土压平衡盾构始发及到达端头加固措施研究

摘 要：盾构隧道断头失稳、坍塌是盾构施工中常见事故，端头土体加固是盾构始发、到达技术的核心部分，端头加固的成败直接影响到盾构能否安全始发、到达。文章阐述了盾构隧道端头加固的意义，介绍了盾构隧道端头常用土体加固方式，结合长春地铁2号线一期工程袁家店站～长春西站盾构区间盾构断头加固实例，介绍了盾构端头加固技术的应用，以供大家参考交流。

关键词：盾构隧道；端头加固；事故

盾构隧道断头失稳、坍塌是盾构施工中常见事故，端头土体加固是盾构始发、到达技术的核心部分，端头加固施工方法的选择与施工质量的控制是盾构始发与到达顺利的关键。盾构隧道端头土体的加固是盾构始发施工中的一个重要组成部分，合理选择端头土体的加固方式是保证盾构隧道顺利施工非常重要的环节。盾构始发、到达是最容易发生事故的，盾构隧道端头加固的失败又是造成事故多发的最主要原因。近年来，随着我国城市轨道交通建设的快速发展，盾构法隧道端头井地层加固不当引起的工作井洞门喷砂水、土体坍塌、隧道破坏等严重事故屡见不鲜。因此加强端头加固施工控制，是保证盾构顺利施工的重要的环节。

1 端头加固的目的

盾构施工过程中，盾构始发和到达时需要凿除洞门，这时会由于切除始发井围护结构（地连墙或围护桩）而使开挖面处于暴露状态且会保持一定时间，如果不对自稳性较差的地层进行加固，就会发生塌方事故，进而严重影响盾构施工的安全。因此，在盾构始发和到达的端头，必须根据具体地质情况选取合理的加固范围和采取确实可行的加固措施，以确保盾构始发和到达施工的安全。通过对进出洞一定范围内的土体进行有效加固措施，使土体的强度和渗透性得到改良，实现在盾构开挖面土压平衡未建立前，加固土体具有固土止水、减小土体的渗透性，防止发生突水、涌砂等事故，强化整体、缓压均载的功效，防止土压建立困难引起过大的地面沉降或坍塌。

2 盾构隧道端头常用土体加固方式

盾构隧道端头常用的加固方式有高压喷射注浆法、深层搅拌法、SMW工法、人工冻结法、注浆法、素混凝土灌注桩法和降水法等。盾构进出洞端头加固方案可以采用一种或多种工法相结合的方法，主要取决于地质情况、地下水、覆盖层厚度、盾构机直径、盾构机型、施工环境等因素，同时兼顾安全性、施工方便性、经济性、进度等因素加固方式可以分为以下两大类：（1）化学加固方式（高压喷射注浆法、深层搅拌法、注浆法、素混凝土灌注桩法等）；（2）物理加固方式（冻结法、降水法等）。

3 盾构施工端头加固技术应用

3.1 工程简介

长春地铁2号线一期工程线路起自长春西湖站，经长春西站后沿景阳大路向东经解放大路、吉林大路，止于东方广场站，线路全长22.5公里，全部为地下线；设车站17座（不含已建和在建的长春西站和解放大路站），全部为地下站。长春地铁2号线一期工程袁家店站～长春西站盾构区间始发及到达井端头为软弱地层，主要为素填土、粉质粘土，承载力差。为了保证盾构机进出洞的安全，需对洞口处土体进行加固。袁家店站—长春西站盾构区间加固采用高压旋喷三重管Φ600@400地表加固；地层加固范围为：加固径向为隧道周围上、下、左、右各3m，加固土体长度在始发井处8m，接收井处8m。

3.2 高压旋喷桩施工工艺

三重管高压旋喷桩施工主要包括钻机就位、钻孔、插管、喷射注浆（浆液配制、搅拌施工）、冲洗、移动机具等工艺流程，其具体的施工流程见图1。

3.3 施工注意事项

①注浆时随时检查浆液初凝时间、浆液流量、浆液压力、旋转提升速度、水压力、水流量及空气压力、空气流量等参数是否符合设计及规范要求，通过量测钻杆并在钻机架做标记，确定旋喷桩喷浆高度，并随时做好记录。②下喷管前，先检查空压机设备和管路系统，设备的压力和排量必须满足设计要求。各部位密封圈必须良好，各通道和喷嘴内不得有杂物，并进行地面试喷，合格后方可喷射浆液。③先于孔底作低压注浆，以置换护壁泥浆及孔底沉渣，至孔口见有冒浆时，方可实施喷射作业。④喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆旋转30秒，水泥浆与桩端土充分搅拌后，再边喷浆边反向匀速旋转提升注浆管，提升速度为15～20cm/min，直至距桩顶1米时，放慢搅拌速度和提升速度。保证桩顶密实均匀。⑤终喷后结合封孔进行静压补浆，直至孔口满浆不再下沉为止。⑥当桩体高度超过喷杆长度需要换杆时，第二次恢复喷射灌浆时，喷杆应重新插入已喷桩体内0.6m以上，按设计参数喷射3分钟后才继续提升。⑦在喷射过程中，如发生故障，必须立即停止操作，组织抢修，达到正常情况后，在原高程将喷杆下沉0.6m以上，按（⑥）要求施工。⑧在喷射过程中，应有专人对各种线（管）路进行检查，全过程对施工参数进行监测，如有偏差，必须立即加以纠正。⑨每半小时检测进浆、回浆比重及气压、浆压、提升速度等施工参数，并有记录备查。若施工过程出现异常情况，应做详细记录，并及时通知监理和设计人员。

参考文献

[1] 王强.盾构隧道端头加固设计与研究[J].中国水运（下半月），2012， 12（03）：191-193.

[2] 王天明，戴志仁.盾构法隧道端头井地层加固方法及其应用研究[J].铁道工程学报，2014，31（08）：90-96.

作者简介：程鹏（1981- ），男，吉林长春人，长春市城市建设咨询有限公司，工程师，研究方向：道路与桥梁、市政工程监理。