盾構施工二次進洞施工工藝初探

□文/譚偉姿

盾構到達接收是盾構法隧道施工的最后一道工序，由于地鐵施工本身的特點，施工風險非常大，處理得不好，很容量出現事故。近年來的地鐵施工總結出盾構機到達二次進洞的施工工藝，這種施工工藝可以極大地降低盾構機進洞過程中的施工風險，具有重要的推廣價值。

二次進洞的基本原理

傳統一次進洞的施工方法是盾構進入加固區間后，盾構機一次全部推出隧道，中間不停，但由于盾殼與周邊土體之間有縫隙，當刀盤露出洞門后，地下水會順盾殼與周邊土體之間的縫隙向外流出，如果地質情況好，加固區效果理想，施工速度快，可以將風險控制在一定范圍內。但實際施工中往往會遇到地下水豐富、地質情況不理想（尤其是砂層）、加固區間存在缺陷的情況。在這種情況下，如果采用一次進洞的方法，安全風險極大，地下水會順盾殼與周邊土體之間的縫隙向外流出，造成水土流失，進而引起地面沉降，造成地下管線破裂及周邊建筑物沉降，引發一系列的不良后果。

盾構機二次進洞的基本思路是想辦法控制住盾構機推出過程中順盾殼與周邊土體之間縫隙流出的水，這樣就不會造成水土流失，也就將風險控制住了。主要做法是在盾構機刀盤露出洞門之前，在主體結構預埋的盾構環上焊上二層弧形鋼板，二層鋼板之間塞上海綿條（海綿條可以起到阻止水土流失的作用），只要盾構機刀盤推出鋼板（一次進洞），立即停止推進，利用盾尾處的管片吊裝孔及鋼板上的預留的注漿孔注漿，將盾殼與周邊土體之間縫隙用漿液全部填充滿，斷絕地下水順盾殼與周邊土體之間縫隙向外流的通道，等漿液達到一定強度后，再將盾構機全部推出（二次進洞），從而可以確保施工安全。

工程概況

天津市地鐵9號線SZO標段盾構區間單線全長1 235.2 m，線間設一條聯絡通道與泵房合建。該區間位于直線上，最大縱坡19.45‰，最小縱坡2‰，線間距為13 m。盾構襯砌采用強度等級為C50的鋼筋混凝土預制管片拼裝而成，每環管片由3塊標準塊、2塊鄰接塊及1塊封頂塊組成。管片采用錯縫拼裝，內徑為φ 5 500mm，厚度 350mm，每環管片寬度 1.2 m。

該盾構區間所處地層為第四系松散沉積層，該層厚度大，其巖性為粘土層、粉土及粉砂。表層為人工填土，因填墊時間短結構密實度不均，大部分表現為相對松散、力學性質差，為欠固結層，故工程地質條件差。為了有效降低盾構機進洞過程中的施工風險，該區間盾構機進洞采用了二次進洞的施工工藝。二次進洞施工工藝流程見圖1。

圖1 二次進洞施工工藝流程

進洞前的施工準備

加固區加固效果檢查

地基加固靠近地連墻區域采用3排高壓旋噴樁，剩余區域采用14排深層攪拌樁，樁徑φ600mm，樁間咬合200mm，樁長12.7 m。盾構進洞前采用垂直取芯的方式對地基加固效果進行檢查，強度達到設計要求后，才能進行進洞門鑿除，否則應對加固區間采取補救措施。

盾構位置姿態復測

在盾構進洞前100環對已貫通隧道內布置的平面導線控制點及高程水準基點做貫通前復核測量，準確評估盾構進洞前的姿態和擬定進洞段掘進軸線。復核數據應通過反復比較，分析誤差是否在允許偏差之內，從而正確的指導進洞段盾構推進的方向，以確保盾構機良好的姿態進洞，準確就位在盾構接收基座上。

接收井內盾構基座安裝

盾構接收基座用于接收進洞后的盾構機，由于盾構機進洞姿態是未知的，在盾構機進洞前仍需復核接收井洞門中心位置和接收基座平面、高程位置（一般以稍低于洞圈面為原則），確保盾構機進洞后能平穩、安全推上基座。

盾構基座為鋼結構預制成榀，盾構基座位置按洞口實測中心位置和設計軸線準確放樣，基座安裝時按照測量放樣的基線，兩根軌道中心線必須對準洞門中心且與盾構推進的軸線一致，確保盾構推進過程中移動軌跡符合施工要求。考慮到盾構進洞軸線為－2‰直線和加固區的盾構姿態控制，盾構基座高程按0‰安放；平面以實測洞門數據為準安放，吊入井下就位焊接固定。

洞門鑿除

從下到上鑿除地下連續墻外層混凝土，邊鑿除邊割除外層鋼筋，然后從上到下鑿除兩層鋼筋間混凝土，預留20 cm不鑿除，最后按分塊要求（一般分9塊）將分塊處和吊環處混凝土鑿至鋼筋。洞門鑿除要連續施工，盡量縮短作業時間，以減少土體暴露的風險。

焊接洞圈內弧形鋼板圈

由于工作井洞圈直徑與盾構外徑存有一定的間隙，盾構外徑6 340mm，洞門圈內徑6 700mm，間隙單邊18 cm，盾構進洞前，為了縮小盾殼與洞圈的間隙、便于塞填海綿條以防止盾構進洞時洞圈產生漏水、漏泥等問題，在洞圈內焊接一整環鋼板。下部采用3道1 cm厚10 cm高的弧形板，上部采用2道0.5 cm厚30 cm高的花紋鋼板，鋼板之間填充150mm×150mm的海綿條。為確保盾構機靠上鋼板時，鋼板順利外翻，在鋼板一圈以10 cm間距開縫，縫深約10 cm。

洞圈下部是盾構進洞的薄弱點，是最容易出現險情的部位，因此在洞圈底部鋼板內、外層各加焊1道擋泥板，加焊在洞圈底部6 m弧度范圍內；加焊1 cm厚，高10 cm，內弧弦長2 m鋼板3道，間距20 cm，用于盾構進洞時清理盾構底部的泥土便于盾構順利騎上基座。見圖2。

圖2 洞圈內弧形鋼板、注漿孔、導向軌

盾構機一次進洞

在盾構切口距洞門地連墻50 cm時，停止盾構推進，盡可能出空土倉內的泥土，使洞門正面的壓力降到最低值，確保混凝土洞門的安全。

洞門鋼筋網片拉出完畢后，盾構開始推進。由于刀盤已出洞圈，前方無土層存在，故此時推進無出土，每推進1.2 m應立即拼裝管片，盡可能縮短進洞時間。當盾構機刀盤露出弧形鋼板后，停止推進，立即在主體結構預埋的盾構環上與盾殼之間焊接一整圈弧形鋼板，焊接完畢后用速凝水泥封堵弧形鋼板、管片、鋼圈之間的縫隙。見圖3。

圖3 一次進洞后弧形鋼板焊接

洞圈封堵完畢后，利用管片吊裝孔進行壁后填充注漿。隧道內注漿的同時考慮到漿液有可能順著盾殼和管片間的間隙流出，所以在鋼板上、下、左、右4個位置開設注漿孔，在洞圈外進行補壓漿。見圖4和圖5。

圖4 隧道內襯砌壁后二次注漿

圖5 洞圈外預留注漿孔

盾構機二次進洞

一次進洞完成，待漿液達到一定強度后，開始二次進洞。盾構正常推進階段是千斤頂頂住管片前進，而此次推進已無管片。故使用頂管法在千斤頂與管片之間加頂管使盾構機向前推進，直到將盾構機全部推出，二次進洞結束。見圖6。

圖6 頂管法推動盾構機

結語

考慮到該區間的地質條件，天津市地鐵9號線SZO標段盾構區間盾構進洞左、右線全部采用二次進洞的施工方法，由于在二次進洞過程中采用了注漿的辦法，盾構進洞時完全作到了滴水不漏，確保了盾構的施工安全與周圍邊建筑物的安全，取得了非常好的效果。

［1］GB 50299-2003，地下鐵道工程施工及驗收規范［S］.

［2］張鳳祥，傅德明，楊國祥，等.盾構隧道施工手冊》［M］.北京：人民交通出版社，2005.