大厚度富水砂層盾構(gòu)始發(fā)接收施工關(guān)鍵技術(shù)

周沈華，田涌泉，劉大維，李 超

1.西安市軌道交通集團有限公司，陜西 西安 710000；2.中建隧道建設(shè)有限公司，重慶 401320

1 工程概況

西安地鐵14 號線辛王路站～體育中心站區(qū)間單線長約2.3km，區(qū)間設(shè)置1 座始發(fā)井，其中始發(fā)井～體育中心站單線長約1.7km，始發(fā)井～辛王路站區(qū)間單線長約0.55km。始發(fā)和接收洞身范圍均為砂層和粉質(zhì)粘土的滯水層，地下水補給快，降水難度較大。本工程采用Φ6280mm 土壓平衡式盾構(gòu)機施工。

2 盾構(gòu)始發(fā)和接收關(guān)鍵技術(shù)

2.1 端頭加固

始發(fā)和接收端頭加固范圍沿線路方向8m，平面為盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)左、右兩側(cè)各3m，深度范圍為盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)上、下各3m。加固措施采用洞內(nèi)Φ42 袖閥管注漿加固，漿液采用水泥-水玻璃雙液漿，水泥漿水灰比1:1，水泥、水玻璃漿液體積比為1:1，水玻璃濃度為35°Bé，孔位布置間距600mm。

2.2 降水

注漿加固完成后，在端頭設(shè)置4 口降水井，降水井距離隧道邊線3m，深度在隧底以下8m。管節(jié)采用無砂混凝土管，外徑600mm，內(nèi)徑300mm，管節(jié)長度1m。水泵采用15kw清水泵，流量20m3/h，降水水位控制在隧底1m 以下。

2.3 水平探孔

加固完成后，對端頭土體加固效果進行抽芯檢測。同時，沿洞門圈加固體范圍內(nèi)打9 個水平探孔，孔深2m，檢查土體加固效果及出水量大小，有滲漏水現(xiàn)象則進行水平補充注漿，確保盾構(gòu)始發(fā)和接收安全［1］。

2.4 洞門密封

洞門密封由預(yù)埋A 板、橡膠簾布、壓緊環(huán)板B、活頁板和螺栓組成，接收洞門密封在活頁板上還需安裝拉緊鋼絲繩。為確保洞門密封效果，在預(yù)埋A 板安裝過程中，應(yīng)確保其安裝后的精度在設(shè)計要求的偏差范圍內(nèi)。橡膠簾布在安裝過程中，從上到下安裝，安裝完成后，在底部范圍覆蓋棉被對簾布進行保護，防止斷裂影響密封效果。

2.5 掘進施工關(guān)鍵技術(shù)

2.5.1 始發(fā)掘進技術(shù)

（1）洞門鑿除：富水中砂層洞門鑿除過程中，涌水涌砂風(fēng)險高，為了安全順利始發(fā)和接收，洞門鑿除應(yīng)快速、高效的完成。

（2）盾構(gòu)機推進至掌子面：負環(huán)管片拼裝頂推至反力架后，盾構(gòu)機保持刀盤靜止，緩慢推進至洞門圈內(nèi)，過程中檢查刀盤和橡膠簾布及活頁板的位置關(guān)系，防止簾布損壞和活頁板脫落。

（3）盾體進入地層：盾構(gòu)機按照“低轉(zhuǎn)速、低推力”原則控制，切削洞門掌子面土體，當(dāng)扭矩穩(wěn)定后開始推進。

（4）始發(fā)洞門注漿封堵：盾體全進入地層后，盾體已穿越加固區(qū)，地下水容易從盾體外側(cè)匯流進洞門位置，為了避免洞門密封滲漏，當(dāng)盾尾止?jié){板在圍護樁迎土側(cè)位置附近時即開始洞門封堵注漿。洞門位置的管片從下到上依次開孔注入雙液漿，直至注漿量和注漿壓力達到要求。

（5）正常掘進階段：洞門封堵完成后，盾構(gòu)機正常掘進。但在始發(fā)端頭富水砂層夾部分粉質(zhì)粘土地層，盾構(gòu)穿越加固區(qū)后，迅速形成滲水通道，常規(guī)的洞門注漿封堵技術(shù)采用管片吊裝孔兼做注漿孔，直接向管片壁后注入雙液漿，無法快速止水，因此，在洞門附近10 環(huán)管片交叉采用80cm 無縫鋼管插入地層注入水泥-水玻璃雙液漿止水。

2.5.2 接收掘進技術(shù)

（1）盾體進入加固區(qū)：加固區(qū)內(nèi)掘進過程中根據(jù)地表沉降變化情況，適當(dāng)降低土倉壓力，刀盤距離圍護樁約半環(huán)時停機在盾尾后方二次注雙液漿止水環(huán)，二次注漿開孔位置在盾尾后方3～10 環(huán)，每隔2 環(huán)距離做全環(huán)止水注漿。

（2）刀盤接觸圍護樁過程：止水環(huán)注漿完成后盾構(gòu)機推進至圍護樁位置，刀盤扭矩波動穩(wěn)定后停機，通過螺機排土的方式保持土壓以0.2bar 的梯度遞減勻速泄壓，根據(jù)排土量、減壓時間和土倉壓力變化情況，分析止水環(huán)注漿效果和盾體周圍土體的自穩(wěn)性是否滿足洞門鑿除條件。土壓無上升則可開始接收洞門鑿除。

（3）接收洞門鑿除：盾構(gòu)接收洞門托架定位安裝加固、洞門密封安裝完成進行。洞門鑿除從上到下分塊鑿除，破除過程中保留迎土側(cè)鋼筋，最后再統(tǒng)一割除。

（4）盾體上托架過程：托架上洞門渣土清理完成后，刀盤到達簾布位置前盾構(gòu)機采用“低轉(zhuǎn)速、低推力”推進，盾構(gòu)機穿過洞門密封上托架過程中停止刀盤，慢速推進上托架直至盾構(gòu)止?jié){板在圍護樁迎土側(cè)位置時停機，利用同步注漿系統(tǒng)繼續(xù)注漿。

（5）接收洞門封堵：接收洞門分為三個步驟，第一步推進至盾尾即將進入結(jié)構(gòu)內(nèi)襯墻洞門時，停機并拉緊洞門密封鋼絲繩，確保洞門簾布與盾體緊貼，然后向盾尾后方2-4 環(huán)管片壁后注入水泥-水玻璃雙液漿，相鄰環(huán)管片從下往上交叉開孔全環(huán)止水注漿，避免在K 塊管片開孔。第二步，推進至盾尾即將脫出結(jié)構(gòu)內(nèi)襯墻洞門時，停機并拉緊洞門密封鋼絲繩，確保洞門簾布與盾體緊貼，然后向洞門圈管片壁后從下往上依次注入水泥-水玻璃雙液漿。第三步，盾尾脫出洞門，拉緊洞門密封鋼絲繩，確保洞門簾布和管片緊貼。然后在洞門附近10 環(huán)管片交叉開孔注入水泥-水玻璃雙液漿止水。接收端頭洞身處于富水砂層和粉質(zhì)粘土層中，降水困難，盾構(gòu)穿越加固區(qū)后，迅速形成滲水通道，如果出現(xiàn)洞門滲漏，可在滲漏位置附近插入80cm無縫鋼管注入雙液漿或化學(xué)漿液，防止發(fā)生涌水涌砂風(fēng)險。

2.6 管片拉緊

為了避免始發(fā)和接收洞門附近管片發(fā)生錯臺移位，盾構(gòu)始發(fā)和接收洞門附近10 環(huán)管片，采用10#槽鋼拉緊，拉緊位置分別為上、下、左、右4個點位，洞門環(huán)梁施工完成后撤除拉緊槽鋼。

3 結(jié)束語

本工程始發(fā)、接收洞門距離灞河較近，均處在富水砂層中，采用常規(guī)的水平袖閥管注漿加固結(jié)合降水的方式始發(fā)和接收，采用深孔雙液注漿能夠快速封堵洞門，能夠快速封堵洞門，達到良好的止水效果。