富水軟土地層土壓平衡盾構(gòu)機(jī)始發(fā)關(guān)鍵技術(shù)控制要點

譚仕波

中鐵建大橋工程局集團(tuán)第四工程有限公司

富水軟土地層土壓平衡盾構(gòu)機(jī)始發(fā)關(guān)鍵技術(shù)控制要點

譚仕波

中鐵建大橋工程局集團(tuán)第四工程有限公司

近年來，隨著盾構(gòu)技術(shù)的不斷發(fā)展和提高，盾構(gòu)法施工已被廣泛地應(yīng)用于全國各大城市地鐵施工中。盾構(gòu)始發(fā)是盾構(gòu)施工的關(guān)鍵工序之一，其主要內(nèi)容包括：始發(fā)端頭加固、鑿除洞門圍護(hù)結(jié)構(gòu)、拼裝負(fù)環(huán)管片、盾構(gòu)貫入作業(yè)面建立土壓、試掘進(jìn)、洞門封堵等步序，每道步序都伴隨著一定的施工風(fēng)險，其中始發(fā)端頭地層加固尤為重要，是決定盾構(gòu)順利始發(fā)的關(guān)鍵。

盾構(gòu)始發(fā)；端頭加固；鑿除洞門；洞門封堵

1　引言

盾構(gòu)始發(fā)做為盾構(gòu)施工的首道工序，也是最為關(guān)鍵的一道工序。因盾構(gòu)始發(fā)洞門外土體多為含水豐富的軟土層，水量大，水壓高，若加固措施不當(dāng)或未達(dá)到預(yù)期加固效果，破除洞口圍護(hù)結(jié)構(gòu)時極易導(dǎo)致洞口土體失穩(wěn)、地下水涌入，造成地面塌陷。本文結(jié)合天津地鐵某區(qū)間盾構(gòu)施工，對富水軟土地質(zhì)下盾構(gòu)始發(fā)技術(shù)進(jìn)行多方面的分析和探討。

2　工程概況

天津地鐵6號線某區(qū)間盾構(gòu)始發(fā)端車站為地下二層三跨島式車站，主體結(jié)構(gòu)總長204.7m，盾構(gòu)井段寬24.7m，基坑深18.21m，站中心頂板覆土為3m。區(qū)間隧道盾構(gòu)始發(fā)段100m地層由上至下為：①1雜填土、④1粉質(zhì)粘土、⑥1粉質(zhì)粘土、⑥3粉土、⑥4粉質(zhì)粘土、⑦粉質(zhì)粘土、⑧1粉質(zhì)粘土層、⑨21粉砂層，隧道斷面內(nèi)主要土層為⑥1粉質(zhì)粘土、⑥3粉土、⑥4粉質(zhì)粘土、⑦粉質(zhì)粘土、⑧1粉質(zhì)粘土層。始發(fā)段下臥層主要為⑧2粉土層，處于第一層承壓水層中，微透水層，滲透系數(shù)為0.005m/d，層厚約3.5m。

3　關(guān)鍵技術(shù)及控制要點

3.1始發(fā)端頭土體加固

結(jié)合設(shè)計方案和地質(zhì)勘察報告，區(qū)間盾構(gòu)始發(fā)井端頭加固采用φ850@600三軸水泥土攪拌樁，加固區(qū)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間采用雙排φ800@500高壓旋噴樁補(bǔ)強(qiáng)并包角。因始發(fā)段盾構(gòu)下臥層⑧2粉土層處于第一承壓水層，故高壓旋噴樁加固應(yīng)伸入該含水層以下相對隔水層中，施工時按地質(zhì)勘察報告相應(yīng)加深樁長。

3.2端頭加固效果檢測

端頭土體加固完成后，在進(jìn)行盾構(gòu)始發(fā)條件驗收前，通過地表垂直取芯及水平探孔檢測土體加固效果。在始發(fā)洞門鑿除之前，對洞門打水平探孔檢查洞門漏水及涌砂情況。洞門探孔設(shè)計9個，在洞門上、中、下部均有布置，其中下部三個探孔采用45°斜孔，探孔直徑50mm，孔深為3.8m(穿透加固區(qū)3m)。

3.3備用降水井施工

為應(yīng)對盾構(gòu)始發(fā)時突發(fā)險情，始發(fā)前施工備用降水井。降水井的布置為：在左右線加固土體外3m，隧道掘進(jìn)方向3m處布置降水井，隧道兩側(cè)布置1口，隧道中間布置2口降水井，共布置4口降水井。

3.4洞門鑿除

采用人工手持風(fēng)鎬進(jìn)行洞門連續(xù)墻的分步、分層鑿除。首先鑿除內(nèi)側(cè)混凝土保護(hù)層并割去內(nèi)側(cè)鋼筋，然后逐步破除兩排鋼筋之間的混凝土，第一次破除60cm后停止破除，保留外側(cè)20cm鋼筋混凝土，在完成始發(fā)施工各項工序后快速完成剩余鋼筋混凝土的破除，最后一層鑿除時分9塊進(jìn)行。洞門破除順序應(yīng)按照“由下至上、中間到兩邊”的原則，并及時清理干凈落在洞圈底部的混凝土碎塊。

3.5安裝洞門防水密封

在盾構(gòu)始發(fā)掘進(jìn)時，為了防止洞內(nèi)的水和回填注漿漿液沿著盾構(gòu)機(jī)外殼向洞口方向流出，在內(nèi)襯墻上的盾構(gòu)機(jī)入口洞圈周圍安裝環(huán)行密封橡膠板止水裝置，洞門防水裝置由簾布橡膠板、扇形圓環(huán)板、固定板、壓板、墊板和連接螺栓等組成，將前述構(gòu)件按順序安裝主體結(jié)構(gòu)預(yù)埋件上。

3.6涂刷盾尾密封油脂

盾尾油脂能起止水、防止同步注漿漿液回流的作用，另外盾尾油脂也有減小鋼絲刷的摩損作用。在拼裝第一環(huán)負(fù)環(huán)管片時填滿盾尾密封油脂，在第一環(huán)負(fù)環(huán)拼裝就位后，利用盾尾油脂泵泵送油脂將盾尾油脂腔內(nèi)填充滿。

3.7安裝負(fù)環(huán)管片

始發(fā)方式為整環(huán)始發(fā)，所有負(fù)環(huán)均為整環(huán)拼裝。負(fù)環(huán)管片的布置從反力架到洞門依次編號為-8～-1環(huán)，為6環(huán)1.5米管片與2環(huán)1.2米管片，-1環(huán)伸入洞門0.41m，在洞門施工時再將-1環(huán)管片拆除。

負(fù)環(huán)管片組裝采用通縫拼裝，為了負(fù)環(huán)管片安裝穩(wěn)定和承擔(dān)掘進(jìn)時的推力，除采用三角支撐架穩(wěn)定負(fù)環(huán)管片外，每環(huán)管片還采用鋼絲繩，鋼絲繩卡子緊線工具，組裝成緊箍負(fù)環(huán)管片繩具，繩具兩端鉤在始發(fā)托架上，將管片環(huán)箍緊。

3.8盾構(gòu)試掘進(jìn)

根據(jù)施工要求，始發(fā)段100m范圍作為試掘進(jìn)段。盾構(gòu)在始發(fā)加固區(qū)范圍(縱向長11m)掘進(jìn)時，遵循“低推力、低刀盤轉(zhuǎn)速，減小擾動”的原則，確保盾構(gòu)始發(fā)施工的安全性。負(fù)環(huán)管片共8環(huán)，-8環(huán)至-4環(huán)為盾構(gòu)機(jī)刀盤在加固區(qū)外時拼裝，盾構(gòu)試掘進(jìn)-3～13環(huán)范圍內(nèi)，盾構(gòu)刀盤進(jìn)入加固區(qū)至盾尾脫出加固區(qū)，施工過程中根據(jù)不同的地層特點不斷對掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)達(dá)到最佳。

3.9盾構(gòu)始發(fā)環(huán)控要點

根據(jù)盾體長度結(jié)合負(fù)環(huán)設(shè)置情況，盾構(gòu)始發(fā)環(huán)控控制要點如下：

⑴ 拼裝-5環(huán)管片時，刀盤到達(dá)止水簾布。盾構(gòu)機(jī)進(jìn)鋼環(huán)前在橡膠簾布上涂滿黃油，防止刀具割破簾布。

⑵ 掘進(jìn)-3環(huán)時，刀盤已完全進(jìn)入加固區(qū)，此時安排專人觀察洞門周圍滲漏水情況，并對折頁壓板進(jìn)行處理。如果發(fā)現(xiàn)洞門有較大漏水、漏漿，應(yīng)對洞門密封進(jìn)行加固處理。

⑶ 掘進(jìn)＋4環(huán)時，盾尾已進(jìn)入加固區(qū)，需對洞門進(jìn)行注漿密封。當(dāng)盾尾脫離洞門0.8m時，停止掘進(jìn)開始注漿。

⑷ 掘進(jìn)＋5環(huán)時，刀盤即將出加固區(qū)。當(dāng)盾尾脫離洞門1.8m時，進(jìn)行第2次停機(jī)注漿，并注入雙液漿做止水環(huán)箍，確保洞門處密封效果。

4　結(jié)束語

總的來說，盾構(gòu)始發(fā)最大的風(fēng)險源自洞門破除時滲漏水和土體失穩(wěn)，其次是刀盤出加固區(qū)時洞門未密封，水土由盾構(gòu)開挖面和盾尾之間的間隙滲流至始發(fā)井。隨著越來越多的盾構(gòu)始發(fā)經(jīng)驗積累，引起風(fēng)險的原理越來越清晰，應(yīng)對措施也越來越完善。本文以富水軟土條件下某區(qū)間盾構(gòu)始發(fā)為例，詳細(xì)分析盾構(gòu)始發(fā)過程中關(guān)鍵技術(shù)控制要點，以期對相似工程施工起到一定的借鑒作用。

[1]郭銅.地鐵隧道盾構(gòu)法施工質(zhì)量控制重點及措施[J].科技視界，2015，01：163+197.

[2]張洪斌.淺析城市地鐵盾構(gòu)施工技術(shù)研究[J].科技致富向?qū)В?014，12：302+320.

[3]王又平.地鐵隧道盾構(gòu)法施工質(zhì)量控制重點及措施[J].黑龍江科技信息，2015，14：220.