地鐵盾構始發與接收關鍵施工技術

程 楓

（中鐵十六局集團地鐵工程有限公司，北京 100100）

1 地鐵盾構始發與接收施工風險

結合我國地鐵盾構始發與接收施工實際情況，對其常見事故進行分析和總結，如表1 所示。

表1 地鐵盾構始發與接收施工事故

結合分析上述事故不難發現，地鐵盾構始發與接收施工中，地層條件、施工環境相對復雜，如：洞門鑿除后存在突水、突泥等風險；施工空間受限，盾構機無法調向、姿態控制壓力大等。因此，在工程實踐中必須借助一定的輔助工法，落實端頭加固以及相關安全保障措施，規范開展相關盾構施工作業，切實保證順利始發和到達，最大限度減少相關施工風險[1]。

2 地鐵盾構始發與接收施工加固要求

盾構始發、接收是地鐵隧道施工的關鍵階段，其端頭加固的目的在于圍巖自穩，具體施工加固要求如下。

2.1 端頭加固方法要求

地鐵盾構始發、接收施工端頭土體加固方法眾多，不同加固方法的適用情況與使用效果不同，具體需根據地鐵隧道地層、施工條件以及施工安全性、經濟性等進行綜合分析，合理選擇工法，保證項目順利實施[2]。

2.2 端頭加固范圍要求

端頭加固包括橫向、縱向范圍，前者較容易滿足要求，后者則是重難點所在，一般分為無水地層、有水地層，具體分析如下。

1）無水地層 確定加固范圍時，無須考慮水砂外流、滲流以及盾構機長度，只要強度、穩定性滿足端頭加固要求即可。

2）有水地層 考慮地下水的影響，需采取降水措施，地下水位低于隧道底板后，可按盾構無水加固，滿足強度、穩定性要求。

3）始發、接收施工監測要求 盾構始發、接收施工需掌握周邊土體、支護結構變形情況，做好施工監測。

4）防止事故 通過監測數據指導始發、接收施工工作的開展，及時發現相關施工風險，防止出現安全事故。

3 實例探析地鐵盾構始發與接收關鍵施工技術

3.1 工程概況

本項目為北京地鐵17 號線工程土建施工01 合同段，工程地址為未來科技城南區站―未來科技城北區站盾構區間。區間整體始發，由始發井向南掘進，至未來科技城南區站接收井接收；盾構法施工，右線起點里程YK48+095.033，終點里YK49+187.768，區間長1 092.735m；左線起點里程ZK48＋095.033，終點里程ZK49+198.193，區間長1 103.160m。

3.2 施工總體部署

本區間工程及其附屬工程包括區間左右線隧道、2 座聯絡通道、4 個后澆環梁洞門、4 處土體加固等；后澆環梁洞門施工于盾構隧道掘進前后穿插進行，但端頭土體加固施工需在盾構始發或到達前1 個月完成。本區間為1 臺盾構機掘進，施工方案如圖1 所示。

圖1 盾構機掘進方案

3.3 盾構始發、接收端頭土體加固施工

本項目端頭加固采用 1 200mm@90mm 三重管高壓旋噴樁，始發、接收加固10m（1 倍盾構機長度）和12m。始發端頭加固高度應為盾構區間以上4m、以下3m，寬度為區間隧道左右3m；南區站北側（接收端頭）加固高度、寬度均為盾構區間以外3m。加固后進行效果檢查，主要檢查內容如下。

1）土體強度（≥1MPa）。

2）土體滲透性（＜10-7cm/s）。

3）地下水情況。

對于第1，2 項檢測內容，利用取芯鉆機對圍護樁后面的土體進行取芯，然后對取下來的土芯進行強度測試；再向取芯鉆孔里注水，檢查加固土體的滲透性。對于第3 項監測內容，需在洞門樁間土位置打入水平孔，觀測水平探測孔滲水情況。若發生透水現象，需采取封堵加固等措施，再鑿除洞門混凝土，確保無地下水作業。

3.4 洞門破除與安全措施

本項目始發或到達前，需鑿除4 個洞門，采用人工風鎬鑿除。

始發及接收端頭洞門圍護結構為圍護樁，在洞門處鉆孔灌注樁拆除前，在樁間開幾個檢查孔，以確認加固土體的狀況。

1）始發洞門 由于始發端頭地層含水豐富，在始發豎井及車站接收井開挖前已搭設降水井，在盾構始發及接收前進行持續降水。鑿除步驟按照從外到內分層、由上往下分塊、先兩邊后中間的原則進行。始發洞門鑿除時，首先分塊將外層的初支剝離，鑿除樁體外露的混凝土鋼筋，使其與混凝土分離。清理渣土后，盾構機前推，盡量靠近洞門腳手架。進一步確認盾構機狀態完好后，快速割除鋼筋，并迅速拆除腳手架、前推盾構機，使刀盤接觸到洞門土體。

2）接收洞門 鑿除流程與始發洞門相同，鋼筋割除后前推盾構機至接收基座。

3.5 盾構始發施工措施

3.5.1 分段情況

本區間工程為DZ267 盾構機在盾構始發井左、右線分別始發。始發段共推進負環9 環（1.2m 寬直線環），正環83 環；負環掘進段共10.8m，正環掘進段共100m，長于本盾構機84m。根據本工程的特點，將始發掘進分為2 個階段進行。

1）第1 階段 是指盾構負環掘進階段，此時盾構機在始發基座上。

2）第2 階段 是指+1 環～+83 環的掘進，此時盾體穿過洞門，+4 環掘進完成后，盾尾逐漸進入土體內。待始發掘進結束后，進行正常掘進。

3.5.2 工藝流程

盾構始發工藝流程如圖2 所示。

3.5.3 施工技術要點

1）確定始發軸線 始發前，須對盾構機的洞門中心位置進行復核，之后綜合考慮洞門中心的偏差和規范對盾構機管片姿態的要求，確定始發軸線。

2）安裝始發基座 本項目始發基座設計為3 段，每段長2.67m，兩側以H 型鋼加固。每段基座都設計為兩側螺接的方式，解體下井后再從井下拼接。基座連接、調平后沿設計軸線焊接在底板預埋件上。

3）盾體下井、調試 ①安裝洞口密封；②安裝反力架，反力架與二襯結構預埋鋼板焊接牢固；③安裝負環管片，包括9環1.2m 寬直線環管片，負環采用在盾殼內拼裝后再整體推出盾殼的安裝方式。為保證負環的拼裝質量，在拼裝負環之前，在盾尾內焊接槽鋼以保證盾尾間隙。負環安裝完成后，采用下楔三角楔木并用 18mm 鋼絲繩在管片外圈進行固定；④盾尾通過洞口密封后注漿回填。

圖2 盾構始發工藝流程

3.6 盾構到達施工措施

3.6.1 工藝流程

盾構到達施工工藝流程如圖3 所示。

圖3 盾構到達施工工藝流程

3.6.2 施工技術要點

1）準備工作 ①盾構機定位，與接收井相距80～100m時復核接收洞門位置，及時糾偏；②加固進洞段土體；③洞門破除；④洞口止水橡膠簾布的安裝與始發洞門基本相同；⑤安裝導軌，本項目導軌長60cm，由δ＝20mm 鋼板制作；⑥以盾構進洞方向+5‰坡度安裝接收基座；⑦緊固近洞口20環管片。

2）盾構到達段施工 ①逐步糾偏；②盾構機與端頭墻相距50m 時，掘進速度＜20mm/min；③盾構進入到達段落實地表沉降監測；④盾構機刀盤與貫通里程相距10m 內，實時觀測洞口情況，調整掘進參數；⑤拼裝管片進入加固范圍后，盾尾后5～6 環處注硬性漿液；⑥完成最后一環管片拼裝后，注漿封堵；⑦螺栓緊固、復擰緊，保證密封防水效果。

4 結語

目前各大城市交通發展中，地鐵盾構施工技術的應用越來越廣泛。區間隧道施工中，為最大限度地減小作業風險，必須注重始發、接收端頭加固，規范落實洞門破除以及盾構推進工作，做好相關監測與管理工作，保證隧道順利、安全貫通。