軟土地區盾構高頻次接收施工技術*

王興龍，陳瑞文，陳 炯，葉 斌

(騰達建設集團股份有限公司，浙江 杭州 311200)

0 引言

由于城市化進程不斷加快，地下管線不斷增多，因管線敷設引起的道路重復開挖問題促使地下綜合管廊成為我國地下空間開發的熱點[1]。盾構法施工對環境影響小、機械化程度高，具有較高的技術優勢[2-3]，因此，在管廊建設中越來越常見。

盾構接收是盾構法施工重要風險之一，受工程地質影響、地基加固、貫通測量、密封裝置及接收方案選擇、同步注漿及二次注漿等諸多因素影響，任何1個環節出現問題均可能導致嚴重后果。尤其在洞門開洞范圍存在富水砂層時，盾構接收過程常出現涌水、涌砂現象，為施工事故重災區[4-5]。

由于綜合管廊沿線節點井設置較多、盾構需頻繁多次進出洞，既增大了風險概率，又耗時頗多，因此，盾構進出洞時既要兼顧安全，又要保證施工進度。

1 工程概況

1.1 項目概況

某綜合管廊總長約5.3km，明挖段長度約0.7km，管廊盾構段長度約4.6km。全線共設置9個工作井(其中2，4，6，8號工作井為過站井)，采用4臺直徑6 340mm小松土壓平衡盾構掘進施工，盾構共需經歷8次始發，8次接收，區間平面如圖1所示。區間沿線地層主要為②2b淤泥質黏土、③1b粉砂、③2粉質黏土夾粉砂、④1b淤泥質粉質黏土，盾構反復穿越③1b粉砂層，地層物理力學參數如表1所示。

表1 主要地層物理力學參數

圖1 區間線路總平面

1.2 工程特點及難點分析

1)該管廊沿市政主干道敷設，與周邊熱力管線、高壓電力電纜、軍用光纜距離較近。

2)節點井較多[6-7]，盾構需接收8次，其中包含4次盾構過站施工，施工難度大，工期緊。

3)2，3號作業井接收段洞門開洞范圍上、下為淤泥質土，中間為2～3m富水粉砂，在該地層條件下無法施工止水帷幕導致端土體降水、加固效果不理想。

2 施工關鍵技術

2.1 接收方案選擇

結合項目實際情況、工期、地質、周邊環境及地基加固狀況，為有效降低盾構進洞過程中的施工風險，且更好地適應高效通過過站井的需求，盾構采用二次接收方法，并隨著不同工作井地質條件，對二次接收工藝[8-10]進行相應調整與優化，以滿足盾構高頻次接收工作需要。二次接收工藝流程如圖2所示。

圖2 二次接收工藝流程

2.2 端頭井土體加固與補強措施

盾構接收前需進行端頭加固，合理選擇加固方法為盾構接收的關鍵因素，該綜合管廊端頭選擇三軸攪拌樁與高壓旋噴樁結合的方式進行加固處理。加固長度為9m，加固區域為盾構上下級兩側各3m，即12.2m，其中靠近地下連續墻0.5m范圍采用高壓旋噴樁代替攪拌樁加固。

在2號工作井接收端探孔中，粉砂層位置探孔深度在2.5m以內取芯成型良好，探孔超出2.5m出現流砂且流砂速度較快。結合項目實際狀況，綜合考慮MJS、冷凍法、三軸攪拌樁/高壓旋噴樁、降水施工、WSS工法、鋼套筒接收、水下接收等方法的適用性并結合工期及造價問題，最終選擇WSS工法補強加固。

1)結合以往WSS工法樁施工中總結的成功經驗，選擇二重管無收縮雙液注漿的施工方法進行現場成樁，采用坑道鉆機先進行化學漿液注漿(前進式)，后進行雙液漿注漿加固(后退式)施工方法可以確保注漿均勻性，同時具有施工可行性。雙液漿配合比如表2所示。

表2 雙液漿配合比

工藝原理為:水玻璃磷酸混合液(AB液)快速凝結完成土體固化為后續水泥水玻璃雙液漿凝結提供良好條件，切換水泥水玻璃雙液漿壓碎AB液形成的凝固體，完成該部分土體加固。

按無收縮注漿液標準配合比進行配置，考慮現場水玻璃磷酸混合液(AB液)注漿體積比1∶1試驗確定凝結時間12s，水泥水玻璃雙液漿(AC液)注漿體積比1∶1試驗確定凝結時間約40s。注漿壓力控制在0.8～1.2MPa。

2)根據2號井接收端取芯情況、地質情況及盾構接收特點，在降水效果不理想情況下，為確保二次接收環箍施工部位加固強度及加固后土體止水效果，周邊采取間距650mm梅花形布置，中部采取間距975mm梅花形布置。加固長度為10.5m、寬度為13.7m、深度為洞門圈以下3m。施工順序為先施工外圍封閉加密施工區域，確保加固止水效果，然后再進行內部壓密注漿。接收端WSS補強加固平面布置如圖3所示。

圖3 接收端WSS補強加固平面布置

2.3 密封裝置安裝

盾構接收密封裝置采用彈簧鋼板束，包括底座、底座加勁肋板、1個或多個彈簧鋼板層，每個彈簧鋼板層由多個沿預埋鋼環圓周向均勻分布在多個底座上的等長度彈簧鋼板組成，且任意相鄰2個彈簧鋼板毗鄰接觸以使所述彈簧鋼板層形成環狀結構，其中，每個彈簧鋼板，一端固定在底座上，另一端為自由端，自由端8～10cm開口確保彈性及盾構設備通過。該項目采用3層彈簧鋼板束+2道海綿條作為密封裝置，如圖4所示。

圖4 洞門密封裝置

在地質條件較好且端頭改良效果理想情況下，工作井可省略第1次弧形鋼板焊接而一次進洞，該方案加快了過站施工效率，取得了較好的效果及經濟效益。

因彈簧鋼板安裝在盾構預埋鋼環內側，對盾構接收精度要求高，如盾構偏差較大，預埋鋼環內置彈簧鋼板束及底座易破壞，對盾構接收測量及軸線偏差要求高。接收洞門破除需避免洞門區保護層大塊掉落，否則易損壞彈簧鋼板束。

2.4 盾構姿態與洞門復測

當盾構施工進入目的范圍時，應對盾構姿態進行準確測量，明確成洞隧道中心軸線與隧道設計中心軸線關系，根據盾構姿態及導向系統人工復測及洞門實際位置、輪廓復核結果，確定盾構貫通姿態及掘進糾偏計劃。考慮盾構貫通姿態時需注意2點：盾構貫通時的中心軸線與隧道設計中心軸線偏差、接收洞門位置偏差。綜合這些因素，在隧道設計中心軸線的基礎上進行適當調整，最終確定盾構接收時的掘進姿態，確保盾構姿態與預埋鋼環偏差同步，當盾構設備進入彈簧鋼板時不破壞彈簧鋼板。

2.5 弧形鋼板密封

洞門弧形鋼板密封位置的選擇為盾構二次接收節點，結合盾構設備情況，在盾構刀盤推出洞門鋼環2m時進行第1次洞門封堵，在洞圈外側與盾殼間焊接弧形鋼板，焊接完成后檢查弧形鋼板與預埋鋼環及弧形鋼板接縫間焊接質量，確保滿焊，焊接滿足要求后通過洞圈預留注漿孔及管片注漿孔(除封頂塊外，端頭部位盾構管片標準塊及鄰接塊各增加2個注漿孔即每環16個注漿孔位)完成環箍注漿止水，確保環箍注漿填充密實。

待注漿達到一定強度后，解除弧形鋼板連接，繼續盾構掘進至盾尾脫離洞圈預留鋼環，在洞圈外側與管片間焊接弧形鋼板(見圖5)，重復第1次進洞注漿過程，完成盾構接收。

圖5 弧形鋼板焊接

3 結語

1)根據地質情況、周邊環境及加固區情況、盾構類型結合項目實際情況，綜合考慮確定適宜的接收方案。

2)建議在今后的施工中增加探孔安全保障，現有常規洞內9孔探孔方法無法準確反映加固情況，在條件允許且確保安全情況下，根據地質情況在結構側墻及地面鉆孔，確認地層加固質量。