軟土地區復雜條件下盾構接收施工技術

2015-12-05 10:52:05王佩芬

天津建設科技 2015年2期

□文/王佩芬

軟土地區復雜條件下盾構接收施工技術

□文/王佩芬

針對復雜情況下地下三層站盾構接收采用冷凍、明洞相結合的施工方案，提出了盾構過冷凍體及天津站遺留障礙物[1]的施工措施，重點分析盾構在冷凍體杯壁、杯底及明洞砂漿內掘進的各項參數。

盾構；冷凍；明洞；軟土

1　工程概況

天津地鐵2號線建國道—天津站區間，由建國道站始發天津站接收，天津站接收端為地下3層矩形框架結構，接收井在地下3層站臺層內，地下連續墻寬1.2m，內襯結構厚度0.8m。

盾構開挖地層位于51粉土、61粉質粘土、72粉土、74粉砂地層中。

天津站基坑施工過程中對部分接縫進行垂直冷凍，經地表刨驗探明共遺留8根凍結管未拔出，凍結管直徑127 mm、厚5 mm，套管直徑50 mm、厚度3 mm，左線有5根凍結管，通過洞門鉆探探到4根；右線3根凍結管，已探到2根。探出冷凍管采用水鉆切割成50 cm/節，見圖1。

圖1　天建站接收端遺留凍結管橫斷面

2　接收方案

2.1水平凍結

采用“杯狀”凍結，凍結長度為11 m，前3 m全斷面凍結加固，后8m環形凍結加固。盾構進洞設計采用水平凍結孔，單側隧道沿盾構進洞縱向方向盾構機的外側為1.2 m（凍結壁杯壁厚度）；連續墻處凍結壁厚度為3.0m（凍結壁杯底壁厚），見圖2和圖3。

圖2　冷凍加固布孔剖面

圖3　冷凍加固布孔平面

2.2明洞

為保證盾構接收和天津站運營安全，在接收井內施工明洞結構并對明洞進行回填，回填M1.5砂漿，材料用量：水泥200kg/m3、砂1400kg/m3、水215kg/m3。

根據盾構機和車站結構尺寸，在盾構接收井內施作長18 m、寬12.26 m、高8.84 m、壁厚0.8 m的混凝土明洞，混凝土箱結構內鋼筋與盾構井結構植筋連接。明洞混凝土強度等級為C30，抗滲等級為P8，鋼筋為H PB335級，保護層厚度30mm，見圖4和圖5。

圖4　明洞施工剖面

圖5　盾構機在明洞內接收

3　施工措施

3.1冷凍體掘進防凍措施

泡沫內摻入玻璃水，比例1∶1，濃度3%～5%進行土體改良。土倉注入循環水（25℃），提高土倉內渣土溫度，杯底掘進期間渣土溫度維持在5～10℃。停機拼裝期間每10 min轉動2 min刀盤，同時注意盾構刀盤扭矩有無異常。管片拼裝期間不間斷同步注漿和油脂注入，以少量、長時間注入為原則，防止注入孔凍死。

3.2防止刀盤卡住及防噴涌措施

在扭矩＞4 MN·m時主動停止掘進，刀盤正常轉動，待扭矩降低后繼續。降低盾構推進速度，切削障礙物掘進時速度放緩至6mm/min。過障礙物前將刀盤伸出10 cm，當遇到障礙物時卡住時，縮回刀盤。加強土體改良，建立土倉壓力，減少刀具的磨損和增加土體的和易性，密切注意土倉壓力。盾尾后方通過二次注漿形成止水環，防止后方來水進入土倉，造成噴涌。

4　盾構參數分析

為方便分析選取盾構在杯壁、杯底、砂漿中掘進3個階段參數進行對比，428～434環盾構在杯壁中掘進，435～437環盾構在杯底中掘進（436、437環盾構切削鋼管），438～442環盾構在砂漿中掘進。

4.1掘進速度

在進入杯壁后受土體加固及障礙物的影響掘進速度逐漸降低，在切削凍結管時掘進速度出現較大波動，見圖6。

4.2土壓

在杯壁中掘進時出土情況正常，土壓力基本能夠維持在0.2 MPa，隨著接近杯底，受加固體及障礙物影響掘進速度降低，掘進時間長，土體改良劑的注入速度沒有降低，渣土逐漸向渣漿轉變，螺旋機出土口間歇噴涌，土倉壓力難以保持，在杯底時切削凍結管時土倉壓力降低到0.03MPa左右，在砂漿中掘進時土倉壓力降低到很小，基本為0，見圖7。