富水砂層盾構端頭接收風險控制技術研究

陳建

摘 要：保證盾構機在富水砂性地層端頭的順利接收是地鐵隧道順利掘進的關鍵，文章從標段端頭接收風險出發，研究從地表、盾構徑向孔注、管片壁后AB型雙組分聚氨酯，增加泄壓孔等方法保證盾構在復雜環境下的順利接收，為類似工程提供依據。

關鍵詞：地鐵;富水砂層;洞門接收;密封

文章編號：2095-4085（2020）10-0074-02

1 工程概況

中央商務區站～海霞路站區間出中央商務區站后沿崇川路向東，至進入海霞路站。區間隧道上行線（南側）起止里程為，長鏈一處，上行線長度599.730m。下行線（北側）起止里程為，下行線長度597.300m。區間左（下行）、右（上行）線均含2個平面曲線，曲線半徑分別為700m，800m。本區間未設置聯絡通道。區間線路縱坡接近直線，線路最大坡度4‰，最小坡度2‰。隧道埋深約13.9m～15.7m。主要穿越粉砂夾砂質粉土地層。

2 盾構接收風險

中央商務區站～海霞路站區間屬高富水砂性地層，施工風險主要集中在盾構進出洞施工階段，在此地質條件下到達施工階段易發生端頭沉降、洞門涌水涌砂、端頭坍塌等施工風險。為降低再次地層中到達出洞風險，提高地層自穩性，防止開挖面坍塌及地面沉降，減小盾構到達時涌水、涌砂風險，盾構到達前對到達端頭提前進行了加固處理。但在實際施工中如果端頭加固效果不佳，盾構到達接收端頭后破除洞門時洞門會有大量的地下水噴出，給盾構安全快速到達接收造成極高的安全隱患。

3 風險控制措施

3.1 預埋管路深孔注AB型雙組份聚氨酯

洞門破除前，在距地連墻3m的地面，用注漿鉆機在盾構機盾體上方2，10，3，9點位對應的位置打孔，每個孔鉆至距盾構機刀盤10cm。鉆孔完成后在地面用1.1t齒輪泵注A組份聚氨酯、5t齒輪泵注B組份聚氨酯，對盾構機刀盤外的水流通道進行封堵。注AB型雙組份聚氨酯的兩根管子需預埋至鉆孔底部，兩根管子在地面上各設置一道止回閥，兩根管在地下鉆孔底部于匯合管路處向連，匯合管路長度為30cm，避免匯合管路過長注AB型雙組分聚氨酯堵管，雙組份聚氨酯配合比A ∶B=1 ∶5，反應時間為1min（圖1）。

3.2 WSS深孔注漿

洞門破除前，先將盾構機土倉內填滿惰性漿液，然后在距地連墻1.2m的地面，注漿鉆機在盾構機盾體上方2，10，3，9點位對應的位置打孔，每個孔鉆至距盾構機盾體10cm。洞門破除前將雙液注漿泵的兩個吸漿管分別放入水泥漿和水玻璃桶內，通過鉆機動力頭上部的雙液水龍頭、雙通道主軸、雙層鉆桿、孔底混合器、鉆頭進入孔內，雙液漿在孔底混合器處混合。漿液初凝時間小于20s，此時雙液漿會在鉆頭附近形成一個密封帶，防止漿液返流至地面，由于土倉內提前注滿了厚漿，漿液得以在盾構機盾體周圍擴散堵住流水通道，注漿時鉆桿保持旋轉。

3.3 盾構機徑向孔注高性能優質聚氨酯

由于刀盤開挖直徑比盾構機盾體直徑大，為減少土倉內水的來源，在洞門破除前往盾構機徑向孔注高性能優質聚氨酯，從而起到對盾體與圍巖間的水流和部分裂隙水進行控制的目的。在盾構機中盾和盾尾徑向孔注高性能優質聚氨酯同時，安排人在土倉里觀察倉內水流情況，對流水對應的徑向孔加注高性能優質聚氨酯，阻斷盾體周邊水源。

3.4 管片壁后注高性能優質聚氨酯、雙液漿（圖2，3）

在高水壓富水砂層中盾構出洞時，土倉里的水除了來自盾體周圍圍巖間外，大多數來自盾尾后方管片壁后的流水通道。為了徹底阻斷盾尾后方來水，在盾尾后第2環后每隔一環開孔注雙液漿做止水環箍，注雙液漿之前在脫出盾尾1-2環管片開孔注高性能優質聚氨酯，防止雙液漿流向盾體周邊包裹盾體。止水環箍做完后通過在止水環箍前方開孔觀察的方式對止水效果進行驗證，用鋼釬打孔至管片壁后1m，孔內無泥水流出說明止水環箍效果顯著，確保止水措施有效后方可進行下步施工。

3.5 側墻增設泄壓孔（圖4）

接收端止水帷范圍內布置有6口降水井及2口觀測井，在盾構機到達時一直利用降水井對端頭進行降水，但實際降水效果并不明顯。為確保端頭水位在隧道底部以下，以防到達過程中地下水位過高引起土體坍塌。在洞門5點和7點的側墻上打泄壓孔引流地連墻和車站主體維護結構夾縫的水源。

3.6 分兩次破除洞門

洞門破除前在洞門上米字形開9個觀察孔，觀察是否有滲水現象，達到自穩性等技術指標，全部指標滿足施工規范要求，再進行洞門鑿除。地連墻設計厚度為80cm，為防止洞門完全破除后土體失穩危及車站及隧道安全，洞門破除過程中先破除50cm厚度，完成后再破除剩余30cm，減少洞門掌子面暴露時間。

3.7 洞門鋼圈內焊止水鋼板（圖7）

由于端頭井洞門鋼圈直徑與盾構外徑存有一定的間隙，盾構出洞前，為了縮小盾殼與洞圈的間隙、便于塞填海綿條以防止盾構出洞時洞門鋼圈產生漏水、漏泥等問題，在洞門鋼圈內焊2道5mm厚18cm高的弧形彈性鋼板，洞門鋼圈內弧形彈性鋼板焊接成完整兩圈間隔為10cm，弧形鋼板以10cm間距開縫，縫深10cm。兩圈弧形鋼板之間填充180mm×100mm高密度海綿條。

4 結 語

通過采用預埋管路深孔注AB型雙組份聚氨酯施工、wss深孔注漿、盾構機徑向孔注高性能優質聚氨酯、洞內管片注雙液漿和高性能優質聚氨酯、側墻增設泄壓孔、洞門鋼圈內焊雙道止水鋼板等施工工藝相結合，地面與隧道內相協調的立體施工法，在盾構接收端頭加固效果不理想的情況下，多措并舉有效切斷盾體周邊和盾構機后方來水，規避了在端頭加固失效的情況下盾構機在高水壓富水砂層中到達接收時的巨大風險，避免了在此高風險點造成毀滅性安全事故的可能性，盾構機安全、有序的到達接收，保障了工期，也為后續的快速施工的打下了夯實的安全基礎。