泥水盾構“接長補短”接收輔助工法關鍵技術研究

張 海 彬

(廣州軌道交通建設監理有限公司，廣東 廣州 510010)

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泥水盾構“接長補短”接收輔助工法關鍵技術研究

張 海 彬

(廣州軌道交通建設監理有限公司，廣東 廣州 510010)

以廣西南寧地鐵1號線某區間富水地層盾構接收為背景，由于客觀原因造成接收端頭加固體長度不足，導致盾構接收不能按照常規接收方法處理，根據現場實際情況，提出了“接長補短”的指導思路，通過洞門外增設密閉短套筒來達到泥水平衡盾構機在富水圓礫地層中順利接收的目的，并對今后類似工程具有參考價值。

泥水盾構，接收端頭，短套筒,降水井

1 盾構接收端頭加固情況

區間接收端頭加固采用0.6 m厚素混凝土地下連續墻+地面袖閥管注漿加固，素地下連續墻需穿過透水層進入不透水層2 m。由于接收端頭管線限制，加固區長度僅為9 m(包括素連墻厚度)，加固深度為盾構機以下3 m。加固后的土體，應有良好的均勻性、自立性、止水性。

盾構接收端頭加固尺寸具體如圖1所示。

2 采用常規接收方案的風險分析

根據接收端頭所處的地層水文情況及周邊建構筑物和管線情況，若不采取任何輔助手段，只應用常規接收方法，將會存在以下較大風險：

1)區間采用海瑞克S-858泥水平衡盾構機施工，盾構機主機長度達9.7 m，而加固體的長度僅有9.0 m，主機長度超過加固體長度0.7 m，加固體不能有效包裹整個盾構機，素連續墻處的形成的140 mm環縫未得到有效封堵，盾構機刀盤出洞時涌水涌砂風險極大；

2)接收端頭地下水豐富，若素連續墻處的環縫未得到有效封堵，在接收端頭內進行降水，則有可能造成周邊老舊建筑物及DN1 400 mm給水管發生不均勻沉降；

3)泥水盾構機在接收端掘進時須泥水保壓掘進，若開啟端頭內的降水井則有可能導致泥水倉泄壓，掌子面失衡、地面垮塌；

4)接收端上部存在1.5 m～2.0 m厚的粉細砂層及與隧道重疊的地下人防，若控制不當，粉細砂流失，導致地面及地下管線沉降過大、地面坍塌；

5)若接收端加固及止水得不到有效控制，在進行洞門結構施工時存在較大風險。

3 “接長補短”接收輔助工法的應用

為有效控制上述盾構接收風險，確保盾構接收安全、順利實施，本區間盾構接收采用“接長補短”輔助工法，利用加設的短套筒來控制應對上述接收風險，確保盾構接收安全、順利出洞，“接長補短”接收輔助工法的使用如下所述。

3.1 接收端頭素連續墻施工縫止水處理

“接長補短”接收輔助工法需保證接收端頭外包素連墻的止水效果，在素連墻施工縫外側處采用袖閥管注漿加固，并在盾構機進入加固區前進行素連墻止水效果的檢查驗證。

3.2 接收端頭降水井布置

接收端頭布置降水井共4口，分別為1號～4號降水井。本次降水井施工位置確定是根據素墻施工中可能存在漏水點及盾構機穿越第一道素墻時形成的漏水環來進行定位的。

1號降水井直徑800 mm(2號,3號降水井直徑600 mm內管直徑300 mm,4號降水井直徑300 mm內管直徑200 mm)，深22 m；1號降水井為圍閉區內主降水井，2號觀察井可兼做降水井；3號,4號降水井為防止盾構機進入加固區泥漿循環引起1號，2號降水井無法正常工作，而后施作的備用降水井。

圖2中1號，2號降水孔在盾構進入接收端頭之前進行施工，在素連墻施工縫止水處理完畢后啟動1號降水井，通過2號降水井及洞門水平探孔檢測素連墻整體止水效果，經檢測，止水效果較好；為防止泥水盾構機進入接收端頭后，泥漿堵塞1號，2號降水井，待盾構機進入接收端頭且刀盤頂到洞門連續墻后再施工3號，4號降水井。

3.3 “接長補短”接收輔助工法的使用

3.3.1 輔助工法接收原理

通過在洞門環板前端增加短套筒和封板來延長盾構機接收長度，使盾構機接收位置向前移，再結合砂漿的填充，使接收端墻和回填砂漿形成標準的圓形，從而大大降低了盾構機盾殼與接收端墻之間的間隙，有效的阻擋了外部水土的通過。

3.3.2 短套筒的設計

短套筒分為筒體和端頭封板兩部分。筒體前后端設法蘭，筒體及法蘭采用厚度16 mm鋼板制作，整圈均分為3塊加工，法蘭上共設120個螺栓孔，采用8.8級M20螺栓與洞門預埋環板及端頭封板相連。兩法蘭之間在筒體背部加肋板。端頭封板采用厚度20 mm鋼板制作，分上下兩塊加工，設螺栓孔與筒體相連，如圖3所示。

3.3.3 洞門鋼筋割除

盾構接收洞門連續墻迎土面為玻璃纖維筋，被土面為普通鋼筋，為確保盾構機切削洞門連續墻的順利，在密閉短套筒安裝前將洞門被土面的普通鋼筋全部割除。

3.3.4 密閉短套筒安裝及加固

為了延長盾構加固體的長度，防止盾構機在接收時泥土、地下水從盾體與素連墻處形成的環形間隙流失，以及盾尾背襯注漿漿液的流失，在接收洞門處安裝密閉的短套筒，短套筒鋼板厚度32 mm、長400 mm，成環形布置；安裝前先在鋼套筒頂部開2個300 mm預留孔(一個作為回灌進料口、一個作為排氣口)，底部預留一個帶閘閥的排水口。

預埋鋼環安裝螺栓：為了把鋼套筒牢固的固定在洞門鋼環上，在安裝鋼套筒前先在鋼環上安裝高強螺栓，型號M30(8.8級)，長度10 cm。通過螺栓將鋼套筒固定在洞門環板上，并通過鋼板封堵鋼套筒使套筒與洞門形成一個密閉空間，再通過數道工字鋼對短套筒端部封板進行支撐加固，確保能夠為盾構出洞掘進提供足夠的反力。安裝實物見圖4。

在反力支撐安裝前，先在圓形封板上平均分布3根300 mm的工字鋼，增加反力支撐的受力面積。

3.3.5 密閉短套筒砂漿回灌

通過鋼板封堵鋼套筒使套筒與洞門形成一個密閉空間，利用天泵通過預留的進料口在其內填充M10砂漿延長隧道長度，總計填充48.4 m3砂漿，要求初凝時間控制在3 h以內,12 h強度不低于3 MPa。

3.4 接收端素連墻處環向漏水通道封堵處理

1)在盾構機穿過素連墻進入加固體內，刀盤開始切削洞門連續墻時(即盾尾仍在素連墻外約70 cm時)至盾尾全部通過素連墻段的掘進，加強同步注漿，增大注入量，同時優化同步注漿配合比，在注漿壓力不大于2.8 bar的條件下，注入量不加以約束，直至外部空間填充飽滿為止。

2)待盾構機刀盤掘進至距短套筒封板20 cm時暫停掘進，通過素連墻兩側第964環和第965環的吊裝孔對環向漏水通道進行二次注漿封堵，二次注漿壓力控制在3.5 bar以內。二次注漿主要采用水泥漿和水玻璃組成的雙液漿通過吊裝孔進行管片背后填充(吊裝孔上安裝帶球閥的注漿頭)，漿液配比1∶1，注漿主要以壓力控制為主。盾構機停機位及二次注漿如圖5所示。

3)為避免二次注漿漿液將盾尾及盾體粘連住，在進行二次注漿前通過盾體的徑向注漿孔注入泥漿，使泥漿包裹盾體。

3.5 素連墻處環向漏水通道封堵效果檢測

1)環向漏水通道二次封堵完成后，待其達到初凝強度后，進行接收端頭內3號,4號降水井的施工，并啟動降水，將接收端頭內的地下水進行疏干。2)疏干排水的同時將盾構機倉內泥漿排空，并觀察氣墊倉液位變化，待液位降至底部時，關閉3號,4號降水井，再觀察氣墊倉內液位變化，若液位未上升，則初步判斷環向漏水通道封堵成功。3)在初步判斷的基礎上，再在密閉短套筒下部開設水平探孔，將探孔打穿至開挖倉，如若水平探孔無水流出，則進一步驗證了環向漏水通道封堵成功。

3.6 密閉短套筒封板及支撐的拆除

在素墻環向漏水通道封堵成功及接收端頭內水位降至洞門底以下后，開始進行密閉短套筒支撐及封板的拆除作業，待封板拆除后將短套筒內剩余的20 cm厚砂漿進行人工鑿除并清理干凈，再將盾構機推進上接收托架，完成盾構接收作業。

4 短套筒密閉接收實施過程中的注意事項

1)盾構機接收前100 m需進行包括聯系測量在內的洞內導線復測，對盾構機姿態進行人工復核，確保盾構機出洞時盡量位于洞門中心，避免盾構機偏差過大將短套筒頂開裂。2)短套筒與洞門環板連接處的縫隙應進行填充處理，避免砂漿回填時漏漿。3)盾構機在完成洞門連續墻切削進入短套筒時應嚴格控制盾構總推力、掘進速度及刀盤轉速(本項目選用總推力≤500 t，掘進速度≤3 mm/min，刀盤轉速1.0 r/min)，洞門處應有專人觀察短套筒的變形，如有異常及時通知盾構機操作人員立即停機處理。4)在進行密閉短 套筒支撐及封堵拆除前應采用多方式驗證素連墻處環向漏水通道封堵效果及接收端頭內地下水疏干情況，確保萬無一失。5)待盾構機刀盤露出洞門后，通過對刀盤中心的測量確認后再進行接收托架的精確定位及加固固定。6)在進行素連墻處環向漏水通道同步注漿及二次注漿前應對漿液進行試配試驗，精確掌握漿液的凝結時間，把握好盾構機掘進的時機，使其既能有效封堵漏水通道又不能將盾構機固結死。7)在盾構機順利接收后，在洞門處采用砌磚的方式將管片與洞門之間的間隙封堵，并進行最后6環(加固體內)管片的背后二次注漿封堵，確保洞門的止水效果。

5 結語

本區間接收端頭由于客觀原因造成接收端頭加固體長度不足，導致盾構接收不能按照常規接收方法處理，根據現場實際情況，以“接長補短”的指導思路，雖然外接了40 cm的密閉短套筒，但實際將隧道延長2 m(洞門連續墻厚0.8 m+車站主體側墻厚0.8 m+外接短套筒0.4 m)，使加固體長度達到盾構機主機長度再加一環管片長度的安全距離，以達到盾構機能夠安全、順利接收，在實施過程中接收端連續墻止水效果、素連墻環向漏水通道的封堵效果及盾構機出洞姿態控制是此工法成敗的關鍵，在此工法應用時應加強關鍵環節的精細化管控，以達到成功的目的。

Study on critical technologies of slurry shield “cutting off the long and compensating the short” receiving auxiliary method

Zhang Haibin

(GuangzhouRailTransitConstructionSupervisionCo.,Ltd,Guangzhou510010,China)

Taking the regional moisture stratum shield receiving of Guangxi Nanning subway line No.1 as the background, objective causes lead to receiving end reinforcement length shortage and abnormal shied receiving treatment method. According to the field conditions, the paper puts forward the guiding idea of “cutting off the long and compensating the short”. It achieves the goal of slurry balancing moisture acceptance by increasing closed short sleeve, has reference value for similar project.

slurry shield, receiving end, short sleeve, precipitation well

1009-6825(2017)18-0165-03

2017-04-14

張海彬(1984- )，男，工程師

U455.43

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