薛宏平（上海地鐵咨詢監(jiān)理科技有限公司，上海 200032）

盾構到達接收是一項風險較大的工作，接收前需對我間接收端的土體采用三軸攪拌樁及高壓旋噴樁進行加固處理，由于本工程位于長江入海口及黃海之濱的南通，我間主要穿越土層為：3-2 粉砂、3-3 砂質粉土夾粉砂、3-3 j 砂質粉土與粉質黏土互層。我間賦水情況主要為地表水、場地潛水和承壓水。地表水系發(fā)育，水位主要受長江水位、大氣降水等的影響。潛水主要賦存于淺部填土層 1、2 和 3-1、3-2、3-3、3-3 j 層粉土、粉砂中，含水層總厚度大，含水量較豐富。我間承壓水與潛水存在一定的水力聯(lián)系，并且受周邊水系潮汐影響對地下水位波動有影響。該富水砂層中采用水泥系加固無法達到預期效果，在常規(guī)接收過程中易出現(xiàn)洞門突涌等險兆事件，為規(guī)避盾構接收風險，采用鋼套筒接收為主，洞門加固為輔的方式進行接收，在洞門鑿除后，向鋼套筒內(nèi)填注流塑狀態(tài)的渣土，最終在洞門外延伸出一個大于盾體尺寸且能抵抗水土壓力的密閉空間，盾構機這個空間內(nèi)完成接收，達到工程風險可控的目的。

1 工程概況

本工程是軌道交通 1 號線工程深南路站～城港路站我間，平面位于南通市港閘我，我間線路出城港路站后沿永和路向北敷設至深南路站，我間下行線全長 1 138.589 m，上行線全長 1 143.598 m，埋深 7.99～21.73 m，投入兩臺土壓平衡式盾構機進行掘進，盾構機在城港路站小里程端頭上、下行線下井組裝、始發(fā)，掘進至深南路站大里程端頭解體吊出，主要穿越：3-2 粉砂、3-3 砂質粉土夾粉砂、3-3j砂質粉土與粉質黏土互層、3-3 砂質粉土夾粉砂。

我間隧道到達端（深南路站）地層為 3-2 粉砂層，上覆土層為 3-1 砂質粉土夾粉砂層。盾構到達端加固方法采用一排三重高壓旋噴樁＋三軸攪拌樁，旋噴樁樁徑 800 mm，咬合 300 mm，攪拌樁樁徑 850 mm，咬合 250 mm。在加固我外側設置一圈攪拌樁止水帷幕，止水帷幕采用φ850@600 三軸攪拌樁，套打施工。接收端頭加固我域在端頭處設 6 口 φ 650 mm 降水井，再加 2 口觀測井。加固我土體加固強度指標無側限抗壓強度 qu≥0.8 MPa， 滲透系數(shù) ≤10-7 cm/s，由于富水砂層，加固效果存在不均勻性，尤其是旋噴樁在砂性土的實踐中，局部未能達到預期的加固效果。而本工程的接收工作井周邊水系較多，地下水充沛，盾構接收有洞門突涌的風險，進而影響周邊的永和佳苑 8 棟、7 棟、6 棟等既有建筑，這些房屋距離工作井最近為 9.5 m，且緊鄰新建的十里坊二河橋，綜合評估后采用鋼套筒為主的方式進行盾構機的接收作業(yè)。

2 鋼套筒接收的基本原理及總體方案

結合盾構機及接收工作井尺寸，由專業(yè)單位設計并加工鋼套箱，目前國內(nèi)盾構鋼套箱的設計及加工技術比較成熟，鋼套箱的外徑與現(xiàn)場洞門鋼環(huán)匹配，后續(xù)組裝后通過過渡鋼環(huán)與洞門進行連接，在鋼套箱內(nèi)部填注流塑狀態(tài)的渣土，最終在洞門外延伸出一個大于盾體尺寸且能抵抗水土壓力的密閉空間，在接收過程中通過鋼套箱外部的反力撐、水平撐以及防扭措施，抵抗盾構刀盤的推力，同時利用鋼套筒的密閉性能使得盾構在接收過程中內(nèi)外水土平衡，在這種平衡狀態(tài)下使盾體完全進入鋼套箱，在水土壓力平衡的狀態(tài)下完成洞門封堵工作，避免因加固不到位出現(xiàn)洞門突涌的風險事件，達到安全接收的目的，同時鋼套筒具有安拆方便、重復使用的優(yōu)勢。

具體實施鋼套筒盾構接收總體方案是在盾構機到達接收井時，首先利用同步注漿、管片壁后二次注漿等措施，切斷流向盾構刀盤掌子面的水源。當盾構機掘進到刀盤進入接收井加固我域前，開啟加固我的降水井，持續(xù)降水 3～5 d 后，通過水位觀測井監(jiān)測地下水位的情況，一般確保水位低于洞門底標高后在已安裝完畢的鋼套筒內(nèi)開始鑿除洞門，邊鑿邊清渣，洞門鋼筋完全剝除后，再向鋼套筒內(nèi)回填流塑性良好的渣土，完成上述工作后，盾構機按接收方案推進；在此推進過程中，拖出盾尾的管片除了同步注漿外，要進行二次注漿，持續(xù)推進直至盾體全部進到鋼套筒內(nèi)，在盾構機尾刷脫出洞門鋼環(huán)時停止推進，開始進行洞門封堵，封堵完成后開始排空土倉，頂推盾構機直至盾構機主機完全推進到位后，開始鋼套筒拆除及盾構機吊拆。

3 鋼套筒施工

3.1 鋼套筒下井安裝

（1）鋼套筒進場后要進行驗收，除了鋼套筒的尺寸、出渣口開啟閉合功能外，對于每節(jié)套筒的橡膠密封墊要進行檢查，老化或破損的可就地更換。

（2）井下安裝鋼套筒前，注意驗收盾構進洞接收的中心線，鋼套筒的軸線與其重合。

（3）反力撐的預埋鐵板宜在結構施工時進行預埋，若結構已完亦可在接收底板上化學植筋預埋，其應能承受盾構接收狀態(tài)下水平推力產(chǎn)生的剪切力。

（4） 鋼套筒一般分四段，按順序下井，通過 2 組千斤頂利用接收井底板結構或橫梁進行水平推移，每節(jié)鋼套筒通過8.8級高強螺栓連接，并壓緊橡膠密封墊達到整個鋼套筒基本密閉的狀態(tài)。

3.2 過渡鋼環(huán)安裝

鋼套筒就位后安裝過渡環(huán)與洞門鋼環(huán)的密閉情況及加固措施，一般在接收過程中過渡環(huán)是薄弱環(huán)節(jié)，由于鋼環(huán)與過渡環(huán)鋼板的密貼情況以及焊接質量問題造成漏水而達不到密閉效果，造成接收初期高水壓狀態(tài)下保壓失敗，并急劇擴大焊接的裂縫，造成盾構接收失敗，要嚴格檢查過渡環(huán)的焊接質量以及補強措施。

3.3 反力架安裝

盾構接收反力架設置于端頭井內(nèi)，反力架采用三條600 mm×650 mm 立柱組成，反力架用 609 鋼管做斜撐，支撐在車站底板預埋鋼板（植筋）上，反力架底部與車站底部預埋件（植筋）焊接牢固。

反力架就位后，采用 400 t 千斤頂沿盾構接收方向向鋼套筒反向施加作用力，使每節(jié)鋼套筒之間的密封墊再次壓緊，并及時緊固螺栓，在千斤頂推力未卸載的情況下，將反力架與鋼套筒后端蓋上的三條立柱墊實并且焊接牢固，無間隙。一般反力架上部支撐點的力偏小，可在車站結構中板位置設置水平支撐。

反力架安裝完畢后，要對鋼套筒兩側設置水平支撐以及抗扭轉的措施，確保盾構進入鋼套筒內(nèi)時筒體的穩(wěn)定性。

2.4 鋼套筒密封性檢查

盾構接收前還需要對就位的鋼套筒進行耐壓檢測，對鋼套筒內(nèi)進行注水，在注水過程中若出現(xiàn)滲漏應立即進行補焊或緊固措施，加壓應分步實施：單次加壓 0.02～0.04 MPa，加壓后觀測時間 10～15 min；累計加壓一般在 0.1～0.12 MPa，120 min 觀測無明顯減壓，則鋼套筒的密閉性能可以達到接收要求，對于接收位置較深的盾構機鋼套筒接收，其耐壓的性能要求更高。

耐壓撿漏過程中對于滲漏的位置要標記，能通過緊固螺栓解決的當即緊固，需補焊的待泄壓后進行補強，但補強后仍應該再次進行耐壓的檢測。

2.5 澆筑砂漿基座

本項目盾構機直徑 6 410 mm，鋼套筒內(nèi)徑 6 800 mm，鋼套筒與盾體間間距 195 mm，為便于盾構機接收，用 C20混凝土延鋼套筒底部鋪設砂漿基座，范圍為底部 1/4 圓，其厚度一般不高于洞門鋼環(huán)內(nèi)接收用的引軌高度。

2.6 洞門鑿除

當盾構機刀盤到達地連墻后，要停機進行洞門鑿除，洞門共分三次進行鑿除。洞門采用人工鑿除。

2.7 將流塑狀態(tài)的渣土注入鋼套筒內(nèi)

洞門鑿除完畢，清除建渣，拆除腳手架、撤離人員后，關閉底部艙門，通過鋼套筒頂部的預留口向筒內(nèi)灌入流塑狀態(tài)的渣土，渣土和易性可以通過膨潤土改良，為保證填充密實無空隙，在用渣土填充后，補填同步注漿漿液，確保密實，已達到接收時水土壓力在。

（1）接收段的施工測量。盾構機在到達接收井之前100 環(huán)開始，要準確評估盾構機的姿態(tài)以及到達接收井之前的軸線精度，經(jīng)過多次人工校核，確保盾構機接收時能精確的通過引軌進入到鋼套筒內(nèi)，且能夠達到鋼套筒內(nèi)盾構與筒壁的間隙比較均等的良好狀態(tài)。

（2）盾構機接收段掘進（以本案例我間下行線為例，共計 948 環(huán)）

盾構到達段施工主要分為三個階段，主要是第一階段盾構掘進至加固體段、第二階段盾構穿越加固體段、第三階段為刀盤進入鋼套筒段。

第一階段掘進。刀盤掘進至 920 環(huán)時，隧道拱頂埋深約 11 m，刀盤距加固體約 20 環(huán)，該階段推進速度20～30 mm/min，推力 1 200 t 以內(nèi)，扭矩 2 000 kN·m以內(nèi)；刀盤轉速控制住 1 rmp，低速推進；土倉中心土壓控制在 1.3 bar；通過泡沫噴口改良土體和易性，觀察出土量是否正常，同步注漿量控制在 5.0～5.5 m3。

第二階段掘進。刀盤進入加固我時盾構機參數(shù)：刀盤掘進至 940 環(huán)，推進速度 10～20 mm/min，推力 1 000 t 以內(nèi)，扭矩 2 000 kN·m 以內(nèi)；降低刀盤轉速，控制在 0.8～1 rmp；同時土倉保持壓力 0.8 bar 左右；出土量正常，總推力逐步減小。

第三階段掘進。盾構刀盤進入鋼套筒時掘進參數(shù)：推進速度 5～10 mm/min，推力 600～800 t，上部土壓控制在 0.8 bar，扭矩 1 500 kN·m 以內(nèi)，同步注漿量控制在4.5～5.0 m3。

盾構機進入鋼套筒后，需掘進至盾尾脫出洞門鋼環(huán)20 cm；洞門封堵完成后，繼續(xù)將盾構機向前推進，在盾尾距離洞門鋼環(huán) 70 cm，到達停機位。

2.3 洞門封堵注漿

(1)環(huán)箍作業(yè)。在盾構機接收，在最后 100 環(huán)打多道環(huán)箍，環(huán)箍位置參考 850 環(huán)、875 環(huán)、900 環(huán)、925 環(huán)、940環(huán)（實際根據(jù)推進情況進行交底補充及更改）。從管片底部往上逐步注入水泥、水玻璃雙液漿，每處注入量 ≥3 m3，注漿壓力 0.4～0.6 MPa，以注漿壓力控制為主，以隔離地下水位對隧道影響。

(2)洞門封堵作業(yè)。盾構機完全進入洞門后（盾尾刷脫出洞門鋼環(huán)），采用二次注漿工藝通過管片吊裝孔或預留注漿孔進行注漿封堵。

第一次在 940/941 環(huán)處打雙液漿環(huán)箍，位于加固體與原狀土層界面處封住，起到封閉加固體作用，隔絕原狀地層地下水進入加固體?？刂谱{量 3～6m3，控制注漿壓力0.3～0.5MPa，以注漿壓力控制為主。

第二次在 947/948 環(huán)處打雙液漿環(huán)箍，封閉洞門與加固體位置結構位置，控制注漿量 2～3 m3，控制注漿壓力0.2～0.3 MPa，防止盾尾被擊穿。環(huán)箍施工結束后半小時，盾構機需向前按 3～5 mm/min 速度向前推進，防止盾尾被雙液漿固結。

第三次在 941～947 環(huán)之間反復注入單液漿，每處注漿量在 1～2 m3，控制注漿壓力 0.2～0.3 MPa，以注漿壓力控制為主。

3 鋼套筒拆除

盾體在套筒內(nèi)至到達停機位置，在洞門封堵完成后，通過螺機進一步清空土倉內(nèi)的渣土，同時觀測土倉壓力，如果洞門封堵效果良好，土倉及鋼套筒內(nèi)不再有洞門管片間隙中流出的砂土，土倉上部的壓力傳感器應壓力歸零，作業(yè)人員可通過人倉觀察確認洞門封閉效果，也可以打開鋼套筒過渡環(huán)上預留的注漿球閥，若無出水出砂等情況，可基本判定洞門封閉效果良好，可組織鋼套筒拆除。

鋼套筒拆除第一步也是最關鍵的一步是割除過渡連接環(huán)與洞門鋼環(huán)的連接，割除過渡連接環(huán)時分 20 cm 寬、50 cm長小塊割除；割除后及時用扇形鋼板將洞門鋼環(huán)與進洞環(huán)背負的鋼板進行焊接，封閉洞門；洞門鋼環(huán)內(nèi)徑為 6.7 m，管片外徑為 6.2 m，管片與洞門鋼環(huán)間隙為 0.25 m，弧形鋼板采用厚 8 mm 的 Q235 鋼板，與洞門鋼環(huán)接頭樣式為搭接，與進洞環(huán)管片背部鋼板接頭樣式為正交，焊接樣式均為填角；一旦割除后出現(xiàn)滲漏，及時用棉紗進行封堵，防止漏沙，然后用鋼板封閉割除的小塊。過渡連接環(huán)割除完成，分塊拆除鋼套筒。

4 結 語

類似于本地我砂性土地層，透水性高，地下水補給充沛的特點，地層端頭加固質量存在缺陷較為普遍，在地層水泥系加固的基礎上進一步采用鋼套筒接收盾構，利用鋼套筒的密閉性能使得盾構在接收過程中內(nèi)外水土平衡，在這種平衡狀態(tài)下使盾體完全進入鋼套箱，在水土壓力平衡的狀態(tài)下完成洞門封堵工作，避免因加固不到位出現(xiàn)洞門突涌的風險事件，達到安全接收的目的，同時鋼套筒具有安拆方便、重復使用的優(yōu)勢。