富水軟土地層土壓平衡盾構機始發關鍵技術控制要點

譚仕波

中鐵建大橋工程局集團第四工程有限公司

富水軟土地層土壓平衡盾構機始發關鍵技術控制要點

譚仕波

中鐵建大橋工程局集團第四工程有限公司

近年來，隨著盾構技術的不斷發展和提高，盾構法施工已被廣泛地應用于全國各大城市地鐵施工中。盾構始發是盾構施工的關鍵工序之一，其主要內容包括：始發端頭加固、鑿除洞門圍護結構、拼裝負環管片、盾構貫入作業面建立土壓、試掘進、洞門封堵等步序，每道步序都伴隨著一定的施工風險，其中始發端頭地層加固尤為重要，是決定盾構順利始發的關鍵。

盾構始發；端頭加固；鑿除洞門；洞門封堵

1　引言

盾構始發做為盾構施工的首道工序，也是最為關鍵的一道工序。因盾構始發洞門外土體多為含水豐富的軟土層，水量大，水壓高，若加固措施不當或未達到預期加固效果，破除洞口圍護結構時極易導致洞口土體失穩、地下水涌入，造成地面塌陷。本文結合天津地鐵某區間盾構施工，對富水軟土地質下盾構始發技術進行多方面的分析和探討。

2　工程概況

天津地鐵6號線某區間盾構始發端車站為地下二層三跨島式車站，主體結構總長204.7m，盾構井段寬24.7m，基坑深18.21m，站中心頂板覆土為3m。區間隧道盾構始發段100m地層由上至下為：①1雜填土、④1粉質粘土、⑥1粉質粘土、⑥3粉土、⑥4粉質粘土、⑦粉質粘土、⑧1粉質粘土層、⑨21粉砂層，隧道斷面內主要土層為⑥1粉質粘土、⑥3粉土、⑥4粉質粘土、⑦粉質粘土、⑧1粉質粘土層。始發段下臥層主要為⑧2粉土層，處于第一層承壓水層中，微透水層，滲透系數為0.005m/d，層厚約3.5m。

3　關鍵技術及控制要點

3.1始發端頭土體加固

結合設計方案和地質勘察報告，區間盾構始發井端頭加固采用φ850@600三軸水泥土攪拌樁，加固區與圍護結構之間采用雙排φ800@500高壓旋噴樁補強并包角。因始發段盾構下臥層⑧2粉土層處于第一承壓水層，故高壓旋噴樁加固應伸入該含水層以下相對隔水層中，施工時按地質勘察報告相應加深樁長。

3.2端頭加固效果檢測

端頭土體加固完成后，在進行盾構始發條件驗收前，通過地表垂直取芯及水平探孔檢測土體加固效果。在始發洞門鑿除之前，對洞門打水平探孔檢查洞門漏水及涌砂情況。洞門探孔設計9個，在洞門上、中、下部均有布置，其中下部三個探孔采用45°斜孔，探孔直徑50mm，孔深為3.8m(穿透加固區3m)。

3.3備用降水井施工

為應對盾構始發時突發險情，始發前施工備用降水井。降水井的布置為：在左右線加固土體外3m，隧道掘進方向3m處布置降水井，隧道兩側布置1口，隧道中間布置2口降水井，共布置4口降水井。

3.4洞門鑿除

采用人工手持風鎬進行洞門連續墻的分步、分層鑿除。首先鑿除內側混凝土保護層并割去內側鋼筋，然后逐步破除兩排鋼筋之間的混凝土，第一次破除60cm后停止破除，保留外側20cm鋼筋混凝土，在完成始發施工各項工序后快速完成剩余鋼筋混凝土的破除，最后一層鑿除時分9塊進行。洞門破除順序應按照“由下至上、中間到兩邊”的原則，并及時清理干凈落在洞圈底部的混凝土碎塊。

3.5安裝洞門防水密封

在盾構始發掘進時，為了防止洞內的水和回填注漿漿液沿著盾構機外殼向洞口方向流出，在內襯墻上的盾構機入口洞圈周圍安裝環行密封橡膠板止水裝置，洞門防水裝置由簾布橡膠板、扇形圓環板、固定板、壓板、墊板和連接螺栓等組成，將前述構件按順序安裝主體結構預埋件上。

3.6涂刷盾尾密封油脂

盾尾油脂能起止水、防止同步注漿漿液回流的作用，另外盾尾油脂也有減小鋼絲刷的摩損作用。在拼裝第一環負環管片時填滿盾尾密封油脂，在第一環負環拼裝就位后，利用盾尾油脂泵泵送油脂將盾尾油脂腔內填充滿。

3.7安裝負環管片

始發方式為整環始發，所有負環均為整環拼裝。負環管片的布置從反力架到洞門依次編號為-8～-1環，為6環1.5米管片與2環1.2米管片，-1環伸入洞門0.41m，在洞門施工時再將-1環管片拆除。

負環管片組裝采用通縫拼裝，為了負環管片安裝穩定和承擔掘進時的推力，除采用三角支撐架穩定負環管片外，每環管片還采用鋼絲繩，鋼絲繩卡子緊線工具，組裝成緊箍負環管片繩具，繩具兩端鉤在始發托架上，將管片環箍緊。

3.8盾構試掘進

根據施工要求，始發段100m范圍作為試掘進段。盾構在始發加固區范圍(縱向長11m)掘進時，遵循“低推力、低刀盤轉速，減小擾動”的原則，確保盾構始發施工的安全性。負環管片共8環，-8環至-4環為盾構機刀盤在加固區外時拼裝，盾構試掘進-3～13環范圍內，盾構刀盤進入加固區至盾尾脫出加固區，施工過程中根據不同的地層特點不斷對掘進參數進行優化，并調整盾構姿態達到最佳。

3.9盾構始發環控要點

根據盾體長度結合負環設置情況，盾構始發環控控制要點如下：

⑴ 拼裝-5環管片時，刀盤到達止水簾布。盾構機進鋼環前在橡膠簾布上涂滿黃油，防止刀具割破簾布。

⑵ 掘進-3環時，刀盤已完全進入加固區，此時安排專人觀察洞門周圍滲漏水情況，并對折頁壓板進行處理。如果發現洞門有較大漏水、漏漿，應對洞門密封進行加固處理。

⑶ 掘進＋4環時，盾尾已進入加固區，需對洞門進行注漿密封。當盾尾脫離洞門0.8m時，停止掘進開始注漿。

⑷ 掘進＋5環時，刀盤即將出加固區。當盾尾脫離洞門1.8m時，進行第2次停機注漿，并注入雙液漿做止水環箍，確保洞門處密封效果。

4　結束語

總的來說，盾構始發最大的風險源自洞門破除時滲漏水和土體失穩，其次是刀盤出加固區時洞門未密封，水土由盾構開挖面和盾尾之間的間隙滲流至始發井。隨著越來越多的盾構始發經驗積累，引起風險的原理越來越清晰，應對措施也越來越完善。本文以富水軟土條件下某區間盾構始發為例，詳細分析盾構始發過程中關鍵技術控制要點，以期對相似工程施工起到一定的借鑒作用。

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