既有車站無降水條件下盾構(gòu)水平凍結(jié)加小鋼箱接收技術(shù)

劉純潔 （中鐵十六局集團(tuán)北京軌道交通工程建設(shè)有限公司，北京 101100）

1 工程概況

本工程為常州地鐵1號(hào)線一期工程土建施工09標(biāo)段，合同范圍為三站四區(qū)間，起止里程：CK21+618.777～CK24+854.580，單線全長2695.5m。其中常州火車站在2009年火車站北廣場改擴(kuò)建過程當(dāng)中，作為常州軌道交通1號(hào)線的規(guī)劃預(yù)留站同步實(shí)施完成。2015年我標(biāo)段開工建設(shè)時(shí)，車站頂板全部封閉，盾構(gòu)沿線及車站周邊設(shè)施已經(jīng)全部投入使用，接收端頭加固體系時(shí)隔8年，無法預(yù)計(jì)是否滿足現(xiàn)有盾構(gòu)接收需要，且無法設(shè)置降水井，沒有吊裝條件無法進(jìn)行常規(guī)鋼套筒接收，只能采用洞門補(bǔ)強(qiáng)加固及水平凍結(jié)法結(jié)合小鋼箱輔助接收。

2 原盾構(gòu)端頭加固體系補(bǔ)強(qiáng)措施

2.1 盾構(gòu)接收端頭加固區(qū)現(xiàn)狀

既有站博常區(qū)間接收洞門圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁，圍護(hù)結(jié)構(gòu)外采用傳統(tǒng)三軸攪拌樁加高壓旋噴樁止水加固沿隧道走向延伸10m。該接收洞門圍護(hù)結(jié)構(gòu)及加固體系與既有車站同步施工完成，我標(biāo)段現(xiàn)場勘查時(shí)，發(fā)現(xiàn)該洞門圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面有多處滲漏，原有加固體系預(yù)計(jì)無法滿足我標(biāo)段盾構(gòu)接收需要，必須采取適宜的補(bǔ)強(qiáng)加固措施[1]。

2.2 原盾構(gòu)洞門補(bǔ)強(qiáng)加固措施

既有站博常區(qū)間接收洞門所處地層為⑤2粉砂，在第Ⅰ層承壓水的壓力作用下，該洞門圍護(hù)結(jié)構(gòu)破除后，極易產(chǎn)生流砂現(xiàn)象。為保證在破除圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，接收洞門土體的自穩(wěn)和防水要求，項(xiàng)目部提前采用全斷面水平注入WSS漿液對(duì)洞門進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固。WSS注漿是利用雙液高壓輸送泵分別將水泥漿和水玻璃泵送至雙液混合器，在較高壓力的作用下使兩種漿液迅速均勻混合，通過注漿管路使混合漿液迅速定向擴(kuò)散到土體，填充到砂層縫隙，通過漿液凝固時(shí)產(chǎn)生的凝膠效應(yīng)固結(jié)砂層。同時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況，調(diào)整水泥漿和水玻璃的比例來調(diào)節(jié)漿液的凝結(jié)時(shí)間，從而控制漿液的擴(kuò)散范圍，最終形成止水帷幕，達(dá)到注漿加固止水的目的。

在盾構(gòu)接收端頭洞內(nèi)水平鉆孔布設(shè)注漿孔，孔間距為 1000mm，外插角 5?！?5。，孔深 4m（包含地連墻1m）；接收洞門的注漿孔采用三排環(huán)向錯(cuò)位布置，選用φ42mm鉆孔孔徑，注漿壓力為2～4.0MPa，逐一進(jìn)行單孔放射狀注漿，固結(jié)盾構(gòu)洞門破除斷面加固體系范圍內(nèi)的地層，達(dá)到土體改良、固結(jié)砂層強(qiáng)化止水的作用。

3 盾構(gòu)接收洞門水平凍結(jié)加固

3.1 盾構(gòu)接收洞門水平凍結(jié)區(qū)加長設(shè)計(jì)

博常區(qū)間盾構(gòu)機(jī)刀盤到盾尾長度約為8.1m，原設(shè)計(jì)盾構(gòu)接收洞門圈外凍結(jié)帷幕長度為10m，考慮盾構(gòu)機(jī)刀盤到達(dá)凍結(jié)帷幕“杯底”時(shí)，原有10m的凍結(jié)帷幕不能有效的包裹住盾構(gòu)機(jī)殼體，為原狀土與凍結(jié)帷幕接縫處注漿封環(huán)提供有利位置，可能會(huì)導(dǎo)致原狀土與凍結(jié)帷幕接縫處產(chǎn)生過水通道，在盾構(gòu)接收時(shí)產(chǎn)生涌水涌砂。經(jīng)過精確計(jì)算，我標(biāo)段決定將原凍結(jié)帷幕長度增加至12m，洞門中心凍結(jié)厚度為2m，外圈凍土帷幕有效厚度保證在1.6m。交圈后平均溫度保持在≤-10℃，加固體指標(biāo) qu[28]為 0.8～1.0MPa，滲透系數(shù)≤10(-7)cm/s。如圖1所示為盾構(gòu)接收、始發(fā)水平凍結(jié)平面圖。

3.2 盾構(gòu)接收洞門水平凍結(jié)孔位布置

盾構(gòu)接收洞門按水平角度共布設(shè)59個(gè)凍結(jié)孔，最外圈沿直徑8m的圓周布設(shè)34個(gè)凍結(jié)孔，第二圈沿直徑5.4m的圓周布設(shè)16個(gè)凍結(jié)孔，第三圈沿直徑2.7m的圓周布設(shè)8個(gè)凍結(jié)孔，洞門正中心處布設(shè)1個(gè)凍結(jié)孔，上部布設(shè)11個(gè)泄壓孔，洞門范圍內(nèi)布設(shè)8個(gè)測溫孔。圖2所示為盾構(gòu)接收凍結(jié)孔布置圖。

圖1 盾構(gòu)接收、始發(fā)水平凍結(jié)平面圖

圖2 盾構(gòu)接收凍結(jié)孔布置圖

3.3 水平凍結(jié)施工工藝流程

水平凍結(jié)施工工藝流程：生產(chǎn)準(zhǔn)備→基礎(chǔ)施工→安裝→試壓、包扎保溫→充氟、試運(yùn)轉(zhuǎn)→正常運(yùn)轉(zhuǎn)→盾構(gòu)始發(fā)、接收→拆除→撤場。

4 接收洞門增設(shè)輔助小鋼箱及盾尾刷

4.1 輔助小鋼箱結(jié)構(gòu)原理

在接收洞門外側(cè)增加一套小鋼箱，鋼箱長度450mm，板厚20mm，分四塊拼裝，焊接于洞門鋼環(huán)之上，分內(nèi)外雙層止水簾布和扇形壓板。小鋼箱和橡膠簾布板委托加工廠進(jìn)行加工，現(xiàn)場組裝安裝。注漿孔用DN10鋼管制作，每45。設(shè)置1個(gè)，共設(shè)置7個(gè)（下部不設(shè)置）。

在盾構(gòu)接收過程中向小鋼箱內(nèi)同步注入惰性漿液以起到密封止水作用[2]。圖3所示為輔助小鋼箱結(jié)構(gòu)圖。

圖3 輔助小鋼箱結(jié)構(gòu)圖

外側(cè)翻板上焊接螺母，中間用鋼絲繩串聯(lián)，在端墻兩側(cè)用手拉葫蘆固定，在盾體、管片通過時(shí)，通過手拉葫蘆拉緊翻板，使得橡膠簾布板與盾體、管片緊密貼合，并向小鋼箱內(nèi)注入惰性漿液進(jìn)行填充，起到止水環(huán)箍的效果。必要時(shí)可注入化學(xué)漿液（WSS），快速凝固。

4.2 洞門處增加盾尾刷

在洞門鋼環(huán)內(nèi)焊接兩圈加長型盾尾刷，并在結(jié)構(gòu)墻設(shè)置盾尾油脂壓入孔，在盾構(gòu)接收過程中可以壓注盾尾油脂，起到密封止水的作用。

5 結(jié)束語

綜上所述，通過采用對(duì)原洞門加固補(bǔ)強(qiáng)，水平凍結(jié)加長設(shè)計(jì)，增設(shè)輔助小鋼箱及盾尾刷，增強(qiáng)了盾構(gòu)機(jī)在接收過程中的安全系數(shù)，有效規(guī)避了涌水涌砂的風(fēng)險(xiǎn)。本工程既有車站無降水條件下盾構(gòu)順利接收，對(duì)于接收?qǐng)龅鬲M小不適宜進(jìn)行鋼套筒接收而正常接收又具有很大風(fēng)險(xiǎn)的情況提供了參考。