紅砂巖地層盾構(gòu)隧道箱體接收施工技術(shù)

薛宏偉

摘 要：盾構(gòu)接收工藝隨著盾構(gòu)掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，施工工藝逐漸成熟，由橡膠簾布密封接收到盾構(gòu)二次接收技術(shù)，然后到鋼套筒接收技術(shù)，接收過(guò)程更加安全，本文介紹一種盾構(gòu)隧道箱體接收施工技術(shù)，通過(guò)采用箱體接收技術(shù)，達(dá)到了降低盾構(gòu)接收風(fēng)險(xiǎn)的目的，保證了安全順利的接收，為今后類(lèi)似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：紅砂巖地層；盾構(gòu)接收；箱體施工

中圖分類(lèi)號(hào)：U231.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）21-0194-02

1 前 言

蘭州軌道交通1號(hào)線盤(pán)旋路站～五里鋪站區(qū)間接收端頭周邊環(huán)境復(fù)雜，接收端頭地質(zhì)主要為富水紅砂巖層，遇水易軟化，穩(wěn)定性極差，強(qiáng)度低，經(jīng)過(guò)參建各方多方案比選，采用WSS注漿加固端頭地層達(dá)到了端頭止水及穩(wěn)固地層的效果，配以箱體接收可保持盾構(gòu)機(jī)在土壓平衡模式下接收，同時(shí)規(guī)避了洞門(mén)涌水涌砂造成地面坍塌、管線斷裂以及淹沒(méi)車(chē)站等風(fēng)險(xiǎn)。保證了盾構(gòu)接收的安全，并取得了令人滿意的效果。

2 工程概況及地質(zhì)情況

蘭州軌道交通1號(hào)線盤(pán)旋路站～五里鋪站盾構(gòu)區(qū)間左線線路長(zhǎng)1025.431m，右線線路長(zhǎng)982.312m。區(qū)間地貌單元屬黃河一級(jí)階地，地層自上而下分別為人工填土（Q4ml），沖積（Q4al）黃土狀土，卵石及第三系古新統(tǒng)砂巖（E1-2）。區(qū)間地下水為第四系松散空隙潛水，水位埋深5.8～8.0m。區(qū)間隧道穿越第三系古新統(tǒng)砂巖（E1-2），棕紅色，飽和，密實(shí)，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，成巖作用差，遇水易軟化，暴露地表易風(fēng)化，經(jīng)擾動(dòng)后的紅山巖層存在諸多裂隙與上部卵石層水路連通，穩(wěn)定性極差。

3 施工原理

箱體接收主要在盾構(gòu)尚未到達(dá)接收端頭前預(yù)先對(duì)接收區(qū)域進(jìn)行垂直WSS注漿加固，形成封閉止水膠圈，達(dá)到穩(wěn)固地層的效果。同時(shí)在接收井內(nèi)施工密閉的混凝土箱體，通過(guò)預(yù)留洞口對(duì)筒體內(nèi)進(jìn)行砂漿填充，盾構(gòu)機(jī)在密閉的箱體內(nèi)進(jìn)行接收，經(jīng)隧道內(nèi)封堵無(wú)滲漏后，拆除箱體結(jié)構(gòu)，盾構(gòu)機(jī)解體吊出。

箱體接收的施工流程見(jiàn)圖1。

4 盾構(gòu)接收準(zhǔn)備工作

4.1 WSS注漿加固端頭地層

4.1.1 注漿范圍

注漿鉆孔為垂直豎向鉆孔，鉆孔深度為隧道底部外輪廓線下部3m，注漿范圍為隧道結(jié)構(gòu)外輪廓線上、下、左、右各3m，擴(kuò)散半徑按2m考慮，形成密封止水膠圈，同時(shí)固結(jié)地層。

4.1.2 注 漿

采用水泥+水玻璃雙液漿（+化學(xué)漿液），水泥標(biāo)號(hào)P.O42.5，水玻璃波美度。

35～40°，水泥漿的水灰比為1：1，水玻璃稀釋比例按照體積比水玻璃：水=1：1，水泥漿與水玻璃比例按照體積比1：1。最初注漿可按此配比注漿，可現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整水玻璃與水的比例，控制初凝時(shí)間控制在10～20s，有效的降低紅砂巖層的滲透系數(shù)。

4.2 導(dǎo)臺(tái)施工

導(dǎo)臺(tái)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度11.8m，寬度4m，高度為車(chē)站底板與洞門(mén)鋼環(huán)板內(nèi)邊最低點(diǎn)凈距+10cm，洞門(mén)鋼環(huán)板底部60°，導(dǎo)臺(tái)施工應(yīng)考慮盾構(gòu)機(jī)拆機(jī)時(shí)的預(yù)埋鋼板埋設(shè)，鋼板厚20mm，預(yù)埋件定位采用？準(zhǔn)20鋼筋與底板植筋錨固。

4.3 箱體施工技術(shù)

箱體結(jié)構(gòu)按臨時(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，盾構(gòu)接收完成后進(jìn)行鑿除，鑿除時(shí)應(yīng)做好對(duì)既有結(jié)構(gòu)的保護(hù)，箱體結(jié)構(gòu)與側(cè)墻、底板側(cè)墻間采用植筋連接，同時(shí)避開(kāi)板縱梁，植筋應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)程規(guī)范要求，受力筋滿足錨固長(zhǎng)度后方可截?cái)唷?/p>

箱體結(jié)構(gòu)墻厚500mm，鋼筋雙排分布，橫排和豎排筋均采用？準(zhǔn)20鋼筋，間距20cm，保護(hù)層厚度40mm。箱體結(jié)構(gòu)與車(chē)站結(jié)構(gòu)側(cè)墻、底板及頂板連接處均采用植筋處理，植筋長(zhǎng)度不小于20cm。箱體結(jié)構(gòu)側(cè)墻四周采用三角斜墻，保證箱體的穩(wěn)定性，三角斜墻厚度及配筋設(shè)計(jì)同箱體側(cè)墻，豎排筋與底板植筋處理，橫排筋與三角形長(zhǎng)邊平行（即與地面呈45°夾角分布），與側(cè)墻同時(shí)澆筑。

4.4 箱體回填施工

箱體回填在箱體強(qiáng)度達(dá)到使用要求后立即進(jìn)行，回填材料為流塑性較好的砂體。自地面以拉土車(chē)自卸，自箱體頂板預(yù)留檢查孔經(jīng)加工的鋼漏斗流入箱體空間內(nèi)的方式，進(jìn)行回填施工?，F(xiàn)場(chǎng)回填分為左、右兩套，回填應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，回填過(guò)程中及時(shí)注意箱體結(jié)構(gòu)及另一側(cè)洞門(mén)的變化狀態(tài)，回填完畢后立即用預(yù)制好的鋼蓋板封死箱體頂板預(yù)留檢查孔。

5 接收施工技術(shù)

5.1 盾構(gòu)接收施工

在到達(dá)端掘進(jìn)時(shí)，安排專人對(duì)盾構(gòu)機(jī)的出土量、土倉(cāng)壓力等掘進(jìn)參數(shù)以及地表沉降等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，及時(shí)反饋至盾構(gòu)機(jī)司機(jī)。在進(jìn)入箱體后的宜采用管片拼裝模式掘進(jìn)，降低推進(jìn)速度，嚴(yán)格控制推力；密切觀察箱體頂部的情況，一旦發(fā)現(xiàn)變形量超量或有滲漏時(shí)，必須立即停止掘進(jìn)，及時(shí)采取補(bǔ)救措施。

掘進(jìn)過(guò)程中根據(jù)箱體頂部安裝的壓力表的讀數(shù)，及時(shí)調(diào)整推進(jìn)壓力，避免推進(jìn)壓力過(guò)大，造成箱體破壞，出現(xiàn)滲漏狀況，壓力過(guò)大時(shí)，打開(kāi)預(yù)埋在箱體上的排漿球閥，進(jìn)行卸壓。

在掘進(jìn)完成后，必須拼裝一環(huán)負(fù)環(huán)，并確保盾尾完全脫離洞門(mén)鋼環(huán)。打開(kāi)箱體底部的排漿管，排出剩余的漿液，并檢查箱體的漏漿情況；盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)至指定位置并完成洞門(mén)密封后，在刀盤(pán)不轉(zhuǎn)情況下，出空艙內(nèi)回填物。

5.2 箱體拆除與洞門(mén)封堵

盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入車(chē)站并完成盾尾注漿后，通過(guò)箱體頂板上預(yù)留的檢查孔檢查箱體內(nèi)水壓，若水壓較大，則說(shuō)明車(chē)站端頭預(yù)埋鋼環(huán)與盾構(gòu)管片間存在滲漏，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充注漿。注漿完畢再次進(jìn)行檢查，直至土體內(nèi)不再出現(xiàn)滲流，方可破除箱體結(jié)構(gòu)進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。

當(dāng)檢查無(wú)漏水后，可以通過(guò)人工或挖機(jī)對(duì)箱體進(jìn)行清理，當(dāng)箱體結(jié)構(gòu)通過(guò)人工破除后，采用挖機(jī)及時(shí)對(duì)回填砂漿進(jìn)行清理。挖土至洞圈上方時(shí)，改為人工清理洞圈附近的凝固土體，逐層下挖，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有水漏出時(shí)，采用快干水泥進(jìn)行封堵，并配合洞門(mén)鋼板的封堵，直至整個(gè)洞圈封堵完畢。

5.3 測(cè)量監(jiān)測(cè)施工

盾構(gòu)機(jī)到達(dá)掘進(jìn)過(guò)程中應(yīng)加大測(cè)量頻率，并復(fù)核控制點(diǎn)，確保盾構(gòu)機(jī)到達(dá)的姿態(tài)正確，盾構(gòu)機(jī)在進(jìn)入箱體內(nèi)，要注意姿態(tài)控制，進(jìn)入箱體時(shí)姿態(tài)控制必須以實(shí)際測(cè)量的箱體內(nèi)中心線為準(zhǔn)，嚴(yán)格控制盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)，要求中心線偏差控制在±10mm之內(nèi)。

在盾構(gòu)機(jī)到達(dá)前布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在端頭連續(xù)墻、地面及周?chē)ㄖ锊贾贸两涤^測(cè)點(diǎn)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)及箱體、洞門(mén)周?chē)贾眯巫儽O(jiān)測(cè)點(diǎn)。并測(cè)量初始值，盾構(gòu)機(jī)到達(dá)過(guò)程中每天測(cè)量2次，若變形較大，增加測(cè)量頻率，及時(shí)將數(shù)據(jù)反饋至盾構(gòu)司機(jī)。進(jìn)箱體過(guò)程中，設(shè)專人觀測(cè)箱體的穩(wěn)定、變形情況，發(fā)現(xiàn)異常情況立即停機(jī)處理。

6 施工效果

盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程中，當(dāng)盾構(gòu)刀盤(pán)進(jìn)入圍護(hù)樁范圍內(nèi)（盾構(gòu)接收范圍內(nèi)圍護(hù)樁采用玻璃纖維筋），掘進(jìn)期間頻繁出現(xiàn)扭矩過(guò)大的情況，為防止刀盤(pán)卡死，在扭矩大于4MN·m時(shí)主動(dòng)停止推進(jìn)，刀盤(pán)持續(xù)正常轉(zhuǎn)動(dòng)，待扭矩降低后繼續(xù)掘進(jìn)。

本次盾構(gòu)接收過(guò)程中，地面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，箱體未出現(xiàn)滲漏情況，盾構(gòu)機(jī)順利到達(dá)指定位置；箱體回填材料達(dá)到了預(yù)期的目的，有效的控制了盾構(gòu)接收時(shí)洞門(mén)的漏水、涌水涌砂等不良現(xiàn)象，為接收的安全施工提供了可靠的條件，保證了地面及車(chē)站的安全。

7 結(jié) 論

本次盤(pán)旋路站～五里鋪站盾構(gòu)區(qū)間接收采用箱體接收技術(shù)方案，不僅從施工工法上有了新的突破，施工過(guò)程安全有效，施工質(zhì)量可靠，同時(shí)保證進(jìn)度；在施工組織和過(guò)程中，針對(duì)所遇到的各種情況，進(jìn)行透徹分析，逐步加以解決，直至最終完成。該研究成果可作為重要地段盾構(gòu)接收施工在城市地鐵工程中的成功案列，并取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益，為充實(shí)城市地鐵盾構(gòu)隧道的設(shè)計(jì)提供了新的思路。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2018-6-22