張志剛（中國(guó)鐵建大橋工程局集團(tuán)第六工程有限公司，吉林　長(zhǎng)春　130000）

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土壓平衡盾構(gòu)機(jī)富水砂層到達(dá)接收施工技術(shù)

張志剛（中國(guó)鐵建大橋工程局集團(tuán)第六工程有限公司，吉林長(zhǎng)春130000）

盾構(gòu)掘進(jìn)因施工進(jìn)度快、安全性較高、機(jī)械化作業(yè)程度高等優(yōu)點(diǎn)，成為城市軌道交通隧道施工的首選方式，盾構(gòu)機(jī)到達(dá)接收是盾構(gòu)施工工法的主要工序之一，也是比較容易發(fā)生事故的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文結(jié)合長(zhǎng)春地鐵1號(hào)線02標(biāo)段一匡街至長(zhǎng)春火車北廣場(chǎng)站區(qū)間盾構(gòu)在富水砂層到達(dá)的施工案例，對(duì)土壓平衡盾構(gòu)在富水砂層中的盾構(gòu)到達(dá)端頭加固技術(shù)方面作了闡述，為后續(xù)類似盾構(gòu)區(qū)間施工積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

盾構(gòu)機(jī)；富水砂層；端頭加固；施工技術(shù)

1　工程概況

1.1工程簡(jiǎn)述

長(zhǎng)春地鐵1號(hào)線02標(biāo)段一匡街站～長(zhǎng)春火車北廣場(chǎng)站區(qū)間工程，線路成南北走向，從一匡街站始發(fā)，沿北人民大街向南穿越臺(tái)北大街進(jìn)入長(zhǎng)春火車北廣場(chǎng)換乘站。該站為地鐵輕軌換乘站，輕軌線路已經(jīng)運(yùn)行。該站接收端已采用二重管旋噴樁加固完成。

1.2地質(zhì)概況

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告及長(zhǎng)春火車北廣場(chǎng)站實(shí)際情況，長(zhǎng)春火車北廣場(chǎng)站到達(dá)端頭地層主要為填土、粉質(zhì)粘土、砂層、風(fēng)化泥巖，隧道埋深19m，隧道掌子面中上部為砂層、下部為風(fēng)化泥巖，洞身中部3.7m為砂層，地下水豐富，穩(wěn)定性較差，存在漏砂、坍塌危險(xiǎn)。上覆地層為粉質(zhì)粘土，隧道頂部以上約9m為原狀粘土，9m以上為長(zhǎng)春火車北廣場(chǎng)站結(jié)構(gòu)施工放坡開挖后回填土。

2　盾構(gòu)機(jī)到達(dá)主要風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)與分析

2.1地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)

長(zhǎng)春火車北廣場(chǎng)站盾構(gòu)接收井中上部為粗砂層，富含承壓水，地下水豐富，極易產(chǎn)生涌水、涌砂現(xiàn)象，是本區(qū)間最重要的危險(xiǎn)源。

2.2環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

長(zhǎng)春火車北廣場(chǎng)站盾構(gòu)機(jī)接收井距離已運(yùn)營(yíng)的輕軌4號(hào)線比較近，距已建成的萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)14.74m，距已運(yùn)營(yíng)的輕軌4號(hào)線北廣場(chǎng)站2號(hào)出入口10.35m，距北人民大街27.48m。

2.3施工風(fēng)險(xiǎn)

盾構(gòu)到達(dá)的安全直接關(guān)系到盾構(gòu)設(shè)備和工程的安全，由于長(zhǎng)春火車北廣場(chǎng)站盾構(gòu)到達(dá)端頭地層特殊性，若盾構(gòu)到達(dá)時(shí)發(fā)生涌水、涌砂的現(xiàn)象，對(duì)周邊環(huán)境、建筑物及輕軌4號(hào)線運(yùn)營(yíng)及人員安全造成很大的風(fēng)險(xiǎn)。

3　盾構(gòu)機(jī)到達(dá)端頭加固主要施工措施

根據(jù)長(zhǎng)春火車北廣場(chǎng)站存在的風(fēng)險(xiǎn)分析情況，結(jié)合長(zhǎng)春火車北廣場(chǎng)站目前的現(xiàn)狀，為確保北廣場(chǎng)站盾構(gòu)機(jī)到達(dá)不出現(xiàn)涌水涌砂及塌方現(xiàn)象，確保長(zhǎng)春火車北廣場(chǎng)站周邊建筑及盾構(gòu)機(jī)到達(dá)施工安全，采用地面三重管旋噴樁加固止水和洞內(nèi)深孔水平注漿止水施工工藝對(duì)端頭井土體進(jìn)行處理。

3.1三重管旋噴樁施工

長(zhǎng)春火車北廣場(chǎng)站為2010年完成車站主體結(jié)構(gòu)，原設(shè)計(jì)端頭井土體加固范圍為沿隧道軸線方向8m，寬度為12m，樁長(zhǎng)為12m，采用二重管旋噴樁加固（2010年已完成），原施工的二重管旋噴樁已不能完全滿足盾構(gòu)安全到達(dá)止水的要求。

長(zhǎng)春火車北廣場(chǎng)站西側(cè)距萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)為14.74m，萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)為筏板混凝土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底板位于粉質(zhì)粘土層，在靠近萬(wàn)達(dá)結(jié)構(gòu)一側(cè)，距主體結(jié)構(gòu)7.2m位置施作三排∮600@450三重管旋噴樁，樁長(zhǎng)為24.35m。

為避免長(zhǎng)春火車北廣場(chǎng)站盾構(gòu)機(jī)到達(dá)引發(fā)工程事故，長(zhǎng)春火車北廣場(chǎng)站盾構(gòu)接收土體加固長(zhǎng)度由8m增加至12.7m，橫向加固范圍各向兩側(cè)外擴(kuò)4m，同時(shí)利用新增的三重管旋噴樁外側(cè)三排旋噴樁與保護(hù)萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)旋噴樁形成外包盾構(gòu)端頭井，最大限度的降低回填土及周邊淺層滯水對(duì)盾構(gòu)到達(dá)的影響。如圖1所示，樁長(zhǎng)為24.35m。其余增加的三重管旋噴樁樁長(zhǎng)為9.5m，如圖1所示。所有新增旋噴樁均采用∮600@450三重管旋噴樁施工，在砂層范圍及上下各1m范圍內(nèi)采用水玻璃雙液漿，其余采用水泥漿。在施工過程中加強(qiáng)工藝控制及參數(shù)控制，確保成樁質(zhì)量。

圖1　長(zhǎng)春火車北廣場(chǎng)站端頭井三重管旋噴樁加固區(qū)域

3.2洞內(nèi)深孔水平注漿施工

加固體土體也是非連續(xù)的多孔介質(zhì)，對(duì)于富水砂層地區(qū)，端頭土體加固有時(shí)并不能完全達(dá)到隔水的目的，根據(jù)長(zhǎng)春火車北廣場(chǎng)端頭井目前的狀況，既有二重管旋噴樁加固土體的滲透系數(shù)不能滿足規(guī)范要求，經(jīng)過多方考察，綜合比較分析，對(duì)已加固完成區(qū)域采用洞內(nèi)全斷面水平深孔注漿法加固。該方案注漿加固原理是：打孔后安裝注漿孔口管，由孔口管向內(nèi)進(jìn)行注漿，整個(gè)注漿過程是在一個(gè)封閉體系中進(jìn)行的，漿液通過孔口注漿管進(jìn)入封閉狀態(tài)的被注地層（粉質(zhì)粘土層、粘土層、粗砂層等），通過注漿泵產(chǎn)生的壓力，使?jié){液在被注地層中向四周擴(kuò)散，達(dá)到充填、擠壓、密實(shí)的作用，從而使松散含水砂層或粘土層變?yōu)槊軐?shí)的堅(jiān)固地層，達(dá)到注漿堵水的目的，從而滿足盾構(gòu)機(jī)到達(dá)接收時(shí)掌子面不坍塌、不漏水涌砂的安全要求。

（1）洞門水平加固范圍。本次水平加固的范圍是：沿隧道軸線方向?yàn)?.5m，斷面范圍為洞門圈以外1.0～1.5m。

（2）布孔設(shè)計(jì)及注漿參數(shù)選擇。布孔以理論結(jié)合實(shí)際為原則，邊打孔邊分析本孔位的地質(zhì)情況，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行孔位及數(shù)量調(diào)整。洞門全斷面范圍內(nèi)共布設(shè)注漿孔73個(gè)，其中環(huán)向注漿孔30個(gè)，距鋼環(huán)0.4m，環(huán)向間距0.6m（在泥巖層間距為0.8m），鉆孔深度8.5m，外插角度控制在5～10°之間；水平注漿孔34個(gè)，布孔間距為0.6m（在泥巖層間距為0.8m），深度8.5m；考慮到隧道頂部的砂層分布的不均勻性及其它的不利可能性，為了確保圍護(hù)樁附近拱頂止水加固效果，在拱頂90°范圍內(nèi)、距離洞門鋼環(huán)30cm、以30°的上挑角布設(shè)斜孔9個(gè)，斜孔間距為0.6m，鉆孔深度為3m，成孔后采用32mm鋼花管注漿，注漿完成后將鋼花管留置在孔內(nèi)起支撐土體的作用。

鉆孔時(shí)每次長(zhǎng)度不宜超過2m就進(jìn)行注漿，有砂有水時(shí)，不管長(zhǎng)度多少，出砂出水就注。依此往復(fù)循環(huán)，直至設(shè)計(jì)終孔為止。

總體注漿順序：先環(huán)向、后中間、由下至上、由邊向中。注漿壓力與地層的密度、強(qiáng)度、鉆孔深度及注漿次序等因素有關(guān)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆探結(jié)果，端頭位置所處的地層主要為砂層，以及強(qiáng)風(fēng)化泥巖層，考慮到注漿管壓力損失并需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果，注漿壓力控制在1.0～1.5MPa，容許注漿壓力為2.5～3.0MPa，注漿漿液選用水泥-水玻璃雙液漿，水泥漿和水玻璃的體積比為1：1，水泥漿水灰比為0.5。

4　結(jié)論

（1）通過對(duì)長(zhǎng)春地鐵1號(hào)線一～長(zhǎng)區(qū)間盾構(gòu)機(jī)富水砂層出洞采用旋噴樁加固及深孔注漿措施，達(dá)到了加固效果，確保盾構(gòu)機(jī)在富水砂層安全到達(dá)接收，達(dá)到了參建各方預(yù)期的目的，取得了良好的社會(huì)效應(yīng)。

（2）盾構(gòu)端頭加固的目的是保證盾構(gòu)機(jī)接收到達(dá)的絕對(duì)安全，端頭加固的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的高低選擇不同的加固方案，盾構(gòu)機(jī)在富水砂層中的到達(dá)應(yīng)選用合理的加固方案，同時(shí)對(duì)端頭接收井正前方土體適當(dāng)加長(zhǎng)加固距離，以降低涌水、涌砂的可能性。

（3）盾構(gòu)機(jī)在復(fù)雜地質(zhì)條件下出洞時(shí)，參建各方應(yīng)高度重視出洞前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，扎實(shí)做好盾構(gòu)出洞關(guān)鍵環(huán)節(jié)的條件驗(yàn)收工作，盡可能考慮到各種潛在風(fēng)險(xiǎn)并及時(shí)做好應(yīng)對(duì)防范措施，如水平探孔觀察、提前安裝橡膠簾布板、托架及準(zhǔn)備應(yīng)急的地表注漿等措施，同時(shí)，需確保盾構(gòu)機(jī)刀頭頂?shù)絿o(hù)樁或連續(xù)墻后再安排洞門破除，確保盾構(gòu)機(jī)出洞安全。

5　結(jié)束語(yǔ)

在富水砂層中盾構(gòu)機(jī)到達(dá)接收風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)較高，在進(jìn)行盾構(gòu)端頭加固設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮各種風(fēng)險(xiǎn)，采取針對(duì)性的設(shè)計(jì)方案以及實(shí)際施工操作中提高重視程度，肯定能確保盾構(gòu)機(jī)安全到達(dá)接收。本文筆者針對(duì)盾構(gòu)機(jī)在富水砂層到達(dá)接收技術(shù)作了簡(jiǎn)要的分析和論述，希望在實(shí)際施工過程中，施工單位可以給予足夠的重視，避免出現(xiàn)施工風(fēng)險(xiǎn)或事故。

［1］長(zhǎng)春地鐵1號(hào)線一匡街～長(zhǎng)春火車北廣場(chǎng)站區(qū)間施工圖設(shè)計(jì)［Z］.

張志剛（1973-），男，工程師，本科，從事市政施工管理工作。

U455.43

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2095-2066（2016）12-0212-02

2016-4-7