富水粉砂層地質條件下地鐵3 層換乘站土壓平衡盾構接收施工技術

占立浩

（三方建設集團有限公司，杭州310052）

1 引言

目前，隨著我國城市化進程的不斷推進，城市軌道交通成為社會關注的焦點，地鐵的運行可以有效減少交通擁擠現(xiàn)象，但是也對目前的施工技術帶來了更多的技術挑戰(zhàn)，需要在復雜的環(huán)境和地質條件下完成作業(yè)。盾構機是地鐵建設過程中的重要設備，具有高效性、安全性、標準性的優(yōu)點，但是盾構接收施工同樣也具有高風險的特點，是整個施工過程中的重點和難點。

2 盾構接收處風險因素

富水粉砂層地質中，土質相對疏松，在盾構接收的施工過程中，盾構接收的狀態(tài)不容易操控，盾構機與門洞位置很難準確對應，導致盾構機出洞時狀態(tài)與理論狀態(tài)相差較大，盾構機的刀盤很有可能會剮蹭封閉洞圈的橡膠膠帶，帶來安全隱患，并且極有可能出現(xiàn)涌水、涌砂的現(xiàn)象。

盾構機通常會在地下水水位以下10.5～12.5m 位置處，盾構機接收處的地質為富水粉砂層，富水粉砂層的地下水是2種不同性質的水源，如果沒有對其進行降水處理，很有可能在盾構接收的過程中出現(xiàn)涌水、涌砂現(xiàn)象，存在地表塌陷和周圍建筑物沉降的風險[1]。

很多城市的管線錯綜復雜，導致盾構接收區(qū)域的環(huán)境復雜，可能存在雨水管、污水管、給排水管等，而且在盾構接收的范圍內可能會存在高層建筑物，盾構接收施工會導致周圍區(qū)域的土體不平衡，引起地層重新固結，會打破原有的地層應力分布，嚴重時還有可能導致地表下沉，對周圍的建筑物構成威脅。

在盾構接收加固的施工過程中，需要對管片與土層間的縫隙進行填充，進行封閉，這樣可以有效阻擋周圍水源及泥沙，但是還不能將盾構機固定成死板的狀態(tài)。在加固過程中，如果沒有對填充材料的類型、配比、填充壓力、填充效果進行準確判斷和分析，有可能帶來盾構機錮死的風險，嚴重影響盾構接收的施工效果。

3 盾構接收施工前準備工作

3.1 加固盾構接收端頭

盾構刀盤達到洞口圍護結構時，需要保證盾構接收端口的穩(wěn)定性以及密集緊實性，以避免破除洞口時發(fā)生地下水和沙土涌出的現(xiàn)象。在這個過程中，關鍵要加固盾構接受端頭。加固過程可以分為3 個階段，首先是在前期對盾構接收端口進行加固，此時，接收端可以進行加固的范圍為隧道頂端3m和底端3m 范圍內，但是，通過對平面范圍進行分析，應將設計范圍規(guī)定在結構輪廓線以內3m 范圍內。其次，通過接收端對地層進行二次加固時，需要對地層的加固端進行綜合考慮，通常使用的加固方法包括注漿、旋噴樁、攪拌樁、玻璃纖維樁、SMW 樁、凍結法以及降水法等類型。施工過程中，首先需要盾構暫停掘進，準確測量盾構機坐標位置與姿態(tài)，確認與隧道設計中心線的偏差值。繼續(xù)掘進時，需要及時測量盾構機坐標位置與姿態(tài)，并依據(jù)到達掘進方案及時進行方向修正。在掘進至接收井洞口加固段時，確認洞口土體加固效果，必要時進行補注漿加固[2]。

3.2 對盾構接收端進行降水施工

對盾構接收端進行降水施工的流程包括鉆探、井（孔）安裝、填礫與管外封閉等環(huán)節(jié)。鉆探時，需要保證鉆機的鉆探與成孔質量，降低鉆孔對含水層滲透性以及水質的影響，同時要注意提高鉆進效率，減少孔底沉渣的厚度。井（孔）安裝配管時，需要根據(jù)井或孔的結構設計準備配管。下管前，要測量孔深，同時注意在地面上將每節(jié)井或孔的過濾器包扎好，減少井（孔）安裝時間。進行填礫與管外封閉時，需要用清水稀釋孔內泥漿，同時保證礫料的規(guī)格符合要求，并且純凈[3]。填礫時，確保礫料由孔壁四周均勻注入，為管外封閉提供方便。

3.3 多次測量核對盾構機與洞門位置

盾構隧道在進行全線貫通的0.1km 以及0.05km 階段時，應該對隧道盾構的姿態(tài)進行人工測量，確定盾構機的位置，從而使成形隧道的中心軸線與隧道設計的中心軸線之間的關系獲得較為深刻的明確。不僅如此，還需要符合國家對于盾構隧道施工的相應規(guī)范，使接收的洞口位置得到充分的再次測量，通過測量的方式對盾構機接下來的掘進方向進行有針對性的糾正，保證其可以更好地進行工作。

4 盾構接收施工技術分析

4.1 選擇加固區(qū)域內盾構掘進參數(shù)

盾構機進入加固區(qū)后，刀盤扭矩較大，推進的速度較低，對地表層的影響非常明顯，因此，需要特別注意掘進參數(shù)的選擇和與控制，需要技術人員結合具體的地質條件進行合理選擇。選擇的參數(shù)應使盾構掘進過程推力小、速度低、推進速度均勻、土倉壓力適宜、注漿量飽滿，這樣可以給盾構機操作留有一定的空間，降低地表塌陷及管線破裂的風險。選擇盾構機的推力時，通常需要將其控制在11 000～11 500kN，刀盤的轉速通常要小于1r/min，注漿量需要控制在7m3。

4.2 選擇隧道止水環(huán)位置和施工

選擇隧道止水環(huán)位置對封閉后方來水具有十分重要的意義，需要結合盾構的位置情況將止水環(huán)施工分為3 個階段，在每個階段的施工過程中，需要采用不同的注漿方式與注漿參數(shù)。在進行第一階段的止水環(huán)施工時，需要將注漿壓力控制在0.8MPa 以內，嚴格把控注漿壓力，防止壓力過大導致管片破裂。進行第二階段的止水環(huán)施工時，為了防止盾構機被錮死，需要采用化學注漿的方式，同時進行二次注漿。進行第三次止水環(huán)施工時，需要采用雙液漿的方式封閉止水環(huán)。

4.3 安裝洞門止水簾布

盾構機到達洞門之前，需要在洞門處按照設計要求和現(xiàn)場施工情況安裝洞門止水簾，止水簾由預留螺栓、扇形板、橡膠圈、壓板組成，需要將其安裝在洞門的預埋鋼環(huán)外側，利用預留螺栓將止水簾固定。這樣在盾構機通過洞門后，鋼絲繩可以將其緊固，從而壓緊壓板，防止止水簾布向外傾斜，使盾構機與洞體緊緊貼合，有效防止注漿液外流或者流水流出，達到良好的封閉效果。

4.4 安裝弧形止水鋼板

盾構機到達洞門的鋼環(huán)部位時，盾構機與洞門的鋼環(huán)部位會形成一定的空隙，易導致涌砂和涌水，因此，為了有效降低安全風險，需要在洞門設置弧形止水鋼板。在選擇弧形止水鋼板的過程中，需要測量洞門與洞門掌子面之間的距離，在此處需要設置第一道弧形鋼板；在與第一道弧形鋼板距離較遠處設置第二道弧形鋼板，與此同時，需要在每塊鋼板后面焊接三角鋼板進行加固。在弧形鋼板的定制過程中，為了降低鋼板的剛性，需要在每個弧面切割一定深度的縫隙，避免盾構機在與洞體接觸時鋼板出現(xiàn)脫離現(xiàn)象。在弧形鋼板焊接完成后，需要在2 塊鋼板之間填充材料，可以為棉絮，這樣一旦出現(xiàn)涌水現(xiàn)象，棉絮可以阻擋泥沙。

4.5 安裝管片拉緊裝置

為了提高盾構機出洞時整個管片的整體性，需要進行管片螺栓復緊工作和安裝管片整體拉緊裝置。由于進入加固區(qū)后盾構機的推力很小，各個管片環(huán)之間的連接相對疏松，因此，需要進行2 次螺栓復緊工作，這樣才可以保證施工效果。在管片的最后10 環(huán)的幾個油缸點安裝制定鋼板，在每個環(huán)片與之前安裝的鋼板分別依次焊接，使其構成一個整體，這樣可以有效防止漏水現(xiàn)象的發(fā)生，防止管片出現(xiàn)松弛現(xiàn)象。

4.6 間隙注漿封堵

盾構機脫離洞門之后，需要在洞門環(huán)的間隙處進行注漿，采用單液漿，結合施工現(xiàn)場的地質條件，合理確定漿液類型、漿液密度、漿液壓力、注漿位置。進行注漿時，需要在出洞前的第3 環(huán)開始注漿，分別對管片上的每個注漿孔對應的管片進行注漿。

5 結語

綜上所述，在富水粉砂層地質條件下，地鐵3 層換乘站的盾構接收施工具有極大的安全風險，需要建筑團隊具備嚴謹高超的施工技術，嚴格遵循施工管理方案，從而保證盾構機可以安全接收。