4.6完善后-在富水粉砂地層中盾構(gòu)到達(dá)段施工技術(shù)

在富水粉砂地層中盾構(gòu)到達(dá)段施工技術(shù)【摘要】本文首先介紹了工程概況，然后介紹了盾構(gòu)到達(dá)施工程序以及盾構(gòu)到達(dá)的準(zhǔn)備工作，接著介紹了端頭加固范圍的確定，最后介紹了盾構(gòu)到達(dá)段施工以及盾構(gòu)到達(dá)施工要點。【關(guān)鍵詞】富水粉砂地層，盾構(gòu)到達(dá)段，施工技術(shù)一、前言與盾構(gòu)機(jī)始發(fā)一樣，盾構(gòu)機(jī)到達(dá)端頭同為盾構(gòu)施工重難點之一。而在很大程度上，地質(zhì)條件決定了其施工風(fēng)險的大小。尤其是在富水砂層段的施工難度更加的大。二、工程概況目前，各大城市都在大力發(fā)展軌道交通工程，盾構(gòu)到達(dá)施工出現(xiàn)的問題也有增多的趨勢，出現(xiàn)了各種險情，比如噴水、涌砂、地面坍塌、管線破裂、樓房倒塌、隧道下陷等事故，如何確保盾構(gòu)順利、安全地進(jìn)入到達(dá)井一直是業(yè)界關(guān)注的重點。蘇州軌道交通1號線土建I-TS-05標(biāo)土建工程塔園路站?濱河路站區(qū)間，濱河路站盾構(gòu)到達(dá)井處洞身穿越富水粉砂層，盾構(gòu)到達(dá)端頭地質(zhì)情況差，周邊建筑物、地下管線復(fù)雜，存在盾構(gòu)到達(dá)端頭加固范圍管線拆改困難、加固質(zhì)量和加固區(qū)長度難以保證等問題。區(qū)間全長1568．7單線米，起終點里程為DK6+190.600?DK6+974950,左線長均為784.35m,擬合管片環(huán)數(shù)653環(huán)。在DK6+502．496處設(shè)一處聯(lián)絡(luò)通道兼泵房。區(qū)間隧道自塔園路站始發(fā)向東至濱河路站，全程均為直線段，兩線路平行，線間距均為13.0m,線路埋深范圍8.9?13.5m,見圖1。本工程區(qū)間隧道采用兩臺小松PMX6340土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)施工。襯砌采用預(yù)制裝配式鋼筋混凝土襯砌拼裝而成，襯砌內(nèi)、外直徑分別為①5.50m和①6.20m,襯砌寬度1.2m。襯砌拼裝為錯縫拼裝。根據(jù)地質(zhì)資料，地層層序自上而下依次為：①3素填土層、③1粘土層、③2粉質(zhì)粘土層、④1粉土、④2粉砂、⑤3粉粘夾粉土、⑤4粉質(zhì)粘土、⑥1粘土、⑥2粘質(zhì)粘土、⑥3粘質(zhì)粘土、⑦粉質(zhì)粘土夾粉土、⑧1粉質(zhì)粘土。7度地震作用下，20m以內(nèi)淺分布的④1粉土、④2粉砂夾粉土層不存在液化趨勢。本區(qū)間端頭井處原地面標(biāo)高2.91m,實際地面標(biāo)高3.03m,隧道上部覆土

厚度9.508m,洞口處斷面穿越土層自上而下依次為④1粉土和④2粉砂層，其中粉砂層含量占72.6%。。根據(jù)地下水埋藏條件，將地下水分為孔隙潛水含水層、微承壓含水層及承壓含水層。潛水含水層主要由粘性土夾碎石和建筑垃圾組成，由于其顆粒級配不均勻，固結(jié)時間短，往往存在架空現(xiàn)象而形成孔隙，成為地下水的賦存空間，其透水性不均勻。據(jù)區(qū)域水文資料，蘇州市歷年最高潛水位標(biāo)高2.63m，最低潛水位標(biāo)高0.21m。微承壓水含水層由晚更新世沉積成因的土層組成，主要為④1粉土、④2粉砂層，為良好的賦水和透水地層。該含水層組埋深6?7m，厚度9.80?12.80m，為對隧道施工影響較大的含水層。承壓水含水層由⑦粉質(zhì)粘土夾粉土層組成，埋深較大（達(dá)32m以上），厚度2?7.40m,可塑狀，弱透水性，該層對隧道施工影響不大。塔園路站\6向方進(jìn)掘009.06一+9HU?掘進(jìn)方向右線線路中線96pgs+9N(lW鄧尉路塔園路站\6向方進(jìn)掘009.06一+9HU?掘進(jìn)方向右線線路中線96pgs+9N(lW鄧尉路3餅，一孔13m簡支板橋亜力式橋臺淺基礎(chǔ)，基底標(biāo)高一2.35一歸一009.06一+9NaW96PSS+9NC1儀圖1塔園路站~濱河路站區(qū)間線路走向圖吊出井端頭場地狹小，距離市政道路3m。周邊建筑物：北側(cè)為何山花園一幢6層居民樓，該樓平行于隧道走向方向樓體與隧道外輪廓距離15.36m,斜角段樓體位于車站基坑端頭井北側(cè);南側(cè)為濱河花苑一幢7層居民樓，該樓與隧道外輪廓距離9.31m，與車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平距離11.01m。盾構(gòu)到達(dá)端頭加固范圍內(nèi)受影響的管線有3條，管線拆改困難，造成加固質(zhì)量和水平長度難以保證。管線類型以及與隧道的關(guān)系詳見表1。表1盾構(gòu)到達(dá)端頭處管線調(diào)查表管線名稱材質(zhì)埋深管徑/mm平面位置關(guān)系燃?xì)忤T鐵現(xiàn)狀路面下2.2m150左線在640環(huán)位置與線路正交；右線在641-642環(huán)位置與線路斜交煤氣鑄鐵現(xiàn)狀路面下2.7m300右線642環(huán)位置與線路斜交，走向為平行與隧道往始發(fā)方向污水（W）栓現(xiàn)狀路面下4二m800左線在641環(huán)位置與線路正交；右線在643-645環(huán)位置與線路斜交三、盾構(gòu)到達(dá)施工程序盾構(gòu)到達(dá)按下列程序進(jìn)行：（1）洞門鑿除（2）接收基座（接收托架）安裝定位（3）洞門密封安裝（4）到達(dá)段掘進(jìn)（5）盾構(gòu)推上接收基座四、盾構(gòu)到達(dá)的準(zhǔn)備工作盾構(gòu)到達(dá)前應(yīng)做好下列工作：（1）制訂盾構(gòu)接收方案，包括到達(dá)掘進(jìn)、管片拼裝、壁后注漿、洞門外土體加固、洞門圍護(hù)拆除、洞門鋼環(huán)密封等工作的安排。（2）對盾構(gòu)接收井進(jìn)行驗收并做好接收盾構(gòu)的準(zhǔn)備工作。（3）盾構(gòu)到達(dá)前100m和50m時，必須對盾構(gòu)軸線進(jìn)行測量和進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整。五、端頭加固范圍的確定對于無水地層，盾構(gòu)始發(fā)與到達(dá)的端頭加固只需考慮端頭土體強(qiáng)度與穩(wěn)定性要求，而對于有水地層，端頭土體加固除了滿足強(qiáng)度與穩(wěn)定性以外，還要考慮盾構(gòu)幾何尺寸和滲透（止水）要求。盾構(gòu)始發(fā)和到達(dá)端頭加固的幾何尺寸主要是根據(jù)盾構(gòu)機(jī)主機(jī)的幾何構(gòu)造尺寸確定，加固范圍分為縱向加固范圍和橫向加固范圍兩種。根據(jù)端頭地層中是否存在有地下水，或地層中是否有補水來源，將盾構(gòu)始發(fā)與到達(dá)的加固范圍分為四種情況：盾構(gòu)無水始發(fā)、盾構(gòu)無水到達(dá)、盾構(gòu)有水始發(fā)、盾構(gòu)有水到達(dá)?？v向加固范圍通常為盾構(gòu)機(jī)主機(jī)長度，橫向加固范圍中，上部通?？紤]3米，左、右兩側(cè)一般為2米，底部可以不考慮加固。盾構(gòu)有水始發(fā)，在有水地層中，縱向加固范圍若小于盾構(gòu)機(jī)主機(jī)長度，加固區(qū)前方地層中的地下水和土體可能沿著盾殼和圍巖之間的空隙進(jìn)入盾構(gòu)工作井，引起透水、洞門塌方等工程事故?？偨Y(jié)工程實踐經(jīng)驗，通常采用縱向加固范圍為盾構(gòu)機(jī)主機(jī)長度加2~3倍的盾構(gòu)環(huán)管片的寬度，即L二盾構(gòu)主機(jī)長度+(2~3)B,橫向加固范圍中，上部及左、右兩側(cè)通常考慮3米，底部考慮2米。盾構(gòu)有水到達(dá)。由于盾構(gòu)設(shè)備自身構(gòu)造的原因，壁后同步注漿的漿液不可能完全填充盾構(gòu)外殼與地層之間的縫隙，當(dāng)?shù)貙又械叵滤裆钶^淺，隧道周圍地層中的地下水和砂土就會沿著盾構(gòu)外殼與地層間的縫隙進(jìn)入盾構(gòu)接收層，造成地層缺失，引發(fā)工程事故。因此，從滲透與堵水的角度考慮，避免透水和坍塌事故的發(fā)生，端頭土體的縱向加固范圍必須大于盾構(gòu)機(jī)主機(jī)的長度。同有水始發(fā)類似，縱向加固范圍為盾構(gòu)機(jī)主機(jī)長度加2~3倍的盾構(gòu)環(huán)管片的寬度，即L二盾構(gòu)主機(jī)長度+(2~3)B,橫向加固范圍中，上部及左、右兩側(cè)通?？紤]3米，底部考慮2米。鑒于盾構(gòu)始發(fā)與到達(dá)施工中，具體工況的不同以及地質(zhì)條件的差異性，還需有針對性的采取一些輔助工法配合，以降低工程實施的風(fēng)險，確保始發(fā)和到達(dá)的安全性。六、盾構(gòu)到達(dá)段施工1、盾構(gòu)穿過止水帷幕及止水帷幕注漿封堵盾構(gòu)到達(dá)井處的地墻厚度為80cm,車站內(nèi)襯墻厚度為80cm,洞門處預(yù)留鋼環(huán)內(nèi)徑為6.7m。三軸實際加固平面范圍：垂直于隧道軸線為隧道外輪廓左右各3ITI；平行于隧道軸線為車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)外6.58?7.10m。止水帷幕樁直徑80am,盾構(gòu)在穿越止水帷幕樁時不得開啟超挖刀。根據(jù)測量數(shù)據(jù)算出：隧道管片最終拼裝環(huán)數(shù)為652環(huán)，652環(huán)為帶預(yù)留環(huán)形鋼板的砼管片，管片前端距車站內(nèi)襯墻內(nèi)邊緣19.3cm；640環(huán)管片前端嵌入止水帷幕的外邊緣40cm；645環(huán)管片前端剛好嵌入三軸加固土體外邊緣。采用的小松盾構(gòu)機(jī)全長8.58m,刀尖長35cm，管片拼裝完成時有將近2環(huán)管片包在尾部盾殼內(nèi)。在完成643環(huán)掘進(jìn)后，停止盾構(gòu)推進(jìn)。在643環(huán)拼裝時施放全環(huán)面海棉條,之后在641環(huán)管片吊裝孔處壓注聚氨酯。待壓注完聚氨酯后2ih,打開吊裝孔檢查聚氨酯是否已經(jīng)遇水膨脹凝固，如果末膨脹凝固，則采取在管片頂部注入一定量水的措施,讓水和聚氨酯起反應(yīng),保證聚氨酯在管片后壁形成一道密實的環(huán)箍。聚氨酯環(huán)箍的作用是保護(hù)盾尾密封刷，對盾尾處管片后方的土體及填充漿液進(jìn)行隔離。完成聚氨酯環(huán)箍后，在640環(huán)壓注雙液漿。640環(huán)前端嵌入止水帷幕的外邊緣40cm，通過640環(huán)的雙液漿環(huán)箍和641的聚氨酯環(huán)箍，將盾構(gòu)機(jī)穿越止水帷幕時形成的通道進(jìn)行封堵，保證止水帷幕的封閉性，達(dá)到阻止外來水源、粉砂進(jìn)入端頭加固區(qū)的作用。2、加固區(qū)段掘進(jìn)、停機(jī)注聚氨酯在完成645環(huán)掘進(jìn)時，停止盾構(gòu)掘進(jìn)，此時盾構(gòu)機(jī)刀尖離洞門加固區(qū)外邊緣26.3cm,往盾構(gòu)機(jī)中盾外殼的超前注漿孔壓注聚氨酯。前盾出加固區(qū)至洞門簾布橡膠板包上盾構(gòu)外殼的有3In的距離，通過壓注聚氨酯在盾構(gòu)機(jī)中盾外殼與加固區(qū)土體間形成一道環(huán)箍,防止盾構(gòu)機(jī)外殼涌水通道的形成及擴(kuò)大,保證在3m距離范圍的推進(jìn)過程中不發(fā)生或減輕漏砂、漏水現(xiàn)象,確保盾構(gòu)到達(dá)的安全。3、洞門簾布橡膠板安裝及洞門鑿除盾構(gòu)在加固區(qū)內(nèi)停機(jī)后立即進(jìn)行簾布橡膠板的安裝,安裝完成后鑿除洞門處的車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)。鑿除順序從上往下,先鑿除外層鋼筋及混凝土,保留內(nèi)層迎土面鋼筋及混凝土保護(hù)層。4、盾構(gòu)前、中盾出加固區(qū)洞門鑿除后末發(fā)現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象,洞內(nèi)中具備出加固區(qū)條件后,將盾構(gòu)推進(jìn)至刀盤頂上圍護(hù)結(jié)構(gòu)迎土側(cè)鋼筋后,割除鋼筋后將盾構(gòu)推進(jìn)至649環(huán)停止推進(jìn),使尾盾及部分中盾留在加固區(qū)內(nèi)。5、洞內(nèi)雙液注漿封堵加固區(qū)內(nèi)通道盾構(gòu)推進(jìn)至649環(huán),此時前盾、中盾出加固區(qū)且洞門簾布橡膠板已包上盾構(gòu)外殼，尾盾處的注漿外包管距加固區(qū)邊緣約lm。為了保證盾構(gòu)機(jī)完全出洞脫離簾幕后安全,需將盾構(gòu)機(jī)穿越加固區(qū)時形成的通道進(jìn)行封堵。通過在加固區(qū)邊緣前的646、647環(huán)及后的645環(huán)管片吊裝孔內(nèi)壓注雙液漿，從而在加固區(qū)的外邊緣處的管片周圍形成一道雙液漿環(huán)箍，保證三軸攪拌加固區(qū)內(nèi)的封閉性，達(dá)到阻止外來水源、粉砂從管片與加固土體的縫隙涌人車站的作用，以確保盾構(gòu)機(jī)安全的脫離洞口、落上接收架。6、盾構(gòu)機(jī)完全出洞、洞口雙液注漿封堵完成洞內(nèi)雙液注漿封堵后，立即進(jìn)行盾構(gòu)的推進(jìn)及剩余管片的拼裝，直至盾構(gòu)完全落上接收架。盾構(gòu)完全出洞、脫離簾幕后，末出現(xiàn)漏水、漏砂現(xiàn)象。在盾構(gòu)到達(dá)的最后5環(huán)內(nèi)停止了同步注漿，為了填充盾構(gòu)與加固土體間的問隙及完全地隔斷加固土體與管片間的通道，需進(jìn)行洞門處雙液注漿封堵。封堵措施：用帶有注漿孔的弧形鋼板將洞圈鋼環(huán)和管片端面預(yù)埋鋼板焊接成一個整體，通過壓注雙液漿的方式，將洞門處的到達(dá)環(huán)與車站的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成一個整體；完成弧形鋼板注漿后，往洞內(nèi)到達(dá)段管片的吊裝孔和弧形鋼板的注漿孔壓注雙液漿，壓漿要分多次間隔注入，注漿中遵循先下部、后上部的原則，使加固的漿液逐漸向上擴(kuò)展，避免死角，待前期的漿液凝固收縮后最后進(jìn)行洞頂處的漿液壓注，以此達(dá)到將間隙填充密實的效果，保證加固區(qū)段的管片與加固區(qū)土體成為一個封閉的防水體系。通過以上措施保證了管片（隧道襯砌）的穩(wěn)定，有效防止隧道的變形，保證隧道結(jié)構(gòu)的安全。七、盾構(gòu)到達(dá)施工要點（1）盾構(gòu)到達(dá)前應(yīng)先檢查端頭土體的加固效果，確保加固質(zhì)量滿足要求。（2）做好貫通測量，并在盾構(gòu)貫通之前100m，50m兩次對盾構(gòu)姿態(tài)進(jìn)行人工復(fù)核測量，確保盾構(gòu)順利貫通。（3）及時對到達(dá)洞門位置及輪廓進(jìn)行復(fù)核測量，不滿足要求時及時對洞門輪廓進(jìn)行必要的的修整。（4）根據(jù)各項復(fù)測結(jié)果確定盾構(gòu)姿態(tài)控制方案并提前進(jìn)行盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整。（5）合理安排到達(dá)洞門鑿除計劃，確保洞門鑿除后不暴露過久，并針對洞門鑿除施工制訂專項施工方案。（6）盾構(gòu)接收基座的定位要精確，定位后應(yīng)固定牢固。（7）增加地表沉降監(jiān)測頻次，并及時反饋監(jiān)測結(jié)果指導(dǎo)施工。盾構(gòu)到站前要加強(qiáng)對車站結(jié)構(gòu)的觀察，并加強(qiáng)與施工現(xiàn)場的聯(lián)系。（8）為保證近洞管片的穩(wěn)定，盾構(gòu)貫通時需對近洞的10?15環(huán)管片作縱向的拉緊。（9）簾布橡膠內(nèi)側(cè)涂抹油脂，避免刀盤掛破影響密封效果。（10）在盾構(gòu)貫通后的安裝的幾環(huán)管片，一定要保證注漿及時、飽滿。（11）盾構(gòu)貫通后必要時對洞門進(jìn)行注漿堵水處理