角支撑架稳定负环管片外，每环管片还采用钢丝绳，钢丝绳卡子紧线工具，组装成紧箍负环管片绳具，绳具两端钩在始发托架上，将管片环箍紧。

3.8盾构试掘进

根据施工要求，始发段100m范围作为试掘进段。盾构在始发加固区范围(纵向长11m)掘进时，遵循“低推力、低刀盘转速，减小扰动”的原则，确保盾构始发施工的安全性。负环管片共8环，-8环至-4环为盾构机刀盘在加固区外时拼装，盾构试掘进-3～13环范围内，盾构刀盘进入加固区至盾尾脱出加固区，施工过程中根据不同的地层特点不断对掘进参数进行优化，并调整盾构姿态达到最佳。

3.9盾构始发环控要点

根据盾体长度结合负环设置情况，盾构始发环控控制要点如下：

⑴ 拼装-5环管片时，刀盘到达止水帘布。盾构机进钢环前在橡胶帘布上涂满黄油，防止刀具割破帘布。

⑵ 掘进-3环时，刀盘已完全进入加固区，此时安排专人观察洞门周围渗漏水情况，并对折页压板进行处理。如果发现洞门有较大漏水、漏浆，应对洞门密封进行加固处理。

⑶ 掘进＋4环时，盾尾已进入加固区，需对洞门进行注浆密封。当盾尾脱离洞门0.8m时，停止掘进开始注浆。

⑷ 掘进＋5环时，刀盘即将出加固区。当盾尾脱离洞门1.8m时，进行第2次停机注浆，并注入双液浆做止水环箍，确保洞门处密封效果。

4　结束语

总的来说，盾构始发最大的风险源自洞门破除时渗漏水和土体失稳，其次是刀盘出加固区时洞门未密封，水土由盾构开挖面和盾尾之间的间隙渗流至始发井。随着越来越多的盾构始发经验积累，引起风险的原理越来越清晰，应对措施也越来越完善。本文以富水软土条件下某区间盾构始发为例，详细分析盾构始发过程中关键技术控制要点，以期对相似工程施工起到一定的借鉴作用。

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[3]王又平.地铁隧道盾构法施工质量控制重点及措施[J].黑龙江科技信息，2015，14：220.