浅析盾构地下主动接收施工关键技术

田宏宇 王晓 王凯

【摘 要】考虑到盾构地下主动接收施工的特殊性，本文结合工程实例，在分析工程施工工序基础上，采用FLAC 3D有限差分软件确定了施工关键工序，然后提出了施工关键技术，为类似工程建设提供参考。

【关键词】盾构;主动接收;关键工序

中图分类号： U455.43 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）12-0175-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.12.085

【Abstract】Considering the particularity of active underground receiving construction of shield tunnel， this paper combines engineering examples， based on the analysis of engineering construction procedures， uses FLAC 3D finite difference software to determine the key construction process， and then puts forward the key construction technology for similar engineering construction. for reference.

【Key words】Shield; Active reception; Key processes

0 引言

在城市地鐵区间建设的过程中，采用盾构施工技术，受各种因素限制，需要进行盾构地下主动接收，以免施工给周围环境带来较大影响。而能否实现主动接收技术的科学运用，关系到工程施工质量和安全。因此，需要加强盾构地下主动接收施工关键技术研究，从而科学进行工程施工。

1 工程概况

某地铁线全长47.2km，途径城市繁华地段，四周建筑物林立，同时地下管线密布，难以采用明挖基坑施工技术进行作业，所以需要在地下进行盾构接收。为对盾构机刀盘进行拆解和容纳，从纵向上将隧道划分为标准区间、扩大段和接收室三部分。在施工期间，采用CRD法从标准区间进行6m×7.5m×7.74m接收室扩挖，埋深达13m。

2 盾构地下主动接收施工关键技术分析

2.1 施工工序

工程采用主动接收施工技术进行盾构地下接收，在完成接收室施工后，从接收室封端墙预留洞门使盾构掘进至接收室，然后进行解体。从施工工序来看，需要完成接收室初期支护和二衬施作，然后进行封端墙预留洞门施工[1]。在此基础上，需完成临时支撑架设。在标准断面开挖后，进行初期支护，然后在断面扩大的同时加强支护。针对封端，需要施作初期支护。针对洞口位置，需要完成土体加固。将临时中隔壁拆除后，可以进行防水和二衬混凝土施工。针对预留洞口，需进行临时支撑架设。在使盾构掘进主动至洞门时，需要先破除封端墙初期支护结构，将临时支撑拆除，使刀盘进入接收室，然后进行设备解体。

2.2 关键工序确认

从整个施工工序来看，盾构掘进过程中封端墙的盾构洞口采取初期支护方式。实际在掘进期间，地表沉降和初期支护结构都会受到影响。为加强工程施工安全性，需要采用FLAC 3D有限差分软件确定施工过程的影响程度。采用该软件，能够采用混合离散法对塑性破坏和流动进行模拟，因此较之有限元软件采用的离散集成法能够获得更加准确的分析结果[2]。在输入基本施工参数基础上，可以取隧道外侧各5倍结构宽度作为边界。在纵向上，隧道区间下方土体厚为主体高4倍，标准段每次开挖0.5m，长20m，接收室长设为30m。考虑地面超载问题，可以施加20kN/m2荷载。采用软件实体单元进行盾构管片、二次衬砌等结构模拟，采用梁单元进行临时支撑结构模拟，并通过提高地层参数进行注浆模拟，可以得到表1的结构物理学参数。实地勘察确定，土层由5.4m厚粉土、6.1m厚粉质黏土和3m厚粉细砂构成，输入各土层参数加权平均值，可以确定地层沉降和洞口位移情况。

从分析结果来看，接收室施工期间地表沉降达9.5mm，对封端墙外10m到15m位置产生较大影响。在盾构掘进期间，地表-15m到10m位置产生了地表沉降叠加效应，增量达1.2mm，沉降最大值向接收室移动。如图1所示，在盾构掘进至距离封端墙18m的位置时， 墙体开始产生位移，并且位移随着距离缩短逐渐增加，在距离达到3m时位移达增速达到最大，距离1m时位移最大达到13mm。从接收室结构受到的影响来看，结构沉降仅0.3mm。因此从整体来看，盾构掘进对封端墙预留洞口将产生较大影响，需要防止地表变形，并加强临时支撑，以免封端墙因反复变形受到破坏。

2.3 关键技术应用

2.3.1 土体加固施工

结合施工要求，需要加强封端墙洞口位置土体注浆加固，以便使盾构掘进带来的地表变形影响得到削弱，使地表累计沉降得到减少。在实际施工期间，可以采用深孔袖阀管后退式分层劈裂注浆工艺，保证盾构接收安全。具体来讲，就是将袖阀式注浆管通过钻孔下入地层，然后通过分层注浆施工使浆液均匀进入地层[3]。施工期间，浆液在地层中能够实现分段可控和均匀扩散，而注浆外观将留在土体中，每隔一定间距预留出浆口，完成截止阀的设置。将带封堵装置内管放入外管中，可以在土体中产生以钻孔为核心的桩体，并在外围土体裂隙中形成抗剪力强的网状浆脉复合体，因此能够使地层物理力学性能得到改善。采用该技术，可以采用水泥-水玻璃双液浆，按照1：1比例进行均匀混合，然后按照水泥重量10%进行微膨胀抗裂剂的添加，按照水泥重5%添加液体速凝剂。袖阀管采用硬质塑料管，承受最大压力至少为3MPa。劈裂注浆水泥为普通硅酸盐水泥，注浆顶面高为管线基础底面，保证以孔距边长单桩复合地基承载力超过140kPa。在注浆施工期间，需要在扩大端初期支护完成，同时掌子面封闭后，对盾构壳体外轮廓3m范围进行注浆，通过断面扩大优势对注浆盲区进行规避。注浆加固范围为开挖轮廓外1.5m和隧道开挖范围，注浆孔按照梅花形布置，形成的孔位环间距达0.5m，孔间距0.45m。沿着孔的线路，每孔长12m，浆液扩散半径达0.7m。注浆压力需要控制为1MPa，在保护圈土体渗透系数小于0.001m/d的条件下，同时浆土结实体内聚力达到80kPa以上后，可结束施工。

2.3.2 接头连接施工

在封端墙洞口支护方面，考虑到盾构掘进过程中封端墙将产生反复变形和回弹，因此需要加强支撑结构施工。而盾壳厚50mm，内部二次衬砌结构需要单独承受荷载，还要采用P12、C40混凝土，厚400mm，长8m，直径5400mm。在初次衬砌和二次衬砌结构的连接位置，为避免出现同一断面，还要实现整体浇筑一次成型，使结构整体性得到提高。为防止洞门钢环变形和移位，需要采用钢管环对洞门支撑结构进行加固。考虑到周围环境复杂，可能因涌水导致地表沉陷严重。因此需要加强结构防水。具体来讲，就是针对扩展段和盾构段，利用400g/m2土工布和1.5mm的EVA防水板进行复合防水层施工。针对洞口，采用背贴止水带收口方式进行施工。在接缝位置，采用两道遇水膨胀止水胶进行补充，能够避免初支裂缝延续到二次衬砌结构中，因此能够使结构防水性能得到提高。

2.4 地表影响监测

在盾构主动接收施工期间，需要在地面、封端墙等位置进行沉降和位移观测点布设，以便确定施工对地表产生的影响，从而加强施工安全管理。按照上述方法施工，从地表影响监测结果来看，地表沉降最大值为6mm，在盾构掘进至距离封端墙4m位置时，洞门才产生明显位移增幅，最大位移值为7mm。由此可见，通过实施土体加固和加强接头施工能够使盾构掘进带来的影响得到减小。

3 结论

综上所述，在采用盾构主动接收施工技术时，还要确认施工给地表和工程结构带来的影响，以便通过加强施工关键工序控制保证工程施工质量和安全。结合地表影响分析结果，采用科学施工技术，能够在发挥主动接收施工优势的同时，保证工程施工顺利进行。

【参考文献】

[1]韩林，孙国凯，路林海.富水盾构接收施工控制技术及地表沉降分析[J].公路，2019（04）：312-317.

[2]孙延盼，万凯，王涛，等.无锡地铁盾构组合工法接收施工技术[J].市政技术，2018，36（06）：82-85.

[3]王星钧，钟志全.钢套筒盾构接收应注意的几个问题[J].建筑机械化，2018，39（10）：67-69.