翟志國，花 楠，劉 柳

(1. 中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司，河北 三河 065201；2. 石家莊鐵道大學(xué)土木工程學(xué)院，河北 石家莊 050043)

0 引言

泥水盾構(gòu)具有地層適應(yīng)性強(qiáng)、掘進(jìn)速度快、對開挖面周邊土體干擾少、地面沉降控制精度高、對環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，被越來越多的地下工程領(lǐng)域施工所應(yīng)用。在泥水盾構(gòu)施工過程中，盾構(gòu)始發(fā)和接收一直是影響盾構(gòu)施工安全和進(jìn)度的關(guān)鍵工序，尤其是在富水的粉質(zhì)黏土層、粉土層、粉細(xì)砂層中進(jìn)行大直徑泥水盾構(gòu)接收，施工風(fēng)險非常高。

目前，國內(nèi)外針對泥水盾構(gòu)在軟土地層中的接收方法通常有降水法接收、注漿加固地層接收、三軸攪拌樁+高壓旋噴樁加固地層接收、水中接收、土中接收、凍結(jié)法接收和鋼套筒接收等。朱世友等[1]對盾構(gòu)始發(fā)與到達(dá)地層的加固方法進(jìn)行了綜合分析，提出盾構(gòu)始發(fā)與到達(dá)的加固方案庫，并以此為基礎(chǔ)，通過程序構(gòu)建了一套盾構(gòu)始發(fā)與到達(dá)加固方案的自動推理方法；文獻(xiàn)[2-7]介紹了盾構(gòu)在采用鋼套筒接收和水下接收方法時，需要輔助凍結(jié)法、高壓旋噴加固等聯(lián)合加固方式的組合，確保了盾構(gòu)的安全接收；文獻(xiàn)[8-9]充分考慮了高水壓、地層復(fù)雜、覆土層淺等特點(diǎn)，比較分析了各種常用接收方式的優(yōu)缺點(diǎn)及其適宜的地質(zhì)條件，采用水泥土三軸攪拌樁+三重管高壓旋噴樁+垂直冷凍固結(jié)+水中接收等多種接收方法的組合，保證了盾構(gòu)安全順利接收； 齊峰[10]探討了在洞門及洞門上部區(qū)域為富含粉細(xì)砂地層的條件下，在常規(guī)地面旋噴樁(或靜壓注漿)加固的基礎(chǔ)上，采用地層加固、調(diào)整盾構(gòu)始發(fā)和接收部分施工工藝、與輔助加固措施相配合等技術(shù)措施，確保盾構(gòu)接收安全； 李奕等[11]介紹了泥水盾構(gòu)接收采用素混凝土地下連續(xù)墻+鋼套筒輔助接收技術(shù)，總結(jié)出該技術(shù)具有安全性高、施工工期短、施工成本低以及地層適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)； 陳健等[12]通過南京長江隧道、揚(yáng)州瘦西湖隧道和武漢地鐵8號線越江隧道工程，總結(jié)了超大直徑泥水盾構(gòu)隧道穿越諸如淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、硬塑膨脹性黏土、粉細(xì)砂與礫砂(巖) 復(fù)合等復(fù)雜地層時的關(guān)鍵技術(shù)，解決了大直徑盾構(gòu)軸線控制與小半徑曲線精準(zhǔn)接收等技術(shù)難題；江玉生等[13]介紹了盾構(gòu)始發(fā)與到達(dá)的分類、工作流程、關(guān)鍵技術(shù)及施工要點(diǎn)，同時對盾構(gòu)始發(fā)與到達(dá)所涉及的土工問題進(jìn)行了研究與分析； 田海波[14]結(jié)合暗挖法車站對實施盾構(gòu)接收的設(shè)計方案進(jìn)行了總結(jié)，提出利用車站暗挖豎井、風(fēng)道、風(fēng)井設(shè)置盾構(gòu)吊出井方案的可行性； 吳秀國[15]總結(jié)了國內(nèi)外盾構(gòu)進(jìn)出洞施工經(jīng)驗，對軟弱地質(zhì)條件下盾構(gòu)進(jìn)出洞的技術(shù)措施進(jìn)行了分類研究，針對目前采用的土體加固改良措施、洞門密封措施及壓力平衡措施在施工實踐過程中存在的不足進(jìn)行了深入分析，對常規(guī)土體加固措施和洞門密封裝置存在的不足提出了改進(jìn)方案。

以上文獻(xiàn)表明，在國內(nèi)外已建成的盾構(gòu)隧道中，單臺盾構(gòu)在地層埋深較淺的情況下采用水下接收、鋼套筒接收或凍結(jié)法接收的技術(shù)是非常成熟的。然而，大直徑泥水盾構(gòu)采用干法接收，尤其是在軟弱富水地層中，同時在1座深度達(dá)41.6 m的超深豎井中連續(xù)快速接收4臺大直徑泥水盾構(gòu)，其接收技術(shù)和施工組織難度更大，安全風(fēng)險更高，接收和拆機(jī)的進(jìn)度要求更加緊迫，如何保證4臺盾構(gòu)安全快速的接收和拆機(jī)是亟待解決的新挑戰(zhàn)。本文結(jié)合京沈高鐵望京隧道4臺直徑為10.9 m的大直徑泥水盾構(gòu)在華北地區(qū)最深盾構(gòu)接收豎井中“低風(fēng)險”快速接收的工程案例，總結(jié)出富水粉質(zhì)黏土層、粉土層、粉細(xì)砂層中多臺大直徑泥水盾構(gòu)快速接收的經(jīng)驗。

1 工程概況

1.1 工程介紹

北京至沈陽客運(yùn)專線京冀段望京隧道位于北京市朝陽區(qū)東五環(huán)和東六環(huán)之間，設(shè)計為雙洞單線隧道，全長8 000 m，線路平面呈雙S型，縱坡成V字型，平面最小轉(zhuǎn)彎半徑2 500 m，最大縱坡25‰，是京沈高鐵全線的控制性工程，分為12標(biāo)和13標(biāo)2個標(biāo)段進(jìn)行施工。望京隧道由明挖段隧道、暗挖段隧道、盾構(gòu)段隧道和3座豎井組成。其中，盾構(gòu)段全長7 000 m，采用4臺直徑為10.9 m的國產(chǎn)泥水平衡盾構(gòu)對向施工，盾構(gòu)分別從1號豎井和3號豎井始發(fā)，在2號豎井接收。盾構(gòu)隧道管片采用通用環(huán)錯縫拼裝模式，外徑為10.5 m、內(nèi)徑為9.5 m、壁厚為0.5 m、環(huán)寬為2 m，按“6+2+1”分塊模式設(shè)置。望京隧道線路平面走向如圖1所示。

圖1 望京隧道線路平面走向

1.2 盾構(gòu)接收井介紹

2號豎井為望京隧道2個標(biāo)段、4臺盾構(gòu)的共用接收井，位于馬泉營西路的西側(cè)、地鐵15號線馬泉營站南側(cè)的苗圃園內(nèi)。2號豎井平面內(nèi)凈尺寸為長14 m(沿線路方向)、寬36.6 m(垂直于線路方向)、深41.6 m。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用1 200 mm厚的C30、P10防水鋼筋混凝土地下連續(xù)墻，墻深68 m。地下連續(xù)墻分幅接頭位置采用φ2 000 mm超高壓旋噴樁加強(qiáng)止水。

在豎井西側(cè)布置有鋼筋加工廠、北側(cè)布置有渣艙，豎井上方配置有1臺龍門吊和1臺塔吊，南北兩側(cè)的盾構(gòu)吊裝和拆卸場地非常狹小，有效面積僅有3 000 m2。因此，4臺盾構(gòu)的接收和拆除必須統(tǒng)一協(xié)調(diào)組織，拆除的構(gòu)件要隨時吊運(yùn)出場地。2號豎井施工場地平面布置示意圖如圖2所示。

圖2 2號豎井施工場地平面布置示意圖

1.3 盾構(gòu)接收端工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況

根據(jù)水文地質(zhì)勘察報告及現(xiàn)場對地下水位的監(jiān)測情況分析，2號豎井周邊及端頭加固范圍內(nèi)地下水類型主要為第四紀(jì)松散沉積物孔隙水，其賦存介質(zhì)主要為砂土、粉質(zhì)黏土和粉土，根據(jù)其水利性質(zhì)不同可分為上層滯水、潛水及承壓水(具有微承壓性)，靜止水位埋深為7.35～7.80 m。因2號豎井埋深較深，位于場區(qū)第3層和第4層地下水水位之間，而第4層地下水穩(wěn)定水位位于基礎(chǔ)標(biāo)高之上，具有較高的承壓性，對盾構(gòu)接收影響較大。

1.4 盾構(gòu)接收主要風(fēng)險分析

本工程的盾構(gòu)接收存在的主要風(fēng)險如下：

1)盾構(gòu)接收井深達(dá)41.6 m，接收井范圍的地質(zhì)以飽和的黏土、粉質(zhì)黏土和細(xì)砂層等軟弱細(xì)顆粒土為主，且地下水位較高，同時隧道范圍內(nèi)還有承壓水，地層穩(wěn)定性差，地下水影響大，采用傳統(tǒng)的簾幕橡膠板洞門密封存在密封不嚴(yán)，盾構(gòu)出洞存在突泥涌水的風(fēng)險。

2)由于端頭地層加固深度達(dá)到53 m，很難達(dá)到預(yù)期效果，尤其是高壓旋噴樁越深，下部咬合越差，越容易開叉，存在地層加固不均一、止水效果差、地下水聯(lián)通等缺陷。在接收洞門破除時，易出現(xiàn)涌水涌砂的風(fēng)險。

3)盾構(gòu)接收洞門鋼環(huán)內(nèi)徑為11 260 mm，盾構(gòu)刀盤外徑為10 900 mm，盾構(gòu)刀盤與洞門鋼環(huán)的間隙富余量僅為180 mm(半徑)，而盾構(gòu)獨(dú)頭掘進(jìn)長達(dá)3 740 m，僅從1號豎井投點(diǎn)入地測量，無論是測量方法還是測量儀器本身均存在系統(tǒng)誤差。若盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)控制不準(zhǔn)確，可能出現(xiàn)盾構(gòu)實際掘進(jìn)姿態(tài)與洞門鋼環(huán)偏差過大，存在盾構(gòu)無法出洞的風(fēng)險。

4)由于盾構(gòu)破除洞門后前方無反作用力，造成推進(jìn)油缸無法壓緊新拼裝的管片，將出現(xiàn)最后幾環(huán)管片變形錯臺嚴(yán)重，存在管片拼裝成型質(zhì)量差、易松弛滲漏水的風(fēng)險。

5)接收井施工場地狹小，且總工期緊迫，4臺盾構(gòu)接收和拆機(jī)協(xié)調(diào)難度大，若組織不力，存在無法保證工期的風(fēng)險。

2 盾構(gòu)接收總體部署

2.1 盾構(gòu)接收方案選擇

根據(jù)本工程的水文地質(zhì)情況，在飽和的黏土、粉質(zhì)黏土、粉細(xì)砂等互層地質(zhì)結(jié)構(gòu)中，完全采取坑外降水的方案無法將接收井端頭地層的地下水降至隧道底部以下，這種性質(zhì)的地層在北京也沒有采用凍結(jié)法的先例；4臺盾構(gòu)在同一座豎井中接收，工期緊迫，也不宜采用水中接收、土中接收等方式； 鋼套筒接收方式雖然可行，但鋼套筒拼裝、拆除、灌砂灌水耗時太長，且異形斷面要定制，一次性投入較大，不宜采用。2號豎井地處綠化園區(qū)內(nèi)，周邊沒有建(構(gòu))筑物等環(huán)境風(fēng)險，施工場地平坦開闊，在此種地質(zhì)條件下采取素地下連續(xù)墻+超深三軸攪拌樁+超高壓旋噴樁的加固方式，并輔以坑外降水的方法，采用干法接收是最快速、最安全的接收方式。

2.2 多臺盾構(gòu)接收和拆機(jī)的總體施工組織

由于本工程涉及4臺盾構(gòu)共用1座豎井接收、拆機(jī)和吊運(yùn)，為保證施工安全，加快接收和拆機(jī)速度，根據(jù)實際的盾構(gòu)掘進(jìn)速度，統(tǒng)籌安排2個標(biāo)段的盾構(gòu)接收和拆機(jī)順序。先將12標(biāo)的左線盾構(gòu)接收并拆機(jī)，然后將13標(biāo)的右線盾構(gòu)作為第2臺接收，同時進(jìn)行拆機(jī)，并將拆除的設(shè)備和部件及時倒運(yùn)出場； 待12標(biāo)的左線盾構(gòu)拆機(jī)完成后，13標(biāo)的左線盾構(gòu)出洞并拆機(jī)； 13標(biāo)的右線盾構(gòu)拆機(jī)完成后，12標(biāo)的右線盾構(gòu)立即出洞，同時拆機(jī)，并將拆除的設(shè)備和部件及時倒運(yùn)出場。

2.3 多臺盾構(gòu)接收的總體施工方案

1)2號豎井地下連續(xù)墻施作完成后，在豎井南北兩端先采用U形素地下連續(xù)墻將接收端頭區(qū)進(jìn)行封閉隔離，然后采用超深三軸攪拌樁加固素地下連續(xù)墻內(nèi)的地層，在加固區(qū)外打設(shè)輔助降水井。

2)在隧道施工測量導(dǎo)線控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上增設(shè)精密陀螺儀定向測量，并在盾構(gòu)到達(dá)接收井前400 m處的隧道頂部增設(shè)投點(diǎn)孔，采用兩井定向法進(jìn)行貫通測量，確保盾構(gòu)接收的貫通精度。

3)接收井安裝型鋼接收基座，在洞門鋼環(huán)內(nèi)焊接雙道鋼絲刷作為洞門密封。

4)盾構(gòu)到達(dá)素地下連續(xù)墻之前對盾構(gòu)進(jìn)行全面檢修，更換部分邊刮刀和撕裂刀等刀具，在接收過程中根據(jù)監(jiān)測情況優(yōu)化掘進(jìn)參數(shù)，及時焊接管片拉緊裝置，加強(qiáng)接收洞門止水等。

5)當(dāng)盾構(gòu)抵住接收井圍護(hù)地下連續(xù)墻時，將刀盤艙內(nèi)的泥漿排干凈，采用“水鉆鉆孔+繩鋸切割”相結(jié)合的技術(shù)破除接收洞門混凝土。

6)盾構(gòu)空推進(jìn)入接收井后，注漿封堵洞門，盾構(gòu)接收完成。

7)盾構(gòu)拆解和吊運(yùn)。

8)按照施工組織依次對其余3臺盾構(gòu)進(jìn)行接收、拆機(jī)和吊運(yùn)。

2.4 盾構(gòu)接收施工工藝流程

大直徑泥水盾構(gòu)軟弱地層超深豎井快速接收施工工藝流程如圖3所示。

圖3 大直徑泥水盾構(gòu)快速接收施工工藝流程圖

3 盾構(gòu)接收關(guān)鍵技術(shù)

3.1 端頭加固方案及效果檢驗

3.1.1 地面垂直加固施工方案

本工程采用素混凝土地下連續(xù)墻+超深三軸攪拌樁+RJP超高壓旋噴樁加固，盾構(gòu)接收端頭地層外側(cè)3面采用800 mm厚素地下連續(xù)墻進(jìn)行隔離，在素地下連續(xù)墻內(nèi)部采用φ850 mm@600 mm超深三軸攪拌樁改善地層，深50.3 m。接收井洞口附近地下連續(xù)墻與三軸攪拌樁交界處采用φ2 000 mm RJP超高壓旋噴樁進(jìn)行加固，并輔以水平注漿加固盲區(qū)。盾構(gòu)接收井端頭加固平面圖如圖4所示。

圖4 接收井端頭加固平面圖 (單位： mm)

3.1.2 端頭地層加固效果檢驗

在接收洞門端頭加固完成1個月后對土體的加固效果進(jìn)行垂直鉆孔取芯檢驗，分析加固土體強(qiáng)度、滲透性以及勻質(zhì)性，并在盾構(gòu)到達(dá)接收端洞門前，再次在接收洞門范圍內(nèi)鉆水平探孔檢驗加固土體的完整性和滲水性。水平探孔共打設(shè)12個，每個探孔深度不小于4 m。水平探孔孔位分布如圖5所示。

圖5 接收洞門水平探孔孔位分布示意圖

3.2 洞門密封裝置安裝

接收洞門密封采用在洞門鋼環(huán)內(nèi)焊接雙道鋼絲刷，并在腔室內(nèi)注入油脂的密封方式。鋼絲刷布置位置靠近地下連續(xù)墻一側(cè)，以保證盾構(gòu)破除洞門后能立即達(dá)到密封止水的效果。接收洞門密封裝置安裝示意圖如圖6所示。

3.3 貫通測量

由于盾構(gòu)始發(fā)井較深，后視邊較短，采用傳統(tǒng)的導(dǎo)線測量方法誤差較大。為確保貫通測量精度，采用主副導(dǎo)線測量+投點(diǎn)測量+陀螺儀定向+精密水準(zhǔn)測量的綜合測量方案。

3.3.1 洞內(nèi)控制網(wǎng)復(fù)測

在盾構(gòu)隧道貫通前200～300 m范圍內(nèi)進(jìn)行洞內(nèi)控制網(wǎng)復(fù)測及加密。平面控制網(wǎng)采用主副導(dǎo)線形式進(jìn)行觀測；高程控制網(wǎng)采用二等水準(zhǔn)觀測，聯(lián)測至地表高程控制點(diǎn)。后續(xù)段落采用最新控制網(wǎng)成果進(jìn)行施工，確保盾構(gòu)順利出洞接收。

圖6 洞門密封裝置安裝示意圖

3.3.2 陀螺儀定向測量

為保證隧道掘進(jìn)方向的準(zhǔn)確控制及隧道施工后期的貫通精度，在洞內(nèi)平面控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上增設(shè)精密陀螺儀定向測量，用于檢核導(dǎo)線方位精度，確保導(dǎo)線方位的可靠性，為盾構(gòu)VMT自動導(dǎo)向系統(tǒng)和人工復(fù)測提供準(zhǔn)確的測量依據(jù)。陀螺儀定向測量每掘進(jìn)1 000 m進(jìn)行1次，共進(jìn)行3次。

3.3.3 投點(diǎn)孔測量

根據(jù)接收井地層詳細(xì)的地質(zhì)補(bǔ)勘資料，在盾構(gòu)隧道貫通前400 m左右的隧道上方施作一投點(diǎn)孔。投點(diǎn)孔采用旋挖鉆先鉆出1個φ1.5 m的樁孔，深度鉆至管片同步注漿砂漿層，確保垂直度。在樁孔內(nèi)安裝1根φ1.0 m的鋼護(hù)筒，然后在鋼護(hù)筒底部2 m高范圍內(nèi)和護(hù)筒外部澆筑水下混凝土。3 d后采用人工將護(hù)筒內(nèi)的混凝土破除直到露出管片，然后在管片二次注漿孔的位置采用100 mm的水鉆垂直鉆孔。投點(diǎn)孔設(shè)置橫剖面圖如圖7所示。

圖7 投點(diǎn)孔設(shè)置橫剖面圖

采用全站儀+投點(diǎn)儀進(jìn)行投點(diǎn)測量，得出投點(diǎn)坐標(biāo)；采用陀螺儀觀測洞內(nèi)導(dǎo)線點(diǎn)與投點(diǎn)邊，得出導(dǎo)線點(diǎn)與投點(diǎn)邊的方位角；采用電子水準(zhǔn)儀將投點(diǎn)與洞內(nèi)高程點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測，得出投點(diǎn)高程；利用投點(diǎn)的坐標(biāo)和陀螺儀定向的方位角指導(dǎo)后續(xù)盾構(gòu)施工，直至順利貫通。最終，盾構(gòu)接收的貫通誤差僅為15 mm，達(dá)到了精準(zhǔn)貫通的目的，并為盾構(gòu)接收基座和導(dǎo)軌精確定位及快速安裝到位提供了依據(jù)。投點(diǎn)孔測量示意圖如圖8所示。

圖8 投點(diǎn)孔測量示意圖

3.3.4 成型隧道軸線復(fù)核

盾構(gòu)隧道貫通前增加盾構(gòu)掘進(jìn)軸線人工復(fù)核的頻率，對盾構(gòu)隧道軸線進(jìn)行全面的人工復(fù)核測量,并與盾構(gòu)掘進(jìn)軸線偏差進(jìn)行比較，分析盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)和管片浮動情況，并根據(jù)人工復(fù)測結(jié)果及時調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)，以滿足盾構(gòu)貫通的要求。

3.4 接收段盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)控制

3.4.1 泥水壓力控制

盾構(gòu)在進(jìn)入加固體之后，將泥水壓力逐漸降低，掘進(jìn)過程中應(yīng)盡量控制泥水壓力的波動，待盾構(gòu)刀盤進(jìn)入端頭加固體三軸攪拌樁區(qū)域時，刀盤艙頂部泥水壓力設(shè)定為0.3 MPa，開始分段降低泥水壓力。每掘進(jìn)一環(huán)，盾構(gòu)頂部泥水壓力降低0.02 MPa(即盾構(gòu)每掘進(jìn)1 m，壓力降低0.01 MPa)。待魚尾刀即將頂?shù)浇邮站叵逻B續(xù)墻時，啟動排漿泵將刀盤前方切削下來的渣土循環(huán)干凈，并用清水循環(huán)代替管路內(nèi)的泥漿，同時，在中盾及尾盾注入高濃度堵漏泥漿，截斷地下水通過盾殼外部進(jìn)入刀盤艙的通道。當(dāng)排渣及泥漿注入施工完成后，刀盤艙的泥水壓力降為0，并降低刀盤前方泥漿液位，將泥漿抽排至地面。安排專人通過人艙門進(jìn)入刀盤艙檢查地層情況，并監(jiān)測水位變化情況。

3.4.2 掘進(jìn)速度控制

盾構(gòu)進(jìn)入加固區(qū)后應(yīng)以較低的推進(jìn)速度勻速掘進(jìn)。在切削素混凝土地下連續(xù)墻時，掘進(jìn)速度為5～10 mm/min；在進(jìn)入旋噴樁加固區(qū)時，掘進(jìn)速度為10～20 mm/min。

3.4.3 推力、轉(zhuǎn)矩控制

在盾構(gòu)進(jìn)入加固區(qū)開始切削三軸攪拌樁時，推力控制在50 000 kN以內(nèi)，轉(zhuǎn)矩控制在4 500 kN·m以內(nèi)。在盾構(gòu)距離洞門4 m時，推力逐漸降至30 000 kN以內(nèi)，轉(zhuǎn)矩降至3 500 kN·m以內(nèi)，確保盾構(gòu)接收井主體結(jié)構(gòu)的安全。

3.4.4 泥漿參數(shù)控制

泥水密度控制在1.2～1.3 g/cm3，泥漿黏度控制在24 Pa·s以下，以提高泥漿的攜渣能力。

3.5 管片拉緊裝置安裝

在鄰近接收洞門的20環(huán)管片安裝縱向拉緊裝置，將管片連成一個整體。沿隧道環(huán)向采用20號槽鋼均勻布置9條縱向拉緊聯(lián)系條，聯(lián)系條與管片螺栓上安裝的預(yù)埋件焊接牢固，通長拉緊。管片拉緊裝置安裝示意圖如圖9所示。

(a) 橫斷面圖

(b) 縱斷面圖

3.6 接收洞門破除

本工程盾構(gòu)接收井地下連續(xù)墻接頭采用雙拼工字鋼接頭，接頭中間空隙灌注C40混凝土，其他部分為C30鋼筋混凝土，厚度為1.2 m。由于盾構(gòu)采用輻條式刀盤，未安裝滾刀，且洞門范圍內(nèi)的地下連續(xù)墻有工字鋼接頭，盾構(gòu)無法直接切削。為保護(hù)盾構(gòu)刀具，提高洞門混凝土破除效率，使盾構(gòu)能夠安全快速出洞，為盾構(gòu)拆機(jī)爭取時間，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比分析后，采用水鉆+繩鋸切割的方法進(jìn)行洞門破除。

3.6.1 施工平臺搭設(shè)

為加快盾構(gòu)出洞速度，在盾構(gòu)刀盤頂?shù)蕉撮T地下連續(xù)墻之前搭設(shè)好繩鋸切割作業(yè)平臺。平臺共搭設(shè)3層，均采用工字鋼焊接，平臺的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要滿足混凝土塊拉出和吊裝的要求。

3.6.2 接收洞門水鉆鉆孔

根據(jù)吊車起吊質(zhì)量和利于切割、便于吊裝的原則，在洞門上標(biāo)注水鉆鉆孔位置及洞門破除分塊情況，待刀盤艙內(nèi)泥漿抽排干凈后，采用水鉆分區(qū)鉆孔。洞門破除水鉆鉆孔位置及分塊劃分示意圖如圖10所示。

圖10 洞門破除水鉆鉆孔位置及分塊劃分示意圖

3.6.3 接收洞門繩鋸切割

鉆孔完成后人工進(jìn)入刀盤艙，在水鉆孔內(nèi)穿入金剛石繩，開始切割混凝土，然后分層、分塊將切割下來的混凝土塊吊運(yùn)出井。在切割混凝土?xí)r先進(jìn)行水平刀切割，再進(jìn)行豎直刀切割。繩鋸切割洞門混凝土如圖11所示。

圖11 繩鋸切割洞門混凝土

3.6.4 混凝土塊吊運(yùn)出井

每層混凝土塊切割完成后，先在混凝土塊中心用水鉆鉆孔，然后穿入吊具和鋼絲繩，用手拉葫蘆水平拉出，最后采用200 t汽車吊豎直吊運(yùn)至地面?；炷翂K水平拉出方式和垂直吊出方式如圖12和圖13所示。

圖12 混凝土塊水平拉出

圖13 混凝土塊垂直吊出

3.6.5 洞門邊緣找平

混凝土塊全部吊運(yùn)出井后用挖掘機(jī)破碎錘進(jìn)行洞門邊緣破除找平，破除時應(yīng)盡量緊貼鋼環(huán)內(nèi)徑，并觀察盾構(gòu)刀盤所在位置，使得破除邊緣大于其外徑。

3.7 盾構(gòu)接收基座安裝

盾構(gòu)接收基座為了便于拆裝，采用型鋼定制?；c豎井底板結(jié)構(gòu)通過預(yù)埋鋼板進(jìn)行固定。在洞門預(yù)埋鋼環(huán)上焊接2道延伸導(dǎo)軌與接收基座連接，在導(dǎo)軌和基座軌道上涂抹黃油。

為了加快4臺盾構(gòu)的接收速度，左、右線的盾構(gòu)接收基座采用2個標(biāo)段共用的方式。在第1臺盾構(gòu)拆機(jī)完成后，根據(jù)對面盾構(gòu)的接收姿態(tài)對接收基座的定位進(jìn)行微調(diào)，加固后作為相鄰標(biāo)段盾構(gòu)接收的基座，這樣可避免因接收基座多次拆裝而延誤工期。盾構(gòu)空推上接收基座如圖14所示。

圖14 盾構(gòu)空推上接收基座

3.8 接收洞門封堵

為使盾尾盡快脫離管片，加快盾構(gòu)拆機(jī)速度，最后1環(huán)管片不安裝，采用延伸鋼管頂推盾構(gòu)千斤頂出洞，減少后期洞門環(huán)管片拆除的工作量，確保安全。

當(dāng)盾構(gòu)推出洞門最后1道盾尾密封刷進(jìn)入第2道鋼絲刷后，通過預(yù)埋的注脂管向2道密封刷的腔室內(nèi)注入油脂，注入壓力根據(jù)盾構(gòu)出洞姿態(tài)和滲漏水情況確定。當(dāng)盾構(gòu)尾部完全推出洞門后，在洞門鋼環(huán)和管片外弧面的預(yù)埋鋼板上環(huán)向焊接5 mm厚鋼板，封堵洞門腔室，然后向注脂管內(nèi)注入水泥-水玻璃雙液漿封閉洞門。盾尾進(jìn)入地下連續(xù)墻前2 m處開始加強(qiáng)同步注漿，當(dāng)盾尾進(jìn)入2道密封刷中間位置時停機(jī)進(jìn)行洞門封堵，同時對洞內(nèi)進(jìn)行全斷面封堵注漿，注漿采用水泥-水玻璃雙液漿。封堵結(jié)束后，當(dāng)盾構(gòu)駛出洞門時，用鋼板將管片外側(cè)與洞門鋼環(huán)進(jìn)行封堵焊接，封堵完成后檢驗密封止水效果，確定洞門止水效果完好后繼續(xù)推進(jìn)。當(dāng)密封裝置脫離盾殼完全落在管片上時，向洞門鋼環(huán)上預(yù)留的注漿孔內(nèi)注入水泥-水玻璃雙液漿，封閉洞門并檢查止水效果。

當(dāng)洞門鋼環(huán)與管片之間的空隙全部封堵密實后，盾構(gòu)繼續(xù)向前空推，使盾尾全部脫離洞門鋼環(huán)，將洞門口處最后1環(huán)管片拼裝完成后，做好管片拉緊裝置，盾構(gòu)接收完成，進(jìn)行盾構(gòu)拆機(jī)和吊運(yùn)工作。盾構(gòu)尾部空頂脫離洞門及洞門封堵縱剖面圖如圖15所示。

圖15 盾構(gòu)尾部空頂脫離洞門及洞門封堵縱剖面圖(單位： mm)

3.9 盾構(gòu)拆機(jī)施工組織協(xié)調(diào)

根據(jù)本工程總工期計劃要求，4臺盾構(gòu)的拆機(jī)時間僅有80 d，而且2號豎井場地的有效利用面積不足2 000 m2，無法滿足2臺盾構(gòu)同時拆機(jī)，因此，需要統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)。盾構(gòu)拆機(jī)采用同一家吊裝單位，采用1臺450 t履帶吊進(jìn)行大件吊裝，其余的小構(gòu)件可以采用龍門吊輔助吊裝。根據(jù)盾構(gòu)接收的先后順序，將4臺盾構(gòu)的拆機(jī)順序協(xié)調(diào)為： 首先是12標(biāo)左線盾構(gòu)(簡稱1#盾構(gòu))，其次是13標(biāo)右線盾構(gòu)(簡稱2#盾構(gòu))，再次是13標(biāo)左線盾構(gòu)(簡稱3#盾構(gòu))，最后是12標(biāo)右線盾構(gòu)(簡稱4#盾構(gòu))。

1#盾構(gòu)和2#盾構(gòu)按先后順序接收后，需要先拆除刀盤，而刀盤是盾構(gòu)質(zhì)量最大的部件，單個刀盤質(zhì)量達(dá)230 t，450 t履帶吊的吊裝半徑在小于16 m的情況下才能吊起刀盤。因此，盾構(gòu)空推上接收基座后應(yīng)盡量向前移，使刀盤盡量靠近豎井壁，履帶吊則應(yīng)擺放在盾構(gòu)對面的豎井邊，以減小吊裝半徑。即： 首先，將履帶吊擺放在2號豎井南側(cè)左線的位置，將1#盾構(gòu)的刀盤吊出豎井后，移至2號豎井北側(cè)右線位置，吊裝2#盾構(gòu)刀盤，刀盤在地面進(jìn)行分割解體后裝車運(yùn)走； 然后，同時拆除2臺盾構(gòu)主機(jī)內(nèi)部構(gòu)件，切割盾體，根據(jù)各自拆除的先后順序?qū)⒏鞑考謩e吊裝出井后，直接裝車運(yùn)出接收井施工場地。待1#盾構(gòu)拆除完畢后，3#盾構(gòu)出洞開始拆機(jī)，待2#盾構(gòu)拆除完畢后，4#盾構(gòu)出洞拆機(jī)，拆機(jī)和吊裝順序同1#盾構(gòu)和2#盾構(gòu)。4臺盾構(gòu)的拆除履帶吊擺放位置如圖16和圖17所示。

圖16 1#盾構(gòu)和2#盾構(gòu)拆除履帶吊擺放位置平面圖(單位： m)

圖17 3#盾構(gòu)和4#盾構(gòu)拆除履帶吊擺放位置平面圖(單位： m)

4 結(jié)論與建議

京沈高鐵望京隧道的4臺大直徑泥水盾構(gòu)通過采取上述施工組織和接收技術(shù)，在富水軟弱地層的超深豎井中實現(xiàn)了“低風(fēng)險”快速接收，不僅確保了盾構(gòu)接收的精度和安全，而且最大限度地提高了多臺盾構(gòu)共用1個接收井的接收速度，保證了工期，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)保效益。通過本工程實踐，得出以下結(jié)論。

1)對于多臺盾構(gòu)接收共用1個接收井的情況，采用端頭地層加固后干法接收的方式是最快速的。

2)對于富水飽和的黏土、粉土、粉質(zhì)黏土和細(xì)砂層等軟弱細(xì)顆粒為主的地質(zhì)情況，采用U形素混凝土地下連續(xù)墻+超深三軸攪拌樁+RJP超高壓旋噴樁等多種方式聯(lián)合的地層加固技術(shù)效果比較理想，加固區(qū)地層密實穩(wěn)定，強(qiáng)度高，止水效果好，可以確保盾構(gòu)接收安全。

3)在端頭地層加固效果良好，通過驗證盾殼與加固區(qū)地層間隙無滲漏水的情況下，接收洞門混凝土破除采取水鉆+繩鋸切割的方法是可行的，破除速度較快，可以大幅度減少盾構(gòu)接收時間，降低接收風(fēng)險。

4)對于在市區(qū)內(nèi)盾構(gòu)獨(dú)頭掘進(jìn)距離較長、盾構(gòu)始發(fā)井較深、測量后視邊較短的情況下，采用導(dǎo)線測量+陀螺儀定向測量+投點(diǎn)孔測量相結(jié)合的測量方法，可以最大限度地提高貫通測量的精度，為盾構(gòu)快速接收打下基礎(chǔ)。

5)在接收洞門鋼環(huán)內(nèi)焊接2道鋼絲刷，在腔內(nèi)注油脂的密封方式，與傳統(tǒng)的簾布橡膠板洞門密封相比，不僅止水效果安全可靠，還可以減少最后1環(huán)管片的安裝和拆除量，快速封堵洞門，進(jìn)一步提高盾構(gòu)接收的速度。

本工程采用的接收端頭地層加固方式和洞門破除方法存在成本較高，安全風(fēng)險和接收速度不確定等缺陷。對于今后的類似工程，建議進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計地下連續(xù)墻槽段分幅寬度，盡量將工字鋼接頭設(shè)置在洞門范圍外，或者調(diào)整地下連續(xù)墻接頭工藝； 在接收洞門范圍內(nèi)采用玻璃纖維筋和可切削的接頭形式，減少人工破除洞門的工序； 采用盾構(gòu)直接切削洞門混凝土的方法，有效降低盾構(gòu)接收安全風(fēng)險，進(jìn)一步提高盾構(gòu)接收速度，降低施工成本。