盾構隧道水中進洞施工技術

王 松 王 勇

(1.常州市軌道交通發(fā)展有限公司，江蘇常州 213000;2.江蘇潤港工程集團有限公司，江蘇無錫 214000)

目前，隨著地鐵施工越來越普遍，遇到的地層和環(huán)境條件也越來越復雜，且盾構隧道的直徑和埋深也向著不斷加大的趨勢發(fā)展。地鐵盾構施工中對輔助工法的依賴性越來越大，很多工程已經到了沒有輔助工法就不能進行盾構始發(fā)與到達施工的狀況。水中進洞工法能降低盾構到達階段的施工風險，本文對水中進洞施工技術進行了分析，以便相關人員在實踐中參考。

1 施工原理

盾構水中進洞是指為防止或控制盾構到達過程中地下水土從開放的洞圈中大量涌出而發(fā)生工程險情，利用到達井內外水土壓力平衡可控制滲透的機理，主動將盾構到達井用水土回填，而后在水土壓力平衡情況下再將盾構安全推入到達井的施工工藝。

2 水中進洞施工技術在工程中的實例

南京地鐵新浦路車站位于長江邊緣，車站兩側土體為軟弱富水地層，盾構機在進入新浦路車站時容易出現(xiàn)涌水涌砂安全事故。在盾構區(qū)間到達施工中，為避免出現(xiàn)施工險情，盾構機采用水中進洞的方式進入新浦路車站。

1)擋墻制作。盾構到達井擋墻的作用是將盾構到達井與車站主體結構及其他隧道等隔離開來，使之成為獨立于車站的一部分。新浦路站盾構接收井平面圖見圖1。擋墻必須滿足以下要求:a.擋墻必須能夠抵擋盾構井內回填水土及盾構機在推進過程中共同產生的巨大壓力;b.到達空間相對是一個封閉體，無其他與之連通的結構，避免土方回填和水回灌時漏水漏泥;c.擋墻設計及施工時盡量結合車站原有結構，保證車站原有結構不被破壞;d.為滿足盾構方動水中接收要求，接收井中隔墻及臨時擋墻設計采用800 mm厚的鋼筋混凝土墻，設計臨時擋墻水平推力不大于12 000 kN。

2)水土回填。水土回填前在接收井中設置兩個土壓力計，一個設置在盾構機刀盤中心延長線上擋土墻位置，一個設置在中隔墻與盾構機中軸線同標高位置，用導線接至地面上，用于觀察水土壓力及盾構機推力對擋土墻的影響，保證盾構能安全到達水中。水中接收水土回灌示意圖見圖2。在接收井內完成土壓力計安裝后并對鑿除的地下連續(xù)墻混凝土塊清理干凈后，開始進行填土回水作業(yè)。a.先對洞門圈1.5 m范圍內采用人工堆砌砂袋，填充密實;再對接收井內回填隧道改良后的渣土，渣土的回填高度在中板面上2.12 m處(在盾構機上方覆土厚度為3 m，標高為1.17 m)，填土量約1 263 m3。現(xiàn)場用紅線在接收井墻上標記填土位置。b.填土完畢后井內回灌水，回灌水標高與第一層微承壓水水頭標高一致，根據(jù)端頭井附近原新浦路站基坑開挖時打設的一口降壓井目前自然水位標高為4.5 m，因此水位回至4.5 m標高處，回灌水量約500 m3，現(xiàn)場利用孔口懸吊塔尺測量水位標高。c.水土回填完畢后，由監(jiān)測人員對預埋的土壓力計讀取初始數(shù)據(jù)，一天三次，早中晚各一次。

圖1 新浦路站盾構接收井平面圖

圖2 水中接收水土回灌示意圖

3)盾構到達前盾構姿態(tài)和線形測量。盾構機到達前150 m地段即加強盾構姿態(tài)和隧道線形測量，及時糾正偏差確保盾構順利地從預埋鋼環(huán)內進入到達井。測量內容有:a.定向;b.主導線;c.測量管片位置和走向偏差;d.預埋鋼環(huán)平面位置。通過測量，對到達前的地段加強盾構掘進的軸線控制，使盾構機進站時其切口平面偏差滿足:平面≤±50 mm，－10 mm≤高程≤+30 mm，根據(jù)實際測量的洞門中心位置，將右線盾構姿態(tài)控制的理論值為:水平方向7 mm，豎直方向－17 mm，在到達前要求盾構坡度比設計坡度略大2‰，盾構機進入新浦路站到達井的設計坡度水平直線。

4)盾構到達掘進。盾構機進入到達段后，應減小推力、降低推進速度和刀盤轉速，控制出土量并時刻監(jiān)視土倉壓力值，土壓的設定值應保持穩(wěn)定，避免較大的推力波動影響洞門范圍內土體的穩(wěn)定。盾構進站掘進可分為四個階段，在這幾個階段中，應采取不同的施工參數(shù)及控制側重點不同，前兩個階段為盾構進洞準備階段，后兩個階段為盾構正式到達階段。a.到達第一階段(盾構掘進至距車站內襯墻7.6 m處)。掘進參數(shù)保持正常不做調整，此段施工應側重注意調整盾構機的姿態(tài)，使盾構機姿態(tài)(與理論比較)控制在水平方向7 mm，豎直方向－17 mm左右。盾構到達掘進第一階段示意圖見圖3。b.到達的第二階段(掘進至距車站內襯墻4.159 m處，盾構穿越端頭加固區(qū)，第一次停機)。掘進速度由原來正常段的20 mm/min～40 mm/min減至10 mm/min～20 mm/min，土壓基本保持不變，刀盤轉速稍微降低至1 rpm，推力控制在1 000 t以內。目的是盡量減少對洞口的影響，在密切監(jiān)控地表和洞口的情況下微調低土壓力。在此階段同步注漿開始采用純水泥漿，注漿壓力控制在0.3 MPa，注漿量為6 m3。進一步調整好盾構機的姿態(tài)，以便盾構機能夠準確穿過洞門預埋鋼環(huán)。盾構到達掘進第二階段示意圖見圖4。c.到達的第三階段(刀盤切口進入接收井4.077 m，第二次停機位)。本階段盾構刀盤切口進入車站內襯墻4.077 m，盾尾進入攪拌樁加固區(qū)，對管片進行整環(huán)二次注漿，封堵攪拌樁加固區(qū)與非加固區(qū)空隙，達到堵水效果。漿液采用水泥水玻璃雙液漿。盾構到達掘進第三階段示意圖見圖5。此階段推進時的保持推力最初控制在1 000 t以下，根據(jù)擋土墻土壓力計反饋的信息，及時調整盾構機的總推力，保證不對擋土墻造成破壞。在盾構機推進過程中，為了防止推力過大對擋土墻和側墻造成過大影響，適當設定刀盤轉速，螺旋機正常出土。避免出土量過大造成填土下沉，破壞已經建立的洞門內外水、土壓力平衡。盾構推進過程中嚴密觀察盾尾和螺旋機閘門是否漏水，若發(fā)現(xiàn)有輕微漏水現(xiàn)象應手動注入大量盾尾油脂封堵。在此階段同步注漿采用純水泥漿，注漿壓力控制在0.3 MPa，注漿量為6 m3。d.到達的第四階段(盾構機完全進入接收井，盾尾脫出內襯墻30 cm，第三次停機位)。本階段盾尾脫出內襯墻30 cm(此脫出距離可視最后掘進管片拼裝情況進行調整，以最后一環(huán)管片不脫出盾尾最后兩道尾刷為準)。盾構到達掘進第四階段示意圖見圖6。本階段同步注漿采用純水泥漿，掘進完成后在二次注漿前應將同步注漿管內注入膨潤土，防止注漿管路堵塞。

圖3 盾構到達掘進第一階段

3 結語

圖4 盾構到達掘進第二階段

圖5 盾構到達掘進第三階段

圖6 盾構到達掘進第四階段

水中進洞施工技術主動將盾構到達井用水土回填，保證到達井內外水土壓力平衡，從而可控制水土滲透，能夠有效降低盾構到達時出現(xiàn)的涌水涌砂風險，確保盾構到達施工安全。

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