成都地区富水砂卵石地层盾构到达施工技术

成都地区富水砂卵石地层盾构到达施工技术

李明刚

中铁城市投资发展集团有限公司四川成都61000

摘要：盾构到达施工是盾构施工高风险之一，本文根据成都地铁3号线二三期工程龙桥路站~双凤桥站区间盾构机到达施工为工程背景，简要概述了富水砂卵石地层盾构机到达接收端头加固的相关施工控制技术，总结了施工过程中的几个关键注意事项，可为以后类似工程提供参考和借鉴。

关键词：富水砂卵石地层；盾构到达；端头加固

引言

盾构到达施工是盾构施工高风险之一，处理不当将出现端头涌泥涌沙、端头坍塌导致地面沉陷及管线破坏等不良事件。盾构到达段地层覆盖较薄、地层松散，存在较厚透水性较差的砂层地质；地下管线较多且错综复杂，降水井设置及降水难度大。为保证盾构顺利到达接收降低施工风险，本文依托成都地铁三号线二三期工程龙桥路站~双凤桥站区间盾构到达接工程情况，对盾构到达中施工环节加以简要阐述和总结。

1工程背景

1.1工程概况

成都地铁3号线二期工程龙桥路站～双凤桥站区间盾构到达端头处采用玻璃纤维筋维护结构，洞门范围内为4根围护桩，围护桩直径为1.5m，围护桩间距为1.8m。端头隧道范围地质情况为：密实卵石土<3-8-3>厚度4.8m，密实粉细砂<3-4-4>厚度为1.2m。

地下管线情况：距到达端头3米位置为一条宽1.9m、深1.3m的白果堰河道，常年水流不断，结构为混凝土结构；1条燃气管DN159，与隧道斜交，距隧道顶8.4m；1条雨水DN1200，与隧道斜交，距隧道顶7.1m；1条给水DN600，与隧道斜交，距隧道顶7.5m。

1.2工程重难点

（1）盾构到达施工地层存在较厚粉细砂层，地层渗透系数小，车站端头地段管线错综复杂，降水井布置困难，加之雨污水管管节间存在渗漏，降水达不到预期效果，给盾构到达造成隐患。

（2）盾构到达端头为围护桩结构，中心间距1.8m，在盾构破除围护桩时易造成富水地层土体在桩间空隙位置处流失，造成土体坍塌及涌水涌砂。

（3）车站围护桩竖直度控制偏差，在盾构破除时导致围护桩结构上下厚度不均，存在一半已破除完成，另一半还未破完的情况，富水地层易造成土体外涌流失。

2富水砂卵石地层盾构到达施工技术

2.1到达端头加固

2.1.1超前大管棚加固

区间盾构到达洞门拱部采用“大管棚+注浆”方式超前加固，主要施工参数如下：（1）大管棚钢管采用φ108mm，壁厚6mm的无缝钢管管棚分节安装施作，规格3m×5节=15m；（2）管棚布置范围为拱顶120°范围内，管棚孔口位置在盾构拱部开挖轮廓线外200mm位置环形布置，钢管环向中心间距400mm；（3）注浆管上钻孔，孔径10mm，孔间距200mm，梅花形布置；（4）注浆浆液采用水泥浆，水泥浆水灰比0.8：1，注浆压力控制0.2～0.4Mpa。

2.2.2地面钻孔加固

地面辅以袖阀管深孔注浆加固，袖阀管采用直径Ф38mm的PE管，注浆孔间距5m，每排3个注浆孔，车站端头15m范围梅花型布置，孔深至隧道中心位置处。地表打孔前进行人工探挖深度不小于3m，以免对管线造成破坏，钻孔完成后放入PE管采用后退式注入水泥浆进行地层加固。

2.3洞门二次加固

区间盾构到达段地面环境复杂，位于武兴路主干道正下方，道路为双流进入城区主干道之一，昼夜车流量大，盾构到达期间车流管制交通疏解困难。为保证盾构到达时道路正常运行，规避所有安全风险，保证到达端头掘进视土体稳定，防止洞门富水地层涌水涌砂引起的地面沉降、坍塌及管线破坏。采用植筋网喷方法再次对到达洞门进行加固（见图1）。具体施工技术要求：（1）洞门圈范围内采用Φ14螺纹钢筋植筋，环向间距20cm，深度≥10d，钢筋长度40cm。（2）洞门内Φ14螺纹钢筋与植筋采用单面焊连接，搭接长度≥10d。（3）混凝土采用C25早强混凝土，厚度40cm，采用分层喷筑，直至达到厚度要求。（4）喷砼完成后，洞门采用160槽钢对喷砼面进行再次加固支撑（见图2），斜撑底部与接收架进行连接。

图1洞门植筋图图2喷砼面槽钢支撑图

2.4盾构机定位及洞门复测

2.4.1盾构机姿态人工复核测量

在盾构贯通前严格核照规范要求在距贯通面150～200m时进行包括联系测量与线路复测要对洞内所有的测量控制点进行一次整体的、系统的控制测量复核，对所有控制点的坐标进行精密、准确的平差计算。在100m和50m处对导向系统进行复核测量。在贯通前50m时，进一步加强管片姿态监测与控制。

2.4.2到达洞门复核测量

为准确掌握到达洞门施工情况，在盾构贯通前150m对盾构到达洞门进行复核测量，测量项目包括：洞门中心位置偏差、洞门全圆半径等。根据盾构姿态测量和洞门复测结果，讨论制定盾构姿态调整方案，并下达到达姿态交底，逐渐将盾构姿态调整至预计的位置。

2.5到达段掘进

在盾构机距离接收井50m时，即进入到达段掘进，为迎接盾构机到达应做好以下施工准备工作：（1）做好到达前的测量工作：在到达段掘进前，要对隧道基线进行测量，确认盾构机的位置，把握好洞口段的线形。在盾构机到达前50m即加大频率对盾构机姿态和隧道线形的测量，及时纠正偏差，确保盾构机顺利地从预留洞口进入车站。（2）调整好盾构机的姿态。破洞门前，盾构机允许偏差为士10mm，仰角允许偏差控制在2mm/m以内，避免出现俯角姿态。同时做好铰接千斤顶的行程控制，避免千斤顶出现最大和最小行程的极限状态。注意盾尾间隙的控制，应尽可能保持盾尾间隙均等。盾构机进入到达段后，首先减少推力、降低推进速度和刀盘转速，控制出土量并时刻监视密封土仓压力值，避免较大的地表隆陷。贯通前5环，盾构机降到最小掘进推力，密切关注盾构机推进系统的推进速度和推进压力以及掘进出土情况，到达掘进控制参数表1。

图3洞口密封装置安装图

2.7接收基座安装

盾构接收基座准备与安装分两步进行：第一步：按照预计盾构贯通姿态对接收台进行定位，定位后，做好加固材料准备。第二步：待盾构贯通后根据盾构机实际姿态再次对接收台进行准确定位，定好位后对接收台进行加固。

2.8盾构机步上接收基座

盾构推出洞门前，需认真检查接收基座加固情况、盾构刀盘底部与接收基座高差等情况，确认无误后可将盾构推上接收基座。盾构推进过程中必须密切关注接收基座以及基座加固与支撑的清况，一旦出现变形等异常情况，应及时停止推进并进行处理。推进时根据总推力、小车受力等情况，可考虑在接收台导轨上涂抹黄油以减小摩擦阻力。

2.9盾构洞门圈封堵

为了保证到达端头不漏水，在盾构刀盘推到围护桩时，在安装环后3环注双液浆，进行堵水，待洞口水堵住后，盾构推出隧道。盾构推出隧道后，根据到达时掘进出碴情况，组织人员在到达站端头进行钻孔跟踪注浆，防止地表沉降。

经过上述施工措施，盾构到达掘进过程中未出现涌水涌砂现象，根据监测数据显示，地面沉降可控，地面稳定，保证了盾构到达掘进时施工安全，盾构到达掘进效果见图4。

图4盾构到达效果图

3加强地面监测

盾构到达掘进施工期间，除对地面及井下进行日常监控巡视外，必须进行地面环境沉降监测，监测数据准确及时的反馈是指导盾构施工参数优化调整的先决条件，是掌握地面或建筑物沉降等情况的重要环节。

4施工总结

4.1富水砂卵石地层到达施工对到达范围加固有着极高的要求，主要是通过降水、地面注浆加固、洞门大管棚注浆加固、洞门二次加固来确保盾构洞门破除时的施工安全。在注浆时，应根据相关技术规范要求，合理控制注浆压力、注浆量，确保盾构到达掘进段地层的稳定性。

4.2洞门圈内植筋喷砼加固时，应严格控制配筋数量及喷浆厚度施工质量，喷砼时按照相关工艺和方法，确保混凝土密实，满足厚度要求。

4.3应严格控制掘进参数，控制出渣量，并及时进行补充注浆，防止地面出现沉降。

4.4盾构机到达接收基座上后，应立即对洞门采用注双液浆及地面补注浆等措施进行封堵，防止洞门漏水引起涌水涌砂，导致地面坍塌。

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