盾構(gòu)施工二次進(jìn)洞施工工藝初探

□文/譚偉姿

盾構(gòu)到達(dá)接收是盾構(gòu)法隧道施工的最后一道工序，由于地鐵施工本身的特點(diǎn)，施工風(fēng)險(xiǎn)非常大，處理得不好，很容量出現(xiàn)事故。近年來的地鐵施工總結(jié)出盾構(gòu)機(jī)到達(dá)二次進(jìn)洞的施工工藝，這種施工工藝可以極大地降低盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞過程中的施工風(fēng)險(xiǎn)，具有重要的推廣價(jià)值。

二次進(jìn)洞的基本原理

傳統(tǒng)一次進(jìn)洞的施工方法是盾構(gòu)進(jìn)入加固區(qū)間后，盾構(gòu)機(jī)一次全部推出隧道，中間不停，但由于盾殼與周邊土體之間有縫隙，當(dāng)?shù)侗P露出洞門后，地下水會(huì)順盾殼與周邊土體之間的縫隙向外流出，如果地質(zhì)情況好，加固區(qū)效果理想，施工速度快，可以將風(fēng)險(xiǎn)控制在一定范圍內(nèi)。但實(shí)際施工中往往會(huì)遇到地下水豐富、地質(zhì)情況不理想（尤其是砂層）、加固區(qū)間存在缺陷的情況。在這種情況下，如果采用一次進(jìn)洞的方法，安全風(fēng)險(xiǎn)極大，地下水會(huì)順盾殼與周邊土體之間的縫隙向外流出，造成水土流失，進(jìn)而引起地面沉降，造成地下管線破裂及周邊建筑物沉降，引發(fā)一系列的不良后果。

盾構(gòu)機(jī)二次進(jìn)洞的基本思路是想辦法控制住盾構(gòu)機(jī)推出過程中順盾殼與周邊土體之間縫隙流出的水，這樣就不會(huì)造成水土流失，也就將風(fēng)險(xiǎn)控制住了。主要做法是在盾構(gòu)機(jī)刀盤露出洞門之前，在主體結(jié)構(gòu)預(yù)埋的盾構(gòu)環(huán)上焊上二層弧形鋼板，二層鋼板之間塞上海綿條（海綿條可以起到阻止水土流失的作用），只要盾構(gòu)機(jī)刀盤推出鋼板（一次進(jìn)洞），立即停止推進(jìn)，利用盾尾處的管片吊裝孔及鋼板上的預(yù)留的注漿孔注漿，將盾殼與周邊土體之間縫隙用漿液全部填充滿，斷絕地下水順盾殼與周邊土體之間縫隙向外流的通道，等漿液達(dá)到一定強(qiáng)度后，再將盾構(gòu)機(jī)全部推出（二次進(jìn)洞），從而可以確保施工安全。

工程概況

天津市地鐵9號(hào)線SZO標(biāo)段盾構(gòu)區(qū)間單線全長(zhǎng)1 235.2 m，線間設(shè)一條聯(lián)絡(luò)通道與泵房合建。該區(qū)間位于直線上，最大縱坡19.45‰，最小縱坡2‰，線間距為13 m。盾構(gòu)襯砌采用強(qiáng)度等級(jí)為C50的鋼筋混凝土預(yù)制管片拼裝而成，每環(huán)管片由3塊標(biāo)準(zhǔn)塊、2塊鄰接塊及1塊封頂塊組成。管片采用錯(cuò)縫拼裝，內(nèi)徑為φ 5 500mm，厚度 350mm，每環(huán)管片寬度 1.2 m。

該盾構(gòu)區(qū)間所處地層為第四系松散沉積層，該層厚度大，其巖性為粘土層、粉土及粉砂。表層為人工填土，因填墊時(shí)間短結(jié)構(gòu)密實(shí)度不均，大部分表現(xiàn)為相對(duì)松散、力學(xué)性質(zhì)差，為欠固結(jié)層，故工程地質(zhì)條件差。為了有效降低盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞過程中的施工風(fēng)險(xiǎn)，該區(qū)間盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞采用了二次進(jìn)洞的施工工藝。二次進(jìn)洞施工工藝流程見圖1。

圖1 二次進(jìn)洞施工工藝流程

進(jìn)洞前的施工準(zhǔn)備

加固區(qū)加固效果檢查

地基加固靠近地連墻區(qū)域采用3排高壓旋噴樁，剩余區(qū)域采用14排深層攪拌樁，樁徑φ600mm，樁間咬合200mm，樁長(zhǎng)12.7 m。盾構(gòu)進(jìn)洞前采用垂直取芯的方式對(duì)地基加固效果進(jìn)行檢查，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，才能進(jìn)行進(jìn)洞門鑿除，否則應(yīng)對(duì)加固區(qū)間采取補(bǔ)救措施。

盾構(gòu)位置姿態(tài)復(fù)測(cè)

在盾構(gòu)進(jìn)洞前100環(huán)對(duì)已貫通隧道內(nèi)布置的平面導(dǎo)線控制點(diǎn)及高程水準(zhǔn)基點(diǎn)做貫通前復(fù)核測(cè)量，準(zhǔn)確評(píng)估盾構(gòu)進(jìn)洞前的姿態(tài)和擬定進(jìn)洞段掘進(jìn)軸線。復(fù)核數(shù)據(jù)應(yīng)通過反復(fù)比較，分析誤差是否在允許偏差之內(nèi)，從而正確的指導(dǎo)進(jìn)洞段盾構(gòu)推進(jìn)的方向，以確保盾構(gòu)機(jī)良好的姿態(tài)進(jìn)洞，準(zhǔn)確就位在盾構(gòu)接收基座上。

接收井內(nèi)盾構(gòu)基座安裝

盾構(gòu)接收基座用于接收進(jìn)洞后的盾構(gòu)機(jī)，由于盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞姿態(tài)是未知的，在盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞前仍需復(fù)核接收井洞門中心位置和接收基座平面、高程位置（一般以稍低于洞圈面為原則），確保盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞后能平穩(wěn)、安全推上基座。

盾構(gòu)基座為鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制成榀，盾構(gòu)基座位置按洞口實(shí)測(cè)中心位置和設(shè)計(jì)軸線準(zhǔn)確放樣，基座安裝時(shí)按照測(cè)量放樣的基線，兩根軌道中心線必須對(duì)準(zhǔn)洞門中心且與盾構(gòu)推進(jìn)的軸線一致，確保盾構(gòu)推進(jìn)過程中移動(dòng)軌跡符合施工要求?？紤]到盾構(gòu)進(jìn)洞軸線為－2‰直線和加固區(qū)的盾構(gòu)姿態(tài)控制，盾構(gòu)基座高程按0‰安放；平面以實(shí)測(cè)洞門數(shù)據(jù)為準(zhǔn)安放，吊入井下就位焊接固定。

洞門鑿除

從下到上鑿除地下連續(xù)墻外層混凝土，邊鑿除邊割除外層鋼筋，然后從上到下鑿除兩層鋼筋間混凝土，預(yù)留20 cm不鑿除，最后按分塊要求（一般分9塊）將分塊處和吊環(huán)處混凝土鑿至鋼筋。洞門鑿除要連續(xù)施工，盡量縮短作業(yè)時(shí)間，以減少土體暴露的風(fēng)險(xiǎn)。

焊接洞圈內(nèi)弧形鋼板圈

由于工作井洞圈直徑與盾構(gòu)外徑存有一定的間隙，盾構(gòu)外徑6 340mm，洞門圈內(nèi)徑6 700mm，間隙單邊18 cm，盾構(gòu)進(jìn)洞前，為了縮小盾殼與洞圈的間隙、便于塞填海綿條以防止盾構(gòu)進(jìn)洞時(shí)洞圈產(chǎn)生漏水、漏泥等問題，在洞圈內(nèi)焊接一整環(huán)鋼板。下部采用3道1 cm厚10 cm高的弧形板，上部采用2道0.5 cm厚30 cm高的花紋鋼板，鋼板之間填充150mm×150mm的海綿條。為確保盾構(gòu)機(jī)靠上鋼板時(shí)，鋼板順利外翻，在鋼板一圈以10 cm間距開縫，縫深約10 cm。

洞圈下部是盾構(gòu)進(jìn)洞的薄弱點(diǎn)，是最容易出現(xiàn)險(xiǎn)情的部位，因此在洞圈底部鋼板內(nèi)、外層各加焊1道擋泥板，加焊在洞圈底部6 m弧度范圍內(nèi)；加焊1 cm厚，高10 cm，內(nèi)弧弦長(zhǎng)2 m鋼板3道，間距20 cm，用于盾構(gòu)進(jìn)洞時(shí)清理盾構(gòu)底部的泥土便于盾構(gòu)順利騎上基座。見圖2。

圖2 洞圈內(nèi)弧形鋼板、注漿孔、導(dǎo)向軌

盾構(gòu)機(jī)一次進(jìn)洞

在盾構(gòu)切口距洞門地連墻50 cm時(shí)，停止盾構(gòu)推進(jìn)，盡可能出空土倉(cāng)內(nèi)的泥土，使洞門正面的壓力降到最低值，確?；炷炼撮T的安全。

洞門鋼筋網(wǎng)片拉出完畢后，盾構(gòu)開始推進(jìn)。由于刀盤已出洞圈，前方無土層存在，故此時(shí)推進(jìn)無出土，每推進(jìn)1.2 m應(yīng)立即拼裝管片，盡可能縮短進(jìn)洞時(shí)間。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)刀盤露出弧形鋼板后，停止推進(jìn)，立即在主體結(jié)構(gòu)預(yù)埋的盾構(gòu)環(huán)上與盾殼之間焊接一整圈弧形鋼板，焊接完畢后用速凝水泥封堵弧形鋼板、管片、鋼圈之間的縫隙。見圖3。

圖3 一次進(jìn)洞后弧形鋼板焊接

洞圈封堵完畢后，利用管片吊裝孔進(jìn)行壁后填充注漿。隧道內(nèi)注漿的同時(shí)考慮到漿液有可能順著盾殼和管片間的間隙流出，所以在鋼板上、下、左、右4個(gè)位置開設(shè)注漿孔，在洞圈外進(jìn)行補(bǔ)壓漿。見圖4和圖5。

圖4 隧道內(nèi)襯砌壁后二次注漿

圖5 洞圈外預(yù)留注漿孔

盾構(gòu)機(jī)二次進(jìn)洞

一次進(jìn)洞完成，待漿液達(dá)到一定強(qiáng)度后，開始二次進(jìn)洞。盾構(gòu)正常推進(jìn)階段是千斤頂頂住管片前進(jìn)，而此次推進(jìn)已無管片。故使用頂管法在千斤頂與管片之間加頂管使盾構(gòu)機(jī)向前推進(jìn)，直到將盾構(gòu)機(jī)全部推出，二次進(jìn)洞結(jié)束。見圖6。

圖6 頂管法推動(dòng)盾構(gòu)機(jī)

結(jié)語

考慮到該區(qū)間的地質(zhì)條件，天津市地鐵9號(hào)線SZO標(biāo)段盾構(gòu)區(qū)間盾構(gòu)進(jìn)洞左、右線全部采用二次進(jìn)洞的施工方法，由于在二次進(jìn)洞過程中采用了注漿的辦法，盾構(gòu)進(jìn)洞時(shí)完全作到了滴水不漏，確保了盾構(gòu)的施工安全與周圍邊建筑物的安全，取得了非常好的效果。

［1］GB 50299-2003，地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范［S］.

［2］張鳳祥，傅德明，楊國(guó)祥，等.盾構(gòu)隧道施工手冊(cè)》［M］.北京：人民交通出版社，2005.