土壓平衡盾構始發及到達端頭加固措施研究

摘 要：盾構隧道斷頭失穩、坍塌是盾構施工中常見事故，端頭土體加固是盾構始發、到達技術的核心部分，端頭加固的成敗直接影響到盾構能否安全始發、到達。文章闡述了盾構隧道端頭加固的意義，介紹了盾構隧道端頭常用土體加固方式，結合長春地鐵2號線一期工程袁家店站～長春西站盾構區間盾構斷頭加固實例，介紹了盾構端頭加固技術的應用，以供大家參考交流。

關鍵詞：盾構隧道；端頭加固；事故

盾構隧道斷頭失穩、坍塌是盾構施工中常見事故，端頭土體加固是盾構始發、到達技術的核心部分，端頭加固施工方法的選擇與施工質量的控制是盾構始發與到達順利的關鍵。盾構隧道端頭土體的加固是盾構始發施工中的一個重要組成部分，合理選擇端頭土體的加固方式是保證盾構隧道順利施工非常重要的環節。盾構始發、到達是最容易發生事故的，盾構隧道端頭加固的失敗又是造成事故多發的最主要原因。近年來，隨著我國城市軌道交通建設的快速發展，盾構法隧道端頭井地層加固不當引起的工作井洞門噴砂水、土體坍塌、隧道破壞等嚴重事故屢見不鮮。因此加強端頭加固施工控制，是保證盾構順利施工的重要的環節。

1 端頭加固的目的

盾構施工過程中，盾構始發和到達時需要鑿除洞門，這時會由于切除始發井圍護結構（地連墻或圍護樁）而使開挖面處于暴露狀態且會保持一定時間，如果不對自穩性較差的地層進行加固，就會發生塌方事故，進而嚴重影響盾構施工的安全。因此，在盾構始發和到達的端頭，必須根據具體地質情況選取合理的加固范圍和采取確實可行的加固措施，以確保盾構始發和到達施工的安全。通過對進出洞一定范圍內的土體進行有效加固措施，使土體的強度和滲透性得到改良，實現在盾構開挖面土壓平衡未建立前，加固土體具有固土止水、減小土體的滲透性，防止發生突水、涌砂等事故，強化整體、緩壓均載的功效，防止土壓建立困難引起過大的地面沉降或坍塌。

2 盾構隧道端頭常用土體加固方式

盾構隧道端頭常用的加固方式有高壓噴射注漿法、深層攪拌法、SMW工法、人工凍結法、注漿法、素混凝土灌注樁法和降水法等。盾構進出洞端頭加固方案可以采用一種或多種工法相結合的方法，主要取決于地質情況、地下水、覆蓋層厚度、盾構機直徑、盾構機型、施工環境等因素，同時兼顧安全性、施工方便性、經濟性、進度等因素加固方式可以分為以下兩大類：（1）化學加固方式（高壓噴射注漿法、深層攪拌法、注漿法、素混凝土灌注樁法等）；（2）物理加固方式（凍結法、降水法等）。

3 盾構施工端頭加固技術應用

3.1 工程簡介

長春地鐵2號線一期工程線路起自長春西湖站，經長春西站后沿景陽大路向東經解放大路、吉林大路，止于東方廣場站，線路全長22.5公里，全部為地下線；設車站17座（不含已建和在建的長春西站和解放大路站），全部為地下站。長春地鐵2號線一期工程袁家店站～長春西站盾構區間始發及到達井端頭為軟弱地層，主要為素填土、粉質粘土，承載力差。為了保證盾構機進出洞的安全，需對洞口處土體進行加固。袁家店站—長春西站盾構區間加固采用高壓旋噴三重管Φ600@400地表加固；地層加固范圍為：加固徑向為隧道周圍上、下、左、右各3m，加固土體長度在始發井處8m，接收井處8m。

3.2 高壓旋噴樁施工工藝

三重管高壓旋噴樁施工主要包括鉆機就位、鉆孔、插管、噴射注漿（漿液配制、攪拌施工）、沖洗、移動機具等工藝流程，其具體的施工流程見圖1。

3.3 施工注意事項

①注漿時隨時檢查漿液初凝時間、漿液流量、漿液壓力、旋轉提升速度、水壓力、水流量及空氣壓力、空氣流量等參數是否符合設計及規范要求，通過量測鉆桿并在鉆機架做標記，確定旋噴樁噴漿高度，并隨時做好記錄。②下噴管前，先檢查空壓機設備和管路系統，設備的壓力和排量必須滿足設計要求。各部位密封圈必須良好，各通道和噴嘴內不得有雜物，并進行地面試噴，合格后方可噴射漿液。③先于孔底作低壓注漿，以置換護壁泥漿及孔底沉渣，至孔口見有冒漿時，方可實施噴射作業。④噴射時，先應達到預定的噴射壓力、噴漿旋轉30秒，水泥漿與樁端土充分攪拌后，再邊噴漿邊反向勻速旋轉提升注漿管，提升速度為15～20cm/min，直至距樁頂1米時，放慢攪拌速度和提升速度。保證樁頂密實均勻。⑤終噴后結合封孔進行靜壓補漿，直至孔口滿漿不再下沉為止。⑥當樁體高度超過噴桿長度需要換桿時，第二次恢復噴射灌漿時，噴桿應重新插入已噴樁體內0.6m以上，按設計參數噴射3分鐘后才繼續提升。⑦在噴射過程中，如發生故障，必須立即停止操作，組織搶修，達到正常情況后，在原高程將噴桿下沉0.6m以上，按（⑥）要求施工。⑧在噴射過程中，應有專人對各種線（管）路進行檢查，全過程對施工參數進行監測，如有偏差，必須立即加以糾正。⑨每半小時檢測進漿、回漿比重及氣壓、漿壓、提升速度等施工參數，并有記錄備查。若施工過程出現異常情況，應做詳細記錄，并及時通知監理和設計人員。

參考文獻

[1] 王強.盾構隧道端頭加固設計與研究[J].中國水運（下半月），2012， 12（03）：191-193.

[2] 王天明，戴志仁.盾構法隧道端頭井地層加固方法及其應用研究[J].鐵道工程學報，2014，31（08）：90-96.

作者簡介：程鵬（1981- ），男，吉林長春人，長春市城市建設咨詢有限公司，工程師，研究方向：道路與橋梁、市政工程監理。