RJP工法樁結合鋼套筒接收盾構施工技術分析

劉鴻飛

（沈陽市城市建設投資集團發展有限公司，遼寧 沈陽 110000）

0 引言

盾構隧道施工中，盾構接收是容易發生施工事故的階段。隨著盾構施工城市中心化，施工環境復雜化，面對隧道埋深不斷加深，地下水壓不斷增大，端頭加固困難等情況，僅僅采用端頭加固方法難以保證盾構接收施工的安全[1-3]。

天津某地鐵盾構區間，接收端地層為粉質黏土層，且接收端50m范圍內不穿越含水層，土體強度較低，在盾構接收施工擾動的影響下，極易引起地表沉降，可能會破壞接收端范圍內的管線，危及周圍環境，存有一定施工風險，為保證盾構接收的安全，需采取措施對端頭土體進行加固。同時接收端場地臨近城市干道，交通繁忙，地面加固范圍狹小，要選擇適用于黏土地層且施工設備能在狹小工作面施工的施工方式，盡可能減小對周邊環境的施工擾動。采用有限差分軟件FLAC3D對接收端掘進過程進行模擬，得到端頭加固對地表沉降控制的效果；同時基于實際接收過程的沉降數據，分析RJP樁結合鋼套筒接收盾構的安全性及對地表沉降控制的效果。

1 掘進過程模擬分析

以左線隧道盾構接收端的掘進過程進行建模計算。根據設計圖紙，隧道埋深約11.1m，隧道外徑為6200mm，管片及注漿厚度分別為350mm、100mm。接收端采用2排RJP樁進行端頭土體加固，加固范圍為沿隧道方向約4.1m，隧道外圍約3.0m，洞門圍護結構約1.0m。隧道開挖造成的地層應力及應變情況與距隧道中心的距離有關，一般距離在3～5倍隧道直徑范圍時，變化情況相對明顯，而超出這個范圍則影響較小[4]。

1.1 建立數值模型

為了使模擬計算的情況更符合實際工況，模型中隧道中心至模型邊界的距離取值大于5倍的隧道直徑，最終建立模型尺寸為65m×45m×30m（橫×豎×縱）,見圖1。頂面模擬地表，取為自由界面；側面施加法向的位移約束；模型底部為固定界面。

圖1 數值計算模型

本構模型選擇M-C模型，地層視為理想彈塑性材料，加固土體及襯砌結構物理力學參數根據地勘報告結合工程經驗取值，管片與注漿層選擇彈性模型[5-6]。

1.2 計算結果分析

隧道完成掘進后，隧道軸線正上方各地表點沉降值情況見圖2。縱向26～30m處的地表各點沉降變化基本不大，整體沉降值也不大，而縱向13～26m的地表沉降變化率較大，且沉降值也較縱向25～30m處的大，地表的最大沉降為12.11mm。

圖2 隧道上方地表沉降曲線

縱向26～30m在加固區內，從以上對比可知，加固區內地表沉降明顯較非加固區小，表明采用端頭加固措施對地層變形的控制有很好效果。

2 盾構接收過程

2.1 端頭加固方案

根據施工方案，端頭土體采用2排RJP樁加固，樁直徑2400mm，間距為2000mm，咬合400mm。接收端端頭加固范圍為：縱向加固4.1m，橫向加固隧道周圍3m，端頭加固示意見圖3。

圖3 端頭加固示意圖

2.2 鋼套筒接收方案

接收鋼套筒尺寸是基于盾構機尺寸和接收井現場情況選取內直徑為7m，分5段，每段分為上、下半圓，總長為11.1m。鋼套筒材料為16mm厚鋼板，鋼套筒外表面焊接縱向及環向的加強筋板；加強筋板采用24mm厚、200mm寬鋼板，間距400mm×500mm（橫向×縱向）設一道。

鋼套筒分塊制作，橫縱向均采用高強螺栓連接，每段鋼套筒設注漿孔4個，注漿孔直徑50mm。同時在成型的鋼套筒上設3個檢查人孔，尺寸為800mm×800mm，1500mm×800mm（圖4）。鋼套筒的安裝順序是：先拼裝過渡連接環，再裝下半圓、上半圓。鋼套筒組裝完畢后，現場對鋼套筒進行密閉性檢查；檢查結果符合要求后，即可對接收洞門進行破除。在洞門破除后，重新封閉鋼套筒，然后向鋼套筒內進行填料，全內填M1.5砂漿方量約為538m3。完成填料后，開始盾構接收段的掘進，在盾構全部推進至鋼套筒后，開始封堵洞門。在確認洞門封堵效果后，現場開始進行鋼套筒拆除工作。首先割除側向鋼支撐以及后靠反力結構，然后依次拆除鋼套筒。

圖4 接收端鋼套筒

3 實際接收效果

選取左線隧道上方兩個監測點，分別為隧道縱向16.5m測點DBC76-01和隧道縱向27m處測點DBC77-01，其中DBC76-01點處于端頭加固區外，DBC77-01點處于端頭加固區內，取這兩個點來進行對比分析，具有一定的可比性。

當隧道開挖完成后，測點DBC76-01最大沉降值為11.88mm，見圖5。

圖5 監測點DBC76-01沉降曲線

當隧道開挖完成后，測點DBC77-01最大沉降值約為4.46mm，見圖6。

圖6 監測點DBC77-01沉降曲線

結合接收端監測斷面各監測點沉降數據分析，可知在盾構接收過程中，地面出現了一定程度的隆起和沉降，但累計總沉降量均在-30mm或+10mm內，沉降值均控制在安全范圍之內，滿足盾構施工及驗收要求。這表明采用鋼套筒接收技術完成盾構的接收施工對地表沉降有一定影響，但整體是安全可靠的。

4 結束語

對盾構接收過程端頭加固模擬分析及RJP工法樁結合鋼套筒接收盾構實際效果分析，得以下結論:

（1）RJP樁加固法適用于場地狹小，樁深相對較大的盾構隧道端頭土體加固對于盾構施工引起的地層變形控制較為明顯；

（2）采用RJP樁結合鋼套筒的盾構接收方案能夠滿足盾構接收施工要求，有效控制接收盾構過程中的各項風險，沒有造成地層水土流失等情況，具有較高安全性；

（3）結合計算結果和實際測量值的分析，兩者的沉降趨勢比較接近，采用FLAC3D軟件進行盾構接收段地表沉降的計算是可行的，可為實際施工提供一定的參考。