1 引言
盾構法施工的隧道工程有70%以上的事故發生在盾構始發與(yu) 到達過程中，是盾構法隧道工程施工的主要風險之一。盾構始發與(yu) 到達階段高發事故風險點主要為(wei) 洞門鑿除時工作井外土體(ti) 坍塌、湧入，以及盾構在始發與(yu) 到達施工過程中洞圈發生湧土、湧水風險。通常在洞門鑿除前應對工作井外土體(ti) 加固效果進行確認，並在洞圈間隙采取密封止水（土）措施，以避免洞門鑿除及盾構始發與(yu) 到達過程中發生湧土滲漏風險。傳(chuan) 統的工作井外土體(ti) 加固措施有降水法、注漿法、“旋噴樁+攪拌樁”、凍結法等，但有時受施工環境限製，工作井外往往不具備土體(ti) 加固條件，或影響土體(ti) 加固質量的因素較多，加固效果很難得到保證；盾構洞圈間隙密封措施主要有橡膠簾布（襪套）、環板、止水箱體(ti) 、盾尾刷、海綿（帶）、氣囊及凍結管等，但受盾構外形和複雜的米兰国际在线娱乐環境影響，盾構始發與(yu) 到達階段洞圈間隙湧土（水）事故仍然時有發生。近年來盾構始發與(yu) 到達施工中發生事故的照片如圖1所示。
圖1 盾構始發與(yu) 到達階段事故照片
針對盾構隧道始發與(yu) 到達的施工風險，通過對盾構米兰国际在线娱乐風險進行分析或評估，並總結多年來國內(nei) 外盾構始發與(yu) 到達施工的經驗和教訓，研發了在複雜環境下盾構到達整體(ti) 接收抗風險裝置，形成一套主動控製盾構到達施工風險的新技術。
2 盾構到達整體(ti) 接收抗風險裝置研發
2.1 基本工作原理簡介
盾構到達整體(ti) 接收抗風險裝置是基於(yu) 工作井內(nei) 外水土壓力平衡的理念，製造一個(ge) 直徑比盾構略大、長度比盾構略長的密閉鋼筒狀結構，與(yu) 洞門鋼環連接形成封閉體(ti) 係，通過向裝置內(nei) 注入水（或泥漿、土）等介質，形成平衡工作井外水土壓力的環境條件，盾構由井外通過洞圈推進進入整體(ti) 接收抗風險裝置內(nei) ，通過控製盾構推進速度、軸線與(yu) 排水量（或泥漿、土）等，平衡整體(ti) 抗風險裝置內(nei) 與(yu) 洞圈外水土壓力，從(cong) 而完成盾構安全到達施工。盾構到達整體(ti) 接收抗風險裝置工作原理如圖2所示。
圖2 盾構到達整體(ti) 接收抗風險裝置工作原理
2.2 盾構到達整體(ti) 接收工藝流程
根據盾構到達施工特點，製定盾構到達整體(ti) 接收施工工藝流程，確保地鐵盾構到達整體(ti) 接收施工順利實施。工藝流程主要分為(wei) 裝置安裝、壓力試驗及到達施工三個(ge) 階段，盾構到達整體(ti) 接收施工工藝流程如圖3所示。
針對盾構到達整體(ti) 接收抗風險裝置的工作原理及盾構到達施工的特點，周密分析和研究盾構到達整體(ti) 接收各關(guan) 鍵工序的配合及風險控製點，使盾構到達施工風險在可控之中。該項技術成功地應用於(yu) 杭州地鐵2號線錢江世紀城—江南風井盾構的到達施工中，並取得了預期的效果。
圖3 盾構到達整體(ti) 接收施工主要工藝流程
3 工程應用
3.1 工程簡介
杭州地鐵2號線一期工程錢江世紀城—錢江路站區間盾構從(cong) 錢江世紀城站始發穿越江南風井、錢塘江、江北風井至錢江路站。盾構直徑6.34m，管片外徑6.2m，內(nei) 徑5.5m，環寬1.2m。江南風井隧道縱坡為(wei) 28‰，盾構到達端盾構隧道的覆土深度為(wei) 18.72m，江南風井地下連續牆圍護結構厚度1.2m，地基加固采用井外隔水帷幕、降水井、φ850mm三軸攪拌樁和φ1200mm旋噴樁。盾構到達端隧道所處地層主要為(wei) ：③7黏質粉土夾砂質黏土、⑥2淤泥質黏土。南岸含水層厚度15.6～19.7m，南岸土層透水性中等，水量豐(feng) 富。江南風井盾構到達端地基加固示意圖如圖4所示。
圖4 江南風井盾構到達端地基加固示意圖
根據經驗，在杭州該區域砂性地層中，采用傳(chuan) 統的攪拌樁+旋噴樁技術加固土體(ti) ，質量控製難度大、加固效果很難保證，盾構始發與(yu) 到達施工時常出現洞門間隙湧水、湧砂等現象，嚴(yan) 重時導致工作井外地麵大量沉降。本次地鐵盾構到達整體(ti) 接收技術應用於(yu) 右線區間隧道江南風井中。
3.2 盾構到達整體(ti) 接收裝置設計
盾構到達整體(ti) 式接收裝置按照杭州地鐵2號線錢江世紀城—錢江路站區間江南風井盾構到達工程要求0.3MPa壓力設計，盾構到達整體(ti) 接收裝置鋼套筒主體(ti) 部分總長約11m，裝置共分為(wei) 5個(ge) 筒體(ti) 和1個(ge) 端板，每段筒體(ti) 和端板又分為(wei) 上、下兩(liang) 部分，由高強螺栓連接。裝置第一段筒體(ti) 為(wei) 過渡筒體(ti) ，保證裝置軸線與(yu) 隧道軸線坡度一致，其一端與(yu) 後方筒體(ti) 通過圓法蘭(lan) 螺栓連接，另一端與(yu) 洞門鋼環焊接固定。另裝置上安裝有排氣孔、排水孔、溢流閥、壓力表及施工預留孔等。
為(wei) 保持盾構到達整體(ti) 接收裝置的穩定，在裝置端封板上設置４根φ609mm×16mm預應力鋼管撐與(yu) ４根150mm×150mm的方管鋼限位支撐，中心設置φ300mm×12mm鋼管撐。此外在裝置兩(liang) 側(ce) 也施加水平支撐與(yu) 斜撐，裝置靠牆設置為(wei) 水平支撐，另一側(ce) 采用斜撐，防止裝置側(ce) 向位移。
3.3 盾構到達整體(ti) 接收施工
在進行盾構刀盤靠上工作井外圍護地牆的同時，實施井內(nei) 盾構整體(ti) 接收裝置的基座安裝。江南風井圍護地牆厚度為(wei) 1.2m，在盾構刀盤靠上地牆後，首先鑿除洞門地牆厚度約為(wei) 0.8m。待盾構整體(ti) 接收裝置安裝完畢後，對洞門地牆進行第二次鑿除。洞門鑿通後，開始往裝置裏灌水。根據設計，平衡水土壓力值為(wei) 0.3MPa，盾構到達前整體(ti) 裝置內(nei) 部初始壓力設定為(wei) 0.1MPa，隨著盾構逐步進入整體(ti) 接收裝置，裝置內(nei) 壓也隨之升高。通過控製盾構推進速度和整體(ti) 裝置水位管溢排水自動平衡洞門外水土壓力。盾構到達實施期間，對裝置內(nei) 壓、變形和端部封板後靠支撐軸力數據采取自動實時監測，反饋指導盾構到達風險控製施工。
在實時監測過程中發現，盾構推進速度決(jue) 定著裝置內(nei) 壓、變形和後靠支撐軸力參數的大小變化。分別對盾構推進速度40～70mm/min時裝置的各項參數監測，監測數據表明，盾構推進速度在70mm/min以內(nei) ，盾構整體(ti) 接收裝置變形小於(yu) 10mm，裝置內(nei) 壓控製在0.3MPa以內(nei) ，整體(ti) 接收抗風險裝置運行穩定，未出現過大變形與(yu) 應力突變。最後對盾構達到極限推進速度78mm/min時接收裝置的參數監測，裝置的最大變形為(wei) 8mm，支撐最大軸力為(wei) 260kN，盾構到達接收過程處於(yu) 安全和可控範圍。
盾構完全進入裝置後，通過洞門預留注漿管和管片注漿孔對洞門間隙進行封堵注漿，注漿封堵完成後，逐步排放裝置內(nei) 儲(chu) 水並觀察水位和內(nei) 壓的變化情況，確認洞門間隙封堵無誤，從(cong) 盾尾脫出最後一環管片，並進行洞門永久封堵、接收裝置和盾構拆除工作。盾構到達整體(ti) 接收裝置工程應用照片如圖5所示。
圖5 裝置工程應用照片
4 結語
從(cong) 應用結果來看，盾構到達整體(ti) 接收抗風險裝置起到了安全可控、規避施工風險的作用，驗證了其在複雜環境下應對盾構到達施工及抗風險能力，具有結構簡單、安裝及拆卸方便、可重複使用和適用性強等優(you) 點。目前，該項技術已在國內(nei) 多個(ge) 類似工程中得到應用，效果十分理想。
作者：魏林春
轉自：《盾構隧道科技》