大厚度富水砂层盾构始发接收施工关键技术

2020-02-15周沈华田涌泉刘大维

江西建材 2020年12期

周沈华，田涌泉，刘大维，李超

1.西安市轨道交通集团有限公司，陕西西安 710000；2.中建隧道建设有限公司，重庆 401320

1 工程概况

西安地铁14 号线辛王路站～体育中心站区间单线长约2.3km，区间设置1 座始发井，其中始发井～体育中心站单线长约1.7km，始发井～辛王路站区间单线长约0.55km。始发和接收洞身范围均为砂层和粉质粘土的滞水层，地下水补给快，降水难度较大。本工程采用Φ6280mm 土压平衡式盾构机施工。

2 盾构始发和接收关键技术

2.1 端头加固

始发和接收端头加固范围沿线路方向8m，平面为盾构隧道结构左、右两侧各3m，深度范围为盾构隧道结构上、下各3m。加固措施采用洞内Φ42 袖阀管注浆加固，浆液采用水泥-水玻璃双液浆，水泥浆水灰比1:1，水泥、水玻璃浆液体积比为1:1，水玻璃浓度为35°Bé，孔位布置间距600mm。

2.2 降水

注浆加固完成后，在端头设置4 口降水井，降水井距离隧道边线3m，深度在隧底以下8m。管节采用无砂混凝土管，外径600mm，内径300mm，管节长度1m。水泵采用15kw清水泵，流量20m3/h，降水水位控制在隧底1m 以下。

2.3 水平探孔

加固完成后，对端头土体加固效果进行抽芯检测。同时，沿洞门圈加固体范围内打9 个水平探孔，孔深2m，检查土体加固效果及出水量大小，有渗漏水现象则进行水平补充注浆，确保盾构始发和接收安全［1］。

2.4 洞门密封

洞门密封由预埋A 板、橡胶帘布、压紧环板B、活页板和螺栓组成，接收洞门密封在活页板上还需安装拉紧钢丝绳。为确保洞门密封效果，在预埋A 板安装过程中，应确保其安装后的精度在设计要求的偏差范围内。橡胶帘布在安装过程中，从上到下安装，安装完成后，在底部范围覆盖棉被对帘布进行保护，防止断裂影响密封效果。

2.5 掘进施工关键技术

2.5.1 始发掘进技术

（1）洞门凿除：富水中砂层洞门凿除过程中，涌水涌砂风险高，为了安全顺利始发和接收，洞门凿除应快速、高效的完成。

（2）盾构机推进至掌子面：负环管片拼装顶推至反力架后，盾构机保持刀盘静止，缓慢推进至洞门圈内，过程中检查刀盘和橡胶帘布及活页板的位置关系，防止帘布损坏和活页板脱落。

（3）盾体进入地层：盾构机按照“低转速、低推力”原则控制，切削洞门掌子面土体，当扭矩稳定后开始推进。

（4）始发洞门注浆封堵：盾体全进入地层后，盾体已穿越加固区，地下水容易从盾体外侧汇流进洞门位置，为了避免洞门密封渗漏，当盾尾止浆板在围护桩迎土侧位置附近时即开始洞门封堵注浆。洞门位置的管片从下到上依次开孔注入双液浆，直至注浆量和注浆压力达到要求。

（5）正常掘进阶段：洞门封堵完成后，盾构机正常掘进。但在始发端头富水砂层夹部分粉质粘土地层，盾构穿越加固区后，迅速形成渗水通道，常规的洞门注浆封堵技术采用管片吊装孔兼做注浆孔，直接向管片壁后注入双液浆，无法快速止水，因此，在洞门附近10 环管片交叉采用80cm 无缝钢管插入地层注入水泥-水玻璃双液浆止水。

2.5.2 接收掘进技术

（1）盾体进入加固区：加固区内掘进过程中根据地表沉降变化情况，适当降低土仓压力，刀盘距离围护桩约半环时停机在盾尾后方二次注双液浆止水环，二次注浆开孔位置在盾尾后方3～10 环，每隔2 环距离做全环止水注浆。

（2）刀盘接触围护桩过程：止水环注浆完成后盾构机推进至围护桩位置，刀盘扭矩波动稳定后停机，通过螺机排土的方式保持土压以0.2bar 的梯度递减匀速泄压，根据排土量、减压时间和土仓压力变化情况，分析止水环注浆效果和盾体周围土体的自稳性是否满足洞门凿除条件。土压无上升则可开始接收洞门凿除。

（3）接收洞门凿除：盾构接收洞门托架定位安装加固、洞门密封安装完成进行。洞门凿除从上到下分块凿除，破除过程中保留迎土侧钢筋，最后再统一割除。

（4）盾体上托架过程：托架上洞门渣土清理完成后，刀盘到达帘布位置前盾构机采用“低转速、低推力”推进，盾构机穿过洞门密封上托架过程中停止刀盘，慢速推进上托架直至盾构止浆板在围护桩迎土侧位置时停机，利用同步注浆系统继续注浆。

（5）接收洞门封堵：接收洞门分为三个步骤，第一步推进至盾尾即将进入结构内衬墙洞门时，停机并拉紧洞门密封钢丝绳，确保洞门帘布与盾体紧贴，然后向盾尾后方2-4 环管片壁后注入水泥-水玻璃双液浆，相邻环管片从下往上交叉开孔全环止水注浆，避免在K 块管片开孔。第二步，推进至盾尾即将脱出结构内衬墙洞门时，停机并拉紧洞门密封钢丝绳，确保洞门帘布与盾体紧贴，然后向洞门圈管片壁后从下往上依次注入水泥-水玻璃双液浆。第三步，盾尾脱出洞门，拉紧洞门密封钢丝绳，确保洞门帘布和管片紧贴。然后在洞门附近10 环管片交叉开孔注入水泥-水玻璃双液浆止水。接收端头洞身处于富水砂层和粉质粘土层中，降水困难，盾构穿越加固区后，迅速形成渗水通道，如果出现洞门渗漏，可在渗漏位置附近插入80cm无缝钢管注入双液浆或化学浆液，防止发生涌水涌砂风险。