地鐵盾構(gòu)始發(fā)與接收關(guān)鍵施工技術(shù)

程 楓

（中鐵十六局集團(tuán)地鐵工程有限公司，北京 100100）

1 地鐵盾構(gòu)始發(fā)與接收施工風(fēng)險(xiǎn)

結(jié)合我國(guó)地鐵盾構(gòu)始發(fā)與接收施工實(shí)際情況，對(duì)其常見(jiàn)事故進(jìn)行分析和總結(jié)，如表1 所示。

表1 地鐵盾構(gòu)始發(fā)與接收施工事故

結(jié)合分析上述事故不難發(fā)現(xiàn)，地鐵盾構(gòu)始發(fā)與接收施工中，地層條件、施工環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，如：洞門(mén)鑿除后存在突水、突泥等風(fēng)險(xiǎn)；施工空間受限，盾構(gòu)機(jī)無(wú)法調(diào)向、姿態(tài)控制壓力大等。因此，在工程實(shí)踐中必須借助一定的輔助工法，落實(shí)端頭加固以及相關(guān)安全保障措施，規(guī)范開(kāi)展相關(guān)盾構(gòu)施工作業(yè)，切實(shí)保證順利始發(fā)和到達(dá)，最大限度減少相關(guān)施工風(fēng)險(xiǎn)[1]。

2 地鐵盾構(gòu)始發(fā)與接收施工加固要求

盾構(gòu)始發(fā)、接收是地鐵隧道施工的關(guān)鍵階段，其端頭加固的目的在于圍巖自穩(wěn)，具體施工加固要求如下。

2.1 端頭加固方法要求

地鐵盾構(gòu)始發(fā)、接收施工端頭土體加固方法眾多，不同加固方法的適用情況與使用效果不同，具體需根據(jù)地鐵隧道地層、施工條件以及施工安全性、經(jīng)濟(jì)性等進(jìn)行綜合分析，合理選擇工法，保證項(xiàng)目順利實(shí)施[2]。

2.2 端頭加固范圍要求

端頭加固包括橫向、縱向范圍，前者較容易滿(mǎn)足要求，后者則是重難點(diǎn)所在，一般分為無(wú)水地層、有水地層，具體分析如下。

1）無(wú)水地層 確定加固范圍時(shí)，無(wú)須考慮水砂外流、滲流以及盾構(gòu)機(jī)長(zhǎng)度，只要強(qiáng)度、穩(wěn)定性滿(mǎn)足端頭加固要求即可。

2）有水地層 考慮地下水的影響，需采取降水措施，地下水位低于隧道底板后，可按盾構(gòu)無(wú)水加固，滿(mǎn)足強(qiáng)度、穩(wěn)定性要求。

3）始發(fā)、接收施工監(jiān)測(cè)要求 盾構(gòu)始發(fā)、接收施工需掌握周邊土體、支護(hù)結(jié)構(gòu)變形情況，做好施工監(jiān)測(cè)。

4）防止事故 通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)始發(fā)、接收施工工作的開(kāi)展，及時(shí)發(fā)現(xiàn)相關(guān)施工風(fēng)險(xiǎn)，防止出現(xiàn)安全事故。

3 實(shí)例探析地鐵盾構(gòu)始發(fā)與接收關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1 工程概況

本項(xiàng)目為北京地鐵17 號(hào)線(xiàn)工程土建施工01 合同段，工程地址為未來(lái)科技城南區(qū)站―未來(lái)科技城北區(qū)站盾構(gòu)區(qū)間。區(qū)間整體始發(fā)，由始發(fā)井向南掘進(jìn)，至未來(lái)科技城南區(qū)站接收井接收；盾構(gòu)法施工，右線(xiàn)起點(diǎn)里程YK48+095.033，終點(diǎn)里YK49+187.768，區(qū)間長(zhǎng)1 092.735m；左線(xiàn)起點(diǎn)里程ZK48＋095.033，終點(diǎn)里程ZK49+198.193，區(qū)間長(zhǎng)1 103.160m。

3.2 施工總體部署

本區(qū)間工程及其附屬工程包括區(qū)間左右線(xiàn)隧道、2 座聯(lián)絡(luò)通道、4 個(gè)后澆環(huán)梁洞門(mén)、4 處土體加固等；后澆環(huán)梁洞門(mén)施工于盾構(gòu)隧道掘進(jìn)前后穿插進(jìn)行，但端頭土體加固施工需在盾構(gòu)始發(fā)或到達(dá)前1 個(gè)月完成。本區(qū)間為1 臺(tái)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)，施工方案如圖1 所示。

圖1 盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)方案

3.3 盾構(gòu)始發(fā)、接收端頭土體加固施工

本項(xiàng)目端頭加固采用 1 200mm@90mm 三重管高壓旋噴樁，始發(fā)、接收加固10m（1 倍盾構(gòu)機(jī)長(zhǎng)度）和12m。始發(fā)端頭加固高度應(yīng)為盾構(gòu)區(qū)間以上4m、以下3m，寬度為區(qū)間隧道左右3m；南區(qū)站北側(cè)（接收端頭）加固高度、寬度均為盾構(gòu)區(qū)間以外3m。加固后進(jìn)行效果檢查，主要檢查內(nèi)容如下。

1）土體強(qiáng)度（≥1MPa）。

2）土體滲透性（＜10-7cm/s）。

3）地下水情況。

對(duì)于第1，2 項(xiàng)檢測(cè)內(nèi)容，利用取芯鉆機(jī)對(duì)圍護(hù)樁后面的土體進(jìn)行取芯，然后對(duì)取下來(lái)的土芯進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)試；再向取芯鉆孔里注水，檢查加固土體的滲透性。對(duì)于第3 項(xiàng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容，需在洞門(mén)樁間土位置打入水平孔，觀測(cè)水平探測(cè)孔滲水情況。若發(fā)生透水現(xiàn)象，需采取封堵加固等措施，再鑿除洞門(mén)混凝土，確保無(wú)地下水作業(yè)。

3.4 洞門(mén)破除與安全措施

本項(xiàng)目始發(fā)或到達(dá)前，需鑿除4 個(gè)洞門(mén)，采用人工風(fēng)鎬鑿除。

始發(fā)及接收端頭洞門(mén)圍護(hù)結(jié)構(gòu)為圍護(hù)樁，在洞門(mén)處鉆孔灌注樁拆除前，在樁間開(kāi)幾個(gè)檢查孔，以確認(rèn)加固土體的狀況。

1）始發(fā)洞門(mén) 由于始發(fā)端頭地層含水豐富，在始發(fā)豎井及車(chē)站接收井開(kāi)挖前已搭設(shè)降水井，在盾構(gòu)始發(fā)及接收前進(jìn)行持續(xù)降水。鑿除步驟按照從外到內(nèi)分層、由上往下分塊、先兩邊后中間的原則進(jìn)行。始發(fā)洞門(mén)鑿除時(shí)，首先分塊將外層的初支剝離，鑿除樁體外露的混凝土鋼筋，使其與混凝土分離。清理渣土后，盾構(gòu)機(jī)前推，盡量靠近洞門(mén)腳手架。進(jìn)一步確認(rèn)盾構(gòu)機(jī)狀態(tài)完好后，快速割除鋼筋，并迅速拆除腳手架、前推盾構(gòu)機(jī)，使刀盤(pán)接觸到洞門(mén)土體。

2）接收洞門(mén) 鑿除流程與始發(fā)洞門(mén)相同，鋼筋割除后前推盾構(gòu)機(jī)至接收基座。

3.5 盾構(gòu)始發(fā)施工措施

3.5.1 分段情況

本區(qū)間工程為DZ267 盾構(gòu)機(jī)在盾構(gòu)始發(fā)井左、右線(xiàn)分別始發(fā)。始發(fā)段共推進(jìn)負(fù)環(huán)9 環(huán)（1.2m 寬直線(xiàn)環(huán)），正環(huán)83 環(huán)；負(fù)環(huán)掘進(jìn)段共10.8m，正環(huán)掘進(jìn)段共100m，長(zhǎng)于本盾構(gòu)機(jī)84m。根據(jù)本工程的特點(diǎn)，將始發(fā)掘進(jìn)分為2 個(gè)階段進(jìn)行。

1）第1 階段 是指盾構(gòu)負(fù)環(huán)掘進(jìn)階段，此時(shí)盾構(gòu)機(jī)在始發(fā)基座上。

2）第2 階段 是指+1 環(huán)～+83 環(huán)的掘進(jìn)，此時(shí)盾體穿過(guò)洞門(mén)，+4 環(huán)掘進(jìn)完成后，盾尾逐漸進(jìn)入土體內(nèi)。待始發(fā)掘進(jìn)結(jié)束后，進(jìn)行正常掘進(jìn)。

3.5.2 工藝流程

盾構(gòu)始發(fā)工藝流程如圖2 所示。

3.5.3 施工技術(shù)要點(diǎn)

1）確定始發(fā)軸線(xiàn) 始發(fā)前，須對(duì)盾構(gòu)機(jī)的洞門(mén)中心位置進(jìn)行復(fù)核，之后綜合考慮洞門(mén)中心的偏差和規(guī)范對(duì)盾構(gòu)機(jī)管片姿態(tài)的要求，確定始發(fā)軸線(xiàn)。

2）安裝始發(fā)基座 本項(xiàng)目始發(fā)基座設(shè)計(jì)為3 段，每段長(zhǎng)2.67m，兩側(cè)以H 型鋼加固。每段基座都設(shè)計(jì)為兩側(cè)螺接的方式，解體下井后再?gòu)木缕唇印；B接、調(diào)平后沿設(shè)計(jì)軸線(xiàn)焊接在底板預(yù)埋件上。

3）盾體下井、調(diào)試 ①安裝洞口密封；②安裝反力架，反力架與二襯結(jié)構(gòu)預(yù)埋鋼板焊接牢固；③安裝負(fù)環(huán)管片，包括9環(huán)1.2m 寬直線(xiàn)環(huán)管片，負(fù)環(huán)采用在盾殼內(nèi)拼裝后再整體推出盾殼的安裝方式。為保證負(fù)環(huán)的拼裝質(zhì)量，在拼裝負(fù)環(huán)之前，在盾尾內(nèi)焊接槽鋼以保證盾尾間隙。負(fù)環(huán)安裝完成后，采用下楔三角楔木并用 18mm 鋼絲繩在管片外圈進(jìn)行固定；④盾尾通過(guò)洞口密封后注漿回填。

圖2 盾構(gòu)始發(fā)工藝流程

3.6 盾構(gòu)到達(dá)施工措施

3.6.1 工藝流程

盾構(gòu)到達(dá)施工工藝流程如圖3 所示。

圖3 盾構(gòu)到達(dá)施工工藝流程

3.6.2 施工技術(shù)要點(diǎn)

1）準(zhǔn)備工作 ①盾構(gòu)機(jī)定位，與接收井相距80～100m時(shí)復(fù)核接收洞門(mén)位置，及時(shí)糾偏；②加固進(jìn)洞段土體；③洞門(mén)破除；④洞口止水橡膠簾布的安裝與始發(fā)洞門(mén)基本相同；⑤安裝導(dǎo)軌，本項(xiàng)目導(dǎo)軌長(zhǎng)60cm，由δ＝20mm 鋼板制作；⑥以盾構(gòu)進(jìn)洞方向+5‰坡度安裝接收基座；⑦緊固近洞口20環(huán)管片。

2）盾構(gòu)到達(dá)段施工 ①逐步糾偏；②盾構(gòu)機(jī)與端頭墻相距50m 時(shí)，掘進(jìn)速度＜20mm/min；③盾構(gòu)進(jìn)入到達(dá)段落實(shí)地表沉降監(jiān)測(cè)；④盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)與貫通里程相距10m 內(nèi)，實(shí)時(shí)觀測(cè)洞口情況，調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)；⑤拼裝管片進(jìn)入加固范圍后，盾尾后5～6 環(huán)處注硬性漿液；⑥完成最后一環(huán)管片拼裝后，注漿封堵；⑦螺栓緊固、復(fù)擰緊，保證密封防水效果。

4 結(jié)語(yǔ)

目前各大城市交通發(fā)展中，地鐵盾構(gòu)施工技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。區(qū)間隧道施工中，為最大限度地減小作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，必須注重始發(fā)、接收端頭加固，規(guī)范落實(shí)洞門(mén)破除以及盾構(gòu)推進(jìn)工作，做好相關(guān)監(jiān)測(cè)與管理工作，保證隧道順利、安全貫通。