盾構隧道接收方案及風險控制研究

左錦春

（南京市公共工程建設中心，江蘇南京 210019）

0 引言

盾構接收是整個施工階段中比較重要的風險之一，許多學者對其進行了相應的研究。譬如，周明軍[1]結合武漢地鐵2 號線探討了盾構始發和接收的各項關鍵技術；張豫湘[2]在碩士論文中以北京地鐵14 號線為背景，通過數值模擬和監測數據的方法研究了地下接收的施工控制；戴方棟[3]依托天津特軟弱地層中的地鐵5 號線明洞接收過程，介紹其中的重難點和預防措施，為其他隧道建設提供了借鑒。

此外，諸多項目在接收施工中采用了其他技術，如洞內脫殼解體技術[4]、冷凍鋼套筒技術[5]等。同時，不同項目的接收施工處于不同地層下，比如砂性富水地層[6]、濱海地區富水粉細砂層[7]、超薄覆土[8]等。盾構接收情況復雜多樣，因此接收方案設計和風險控制在整個施工過程中十分重要。

1 工程背景

1.1 工程概況

南京江心洲污水二通道工程位于南京建鄴區，以隧道方式穿越夾江，全長約693m，隧道內徑7.9m，外徑8.8m，管片厚度0.45m，環寬1.5m，每環管片共8塊，分塊方式為“5+2+1”，錯縫拼裝。

江南接收井全長21m，寬25.2m，深25.37m，采用明挖順作法施工。接收段主要穿越地層為②-2a 黏質粉土層，約占30%；②-3 粉砂層，約占25%；②-4 粉質黏土層，約占15%；②-5 粉砂層，約占30%。地層強度較低，地質性一般。

1.2 接收重難點

盾構機在工作井內掘進過程中，洞門端頭土體外露，承壓水可能因同步注漿不飽滿而沿管片周圈產生的空隙進入。一旦形成較大通路，水土會通過洞圈空隙涌入工作井，導致工作井周邊產生較大沉降，對井內施工造成影響。另外，盾尾脫出過程中，若洞門封堵不徹底，可能導致承壓水涌入盾構機內部，造成隧道倒灌。

2 盾構接收實施方案

盾構機施工至加固區前，完成降水井、端頭加固、接收基座等施工，并完成降水試驗。盾構推進至加固區前7 環開始做環箍，同時提前啟動抽水作業，水位與長江水位保持同一高度，刀盤達到地連墻前將水位降至洞門底部以下；盾構機推進至預定位置后及時進行洞門密封鋼板安裝；安裝完成后停止降水施工，盾構接收結束（見圖1），開始進行盾構拆解工作。

圖1 盾構機接收施工流程圖

2.1 盾構接收基座施工

接收基座采用M10 砂漿進行澆筑施工，為盾構機前行時提供反作用力。基座設置為整體梯形，上部根據盾構機尺寸澆筑一道弧形導槽，具體尺寸見圖2。盾構出洞后利用盾構機掘進功能自動切削砂漿基座，使其變為與盾構機100%吻合的承載基座。

圖2 接收基座結構示意圖

2.2 盾構接收回填土回灌水

接收基座澆筑完成并滿足強度后，開始向工作井內進行砂土回填。

首先進行基座周邊砂土回填，回填高度與基座等高；基座周邊回填完成后，開始向工作井內回填土，高度至洞門頂部以上2m。然后進行回灌水，回灌水高度比長江水位高1m。

2.3 端頭加固

為保證破除洞門時周邊地層穩定，防止盾構完全出洞之前其周圍流出地下水和泥砂造成端頭失穩，需要考慮地層條件、水文條件、隧道埋深及周邊環境等因素，對盾構接收端頭進行相應處理。

加固縱向長度8m，加固寬度至結構外輪廓兩側3m，加固深度至盾構底3m。

端頭加固完成后，進行鉆孔取芯試驗以檢查加固效果。芯樣28d 無側限抗壓強度應不小于1.0MPa，滲透系數均不大于10cm/s。在盾構到達前，在加固區鉆水平孔和垂直孔檢查滲水量及加固土體的止水效果（見圖3）。

圖3 接收井端頭加固平面圖

2.4 降水井

江南工作井地下水主要賦存在②-3 粉砂、②-5 粉砂、③-1 粉細砂、④-1 中粗砂混卵礫石層中，為承壓含水層，勘查期間地下水位埋深3.5m，標高5.44m。加固區及基坑外新增6 口降水井，降水能力滿足盾構接收要求（見圖4）。

圖4 加固區內外部降水井布置圖

2.5 洞門探孔

利用取孔機在洞門上施工4 個水平探孔，頂部1個，腰部2 個，下部1 個。探孔距離洞門環1m 位置布置，頂部及下部探孔避開地連墻型鋼位置，具體位置見圖5。

(1)師資隊伍結構不平衡。現有專任師資副教授以上職稱極少，博士學歷為零，雖然相對研究型高校，能夠滿足獨立學院 “復合應用型” 辦學偏向實踐能力強的教學型教師的教學需求，但也致使整體師資競爭力不強。

圖5 洞門探孔位置及深度示意圖

2.6 貫通前控制測量

盾構接收前對盾構機的實際姿態和隧道內測量控制點進行準確測量，明確盾構機導向姿態是否與實際姿態一致、管片姿態是否與推進姿態趨勢一致，同時對接收井洞門進行復核測量，確定盾構機的貫通姿態及掘進糾偏計劃。

3 盾構隧道接收風險控制

3.1 盾構隧道接收段風險評估

盾構隧道接收段存在一定施工風險，需要對可能的接收段風險進行相應評估。在合理劃分分部工程的基礎上，梳理危險有害因素，明確危險點，識別風險類型，初步評定風險等級，評估風險因素導致事故發生的可能性及其嚴重程度，提出對應的設計處理對策，再針對風險控制以后的分部工程重新評估殘余風險等級。評估結果如表1 所示。

表1 隧道接收段風險評估

3.2 注漿措施

3.2.1 同步注漿

加強同步注漿質量，減少漿液凝固時間，通過控制盾構掘進速度，保證管片外側漿液穩定。

3.2.2 加固區穿越前后注漿

盾構機進入加固區后對脫出盾尾的管片進行二次注漿加固，形成環箍，并對進入加固區及脫出加固區的兩環管片反復、著重加強注漿來保證加固區止水效果。

3.3 其他措施

3.3.1 嚴格控制盾尾脫出洞門的時機，保證洞門環壁后注漿飽滿。

3.3.2 在最后12 環管片環間及管片間采用剛性連接，整體受力，避免產生大的變形和錯位。

3.3.3 當洞門滲漏情況得到控制，必須以最快的速度完成洞門鋼板封堵工作。

3.3.4 洞門出現大面積涌水、涌砂險情且暫時無法控制時，立即通過盾構機環流系統對基坑進行回灌處理，保證周邊環境的安全。

4 結論

依托南京江心洲污水收集系統工程實際，針對盾構隧道接收段施工進行方案設計、風險評估并提出風險控制措施。得出以下結論：

第一，盾構接收過程中，洞門端頭土體外露，未凝結的同步注漿漿液容易通過周邊土體縫隙流失，地層承壓水可能因同步注漿不飽滿而沿洞門周邊空隙涌入工作井。

第二，根據工程實際，接收段施工需要開展基座施工、回填土回灌水、端頭加固、降水井等施工工序以確保接收安全進行，各項施工工序均需進行嚴格監管和專業驗收。

第三，接收段施工存在一些風險因素，針對這些風險，需要采取對應的控制措施以降低其對隧道施工安全和質量的影響。