近河段富水粉砂层盾构机接收施工关键技术

摘要：随着城市轨道交通的迅猛发展，沿海地区大批城市均开始采用盾构法进行地铁隧道施工。沿海地区地质普遍为粉砂地层，且地上、地下水极其丰富，在盾构始发及接收过程中极易出现因水土流失导致地面沉降甚至坍塌的现象。本文通过典型工程实例：常州地铁2号线TJ04标盾构区间，盾构接收地层主要为⑤2粉砂层，且距离接收井10米即为京杭运河条件介绍这一工况下盾构接收施工的关键技术与成功经验，为今后类似工程提供参考。

关键词：粉砂地层;盾构接收;二次注浆;施工技术

中图分类号：U455.43文献标识码：A文章编号：1671-2064（2019）17-0000-00

1 工程概况

常州地铁2号线TJ04标红梅公园站～五角场站区间，区间线路出五角场站后侧穿在建月馨苑地下车库，下穿京杭运河及驳岸后进入红梅公园站。沿线分布有水门派出所、常州市儿童医院、太平兴国石经幢（文物）、御和苑、东坡公园、2～3层房屋等主要建筑物。区间起终点里程为SK8+365.390～SK9+819.056，区间右线长1453.666m，设计环数为1212环，隧道埋深9.29～19.77m，最小曲线半径R=333m，线路中线间距12-16m，最大纵坡坡度25‰。红梅公园站～五角场站区间盾构在红梅公园站进行接收，接收段隧道范围内地层从上到下分別为：⑤1黏质粉土、⑤2粉砂、⑥3黏土。因为粉砂地层的稳定性相对薄弱，所以盾构接收需要在保证安全的情况下，在洞门破除完成后，尽量快速平稳出洞，盾构出洞同时及时二次壁后注浆跟进，才能保证盾构接收的安全。

2 盾构机接收前的准备

2.1端头加固施工

为保证盾构接收安全，本工程端头加固采用Φ850@600三轴搅拌桩+一排三重管高压旋喷桩+6口端头降水井。本次施工盾构机盾体长度为9.6米，为保证接收安全，设计端头加固长度均为12m，加固宽度为盾构隧道结构每侧3m，竖向加固范围上至承压水位线，下至隧道结构下3米。加固区自上而下划分为弱加固区和强加固区两个区域，弱加固区包括地表至隧道顶部结构上3米的区域，水泥掺量为7%;强加固区包括隧道顶部结构上3米至隧道底部以下3m的区域，水泥掺量为20%;为保证止水效果，搅拌桩与地连墙围护结构间400mm空隙采用?800@450三重管旋喷桩加固，搭接长度为350mm，三重管旋喷桩水泥掺量为350kg/m。

为有效改善盾构加固区内的土体结构，提高加固区土体的均匀性、密封性和自立性，采用套打的方式进行三轴搅拌桩施工，即相邻两个三轴搅拌桩相互搭接一个孔，提高三轴搅拌桩的成桩质量。

2.2降水井布置

端头设置紧急备用降水井共6口，水位观测井2口，降水井采用钻孔为?600管井降水，降水井口径为250的钢管。降水时应加强对周围管线、构筑物的监测，确保施工安全，若盾构接收时漏水情况严重，可考虑增加降水井，以确保盾构接收安全。

2.3洞门水平取芯

洞门水平取芯检测加固区止水效果。在洞门打设多个取芯孔，芯样深度为3米，芯样直径100mm，检查孔内渗漏水情况，确定盾构加固施工符合标准。之后在取芯孔的位置安装PVC检测管和阀门。强加固区28天无侧限抗压强度不小于0.8MPa，弱加固区不低于原状土的强度。盾构机破除洞门之前可以打开阀门，检测取芯孔内是否有水流出，若取芯孔内没有水流出，则表示土仓内无水，可以进行洞门破除施工。

3 盾构接收施工

3.1第一次环箍注浆

盾构机推进通过盾构加固区，直至盾构机的刀盘顶至洞门时，盾构机停机，在盾尾进行第一次环箍注浆，位置为盾尾后第2、3环，如图1所示。有效隔离盾构加固区外部的地下水，防止加固区外地下水通过盾构与土体间间隙流向土仓。二次注浆采用双液浆，双液浆配比为：水泥浆水灰比为1：1，水泥浆与水玻璃体积比=1：1，控制浆液凝固时间在40S左右。注浆量根据注浆压力控制，注浆压力不超过0.8MPA。二次注浆施工顺序应从下至上，整环注浆。

3.2 洞门破除

洞门破除前再次打开检测球阀，确保仓内无水后开始进行洞门破除;将洞门范围划分为6个区域，破除顺序为自上而下破除，钢筋自下而上割除。洞门破除边缘应与洞门钢环齐平，破除过程中注意对止水帘布进行保护。采用白天破除，晚上清理渣土的施工工序，尽量缩短洞门暴露的时间。

3.3 第二次环箍注浆

盾构机的盾尾掘进至隧道最后一环，盾尾还未脱离盾构管片时，停止盾构机掘进，在盾尾进行第二次补注浆，如图2所示，再次封堵管片后部的来水，防止盾构机脱离管片后出现水土流失情况。二次注浆采用双液浆，双液浆配比为：水泥浆水灰比为1：1，水泥浆与水玻璃体积比=1：1，控制浆液凝固时间在40S左右。注浆量根据注浆压力控制，注浆压力不超过0.8MPA。二次注浆施工顺序应从下至上，整环注浆。

3.4洞门钢板封堵

通过管片拼装孔开孔检查管片壁后是否渗漏水，确认安全后利用负环提供的反力将盾构机脱离最后环管片，安排专人在洞门两侧观察管片壁后渗漏情况，有异常及时采取措施。盾构脱离最后一环管片后，采用钢板封堵最后一环管片与洞门钢环间的间隙，如图3所示。避免后期负环拆除发生相关费用。环形钢板外径等于洞门钢环内径，宽度45厘米，以封堵后达到管片端面预埋钢板中部为宜;洞门封堵钢板上部预留排气孔，并安装球阀，以检验注浆是否饱满。

3.5洞门注浆封堵

采用水泥、水玻璃双液浆通过管片拼装孔进行壁后注浆，通过顶部钢板上的预留孔判断浆液是否填充饱满，注浆封堵洞门后盾构接收作业完成。

4 盾构推进参数控制

盾构机接收前遵循小推力，低速度，低转速的原则，密切监视土仓压力，保证地表稳定的前提下逐步降低土仓压力。盾构机推进速度控制在20mm/min，推力控制在7000KN以内，刀盘转速0.8r/min，刀盘到达地连墙后停止推进进行后续工作。加强洞外监测，各项实际掘进参数根据地面、车站端墙及洞门监测结果进行适当调整。

5 结语

通过本工程实例，采用新的盾构接收技术，盾构机采用二次接收方式，因进行两次环箍注浆，为达到注浆效果，工期可能会延长2--3天，做好工序衔接对总工期不会有影响，但施工安全得到大大提高;该施工方法成功克服了传统盾构接收施工端头加固效果差、洞门漏水漏砂、施工效率低等难题，大大降低了近河段粉砂层盾构机接收的施工风险，可为以后同类施工条件盾构接收提供参考。

参考文献

[1]张强.富水砂层中盾构进洞接收施工技术[J].中国水运，2014（5）：354—356.

[2]温良涛.软弱富水砂层地质条件下土压平衡盾构接收施工技术[J].探矿工程，2019，46（6）：88-93.

[3]张志刚.土压平衡盾构机富水砂层到达接收施工技术[J].低碳世界，2016（12）：212-213.

作者简介：张德强（1987—），男，满族，辽宁绥中人，本科，工程师，研究方向：盾构施工技术。