地铁盾构区间端头加固方案探讨

地铁盾构区间端头加固方案探讨

高阳

中国水利水电第七工程局有限公司四川省成都市610081

摘要：盾构法具有机械化程度高、掘进速度快、施工安全性高、不会对周围环境造成什么影响对周围等优点。广泛应用于城市地铁、电力、市政工程等地下隧道。盾构隧道施工过程中，盾构的起始和施工是整个隧道施工的关键环节。如果施工不当，可能出现滑坡、透水、水土不稳定等安全隐患。为了避免盾构始发和到达过程中可能出现的一系列问题，需要对端部土体进行加固，以保证盾构隧道的顺利启动和及时连接。

关键词：地铁隧道；盾构施工；端头加固；加固范围

1、研究背景及意义

进入二十一世纪以来，在中国的大城市发展迅速。城市越大，人口就越多。交通拥挤和环境污染也越来越严重。为了使环境得到有效提高，使城市可持续发展得到有效促进，使地面的交通压力得到缓解，在中国许多大城市已经开始修建大量的地铁。地铁作为一种安全、快捷、准时、高效的公共交通工具，已成为城市交通的最佳选择。目前，地铁建设已成为缓解世界城市公共交通的首选。城市地铁建设的主要方法有开挖法、盖挖逆作法、盾构法、钻爆法等。其优缺点和适用条件各不相同。盾构隧道由于其掘进速度快、地层扰动小、机械化程度高、适应性强、环境影响小等诸多优点，在城市地铁隧道建设中得到了广泛的应用。虽然盾构施工具有许多优点，一些潜在的建设问题，尤其是工程的安全问题，如土壤端不稳、滑坡和渗漏，并通过对盾构始发、到达终端的配筋不合理引起的漏砂，也越来越多地出现在盾构施工。

认为盾构始发和到达施工引起的工程安全事故，主要是由于端部土体加固长度不足、加固方式与地层不协调、水压过高，不能满足加固强度和稳定性的要求。因此，研究终端加固范围的强度和稳定性，合理确定加筋土，已成为盾构始发和到达施工过程中的一个重要课题，对保证盾构始发和到达工程的安全性具有十分重要的指导意义。

2.盾构区间端头加固的目的

盾构发射与到达。断裂结束后，土壤暴露结束，地层应力状态平衡破坏，土体结构、荷载和应力变化，端部土体可能发生滑移破坏。对于松散砂土、粉土、饱和软土等自稳时间较短的土，必须加强地基的加固。最后的地层加固的实施，是为了防止临时围护结构的爆破振动效应，刀头上的脸和土压力的建立，可以使围岩自身的稳定性和防止地下水的流失，防止开挖面崩塌、地面沉降、塌陷等。结束加固的主要目的是以下几点：

（1）加固土的整体稳定性满足要求，其中包括：加固土的整体稳定作用下的振动稳定性，即当振动干扰对洞门破坏土的影响。土体的静力稳定性，包括施工周期的稳定性和长期稳定性。

（2）加固土以满足强度要求。

（3）加固土以满足堵水和渗透的要求，特别是对富水砂土层。

（4）加固土以满足变形特性的要求。端部土体加固是盾构施工和技术的核心环节，端部的破坏和倒塌是盾构施工中常见的事故。终端的地质、管道状况深入调查深入调查的前提下，对端头加固方法的选择，对加固范围的确定，对加固效果的准确判断和必要的检测是成功和盾构始发、到达成功的关键。

3.加固方法概述

盾构始发与到达时需要凿除洞门，这时会由于土压释放引起地基松动和崩塌，此时必须采用必要的辅助工法对自稳性较差的土体进行加固处理，防止地层失稳和地下水流入，给周围的路面和地下埋设物造成影响。

目前作为盾构始发与到达的辅助工法，主要有深层搅拌法和SMW法、高压旋喷搅拌桩法、化学注浆法、冻结法、降水法以及一些不太常用的如双重钢板桩法、开挖回填法等辅助工法。在实际施工中，这些工法可单独使用，也可组合使用。如高压旋喷桩+水泥土深层搅拌桩适用于软土地区；降水+地层加固适用于砂性土层；分层注浆适用于全断面岩石地层等。方法提供增强adoptedshouldbefor特殊地层。端头地层加固问题一直以来困扰着国内外地铁建设者们，这其中既有施工技术与工艺方面的因素，也有设计理论方面的影响。盾构始发与到达的加固技术除了考虑地质条件、地下水类型、盾构机形式以及盾构外径等因素外，还要考虑施工的安全性、施工方便性、经济性、进度等多种因素来选择安全且经济的工法。施工必须经过试验，加固后的实际性能可以拆除，达到规定的施工要求。

4．主要加固方法对比

不论采用哪种施工工法，都必须考虑地基条件、施工方法、周围环境情况，充分掌握各种施工方法的特点而加以采用。对各种工法特点、适用条件及对环境影响，安全性，工期与造价进行详细对比。

（1）深层搅拌桩法（SMW）

这种方法的主要特点是环境污染小，废土外运量小；抗渗性好；施工噪声小、振动小，对环境影响小；水泥土后期强度增长较快，给盾构切削土体带来困难；适用各种土质。土体的强度高、抗渗性好，较为安全。而且工期较短，造价相对较低。

（2）高压旋喷桩法

这种方法的特点是设备简单、操作方便、施工占用面积小；调整旋喷注浆参数或改变工艺，可保证加固体质量要求；可控制桩体位置和范围，搭接紧密；适合大部分地层；当加固深度大于面15m下时，难以保证桩体的垂直度。这种方法加固土体强度很高，但抗渗性能差。工期较短，但造价较高。

（3）注浆法

这种方法施工设备简单，便于操作，造价低；占地面积小，噪声和振动小；对周围环境影响小；土体加固质量不能保障所以在泥水平衡盾构中不宜采用。而且这种方法加固质量不能保证，不宜单独使用，风险较大。

（4）冻结法

冻土强度高，止水性能好。改良效果好；施工周期长、造价高；冻土的融沉性和冻胀性，对地面沉降影响较大；适用于高水压砂层，在越江隧道中较多采用。冻结土质量有保证，强度和抗渗性能好，施工比较安全。但是工期长，造价高。

（5）降水法

这种方法井点布置灵活、操作方便；施工操作快，见效快；降低地下水对地面沉降有影响；可多次使用，造价低；个别井管故障不会影响整个系统。安全性较高，降低地下水位，可与其它工配合使用。而且施工快，造价低。

目前作为盾构始发与到达的辅助工法，主要有深层搅拌法和SMW工法、高压旋喷搅拌桩法、化学注浆法、冰冻法、降水法等。在实际工程中，这些工法可单独使用，也可组合使用。如高压旋喷桩+水泥土深层搅拌桩适用于软土地区；降水+地层加固适用于砂性土层；分层注浆适用于全断面岩石地层等。方法提供增强adoptedshouldbefor特殊地层。不论采用哪种施工工法，都必须考虑地基条件、施工方法、周围环境情况，充分掌握各种施工方法的特点而加以采用。

盾构法施工具有高压砂、软、渗透参数和施工参数，控制良好，地基承载力差等特点。三管高压旋喷桩加固法适用于砂土、砂砾石、淤泥、软粘土及其他土，旋喷桩成型，强度高耐久性，它还具有操作简单、可灌性好的优点，材料来源广泛、价格低廉等特点，可用于加强马鞍山公园站始发头土盾。

在端头土体三重管旋喷桩加固施工中，应严格按照工艺流程进行施工，控制好主要施工工艺参数，如注浆压力、浆液流量、提升速度等，通过调节施工参数或工艺流程可控制加固桩体质量。对于施工中可能出现的问题，能够提前采取预防措施；对于已出现的问题应该能够正确分析其产生的原因并做相应处理。

5.结语

盾构的施工和施工是整个隧道施工的关键环节。也是最易发生事故的环节，存在着很大风险。盾构始发与到达能否安全施工关键在于端头土体加固是否合理，加固强度和稳定性能否满足安全设计要求。盾构工程硬岩高压砂、软、渗透系数和施工参数控制得很好，可怜的地基承载力等，比较容易引起涌水涌砂、土体失稳等安全问题。因此，为了保证盾构隧道的顺利及时施工，必须加强地基的末端。

参考文献

[1]江玉生，王春河，江华.盾构始发与到达—端头加固理论研究与工程实践[M].北京：人民交通出版社，2011.

[2]张凤祥等.盾构隧道[M].北京：人民交通出版社，2004.