薛宏平（上海地鐵咨詢監(jiān)理科技有限公司，上海 200032）

盾構(gòu)到達(dá)接收是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)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(jìn)行加固處理，由于本工程位于長江入?？诩包S海之濱的南通，我間主要穿越土層為：3-2 粉砂、3-3 砂質(zhì)粉土夾粉砂、3-3 j 砂質(zhì)粉土與粉質(zhì)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(dòng)有影響。該富水砂層中采用水泥系加固無法達(dá)到預(yù)期效果，在常規(guī)接收過程中易出現(xiàn)洞門突涌等險(xiǎn)兆事件，為規(guī)避盾構(gòu)接收風(fēng)險(xiǎn)，采用鋼套筒接收為主，洞門加固為輔的方式進(jìn)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(gè)大于盾體尺寸且能抵抗水土壓力的密閉空間，盾構(gòu)機(jī)這個(gè)空間內(nèi)完成接收，達(dá)到工程風(fēng)險(xiǎn)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(shè)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(tái)土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)，盾構(gòu)機(jī)在城港路站小里程端頭上、下行線下井組裝、始發(fā)，掘進(jìn)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(zhì)粉土夾粉砂、3-3j砂質(zhì)粉土與粉質(zhì)黏土互層、3-3 砂質(zhì)粉土夾粉砂。

我間隧道到達(dá)端（深南路站）地層為 3-2 粉砂層，上覆土層為 3-1 砂質(zhì)粉土夾粉砂層。盾構(gòu)到達(dá)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(cè)設(shè)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(shè) 6 口 φ 650 mm 降水井，再加 2 口觀測井。加固我土體加固強(qiáng)度指標(biāo)無側(cè)限抗壓強(qiáng)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(shí)踐中，局部未能達(dá)到預(yù)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(gòu)接收有洞門突涌的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)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(jìn)行盾構(gòu)機(jī)的接收作業(yè)。

2 鋼套筒接收的基本原理及總體方案

結(jié)合盾構(gòu)機(jī)及接收工作井尺寸，由專業(yè)單位設(shè)計(jì)并加工鋼套箱，目前國內(nèi)盾構(gòu)鋼套箱的設(shè)計(jì)及加工技術(shù)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(jìn)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(gè)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(gòu)刀盤的推力，同時(shí)利用鋼套筒的密閉性能使得盾構(gòu)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(jìn)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(fēng)險(xiǎn)事件，達(dá)到安全接收的目的，同時(shí)鋼套筒具有安拆方便、重復(fù)使用的優(yōu)勢。

具體實(shí)施鋼套筒盾構(gòu)接收總體方案是在盾構(gòu)機(jī)到達(dá)接收井時(shí)，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(gòu)刀盤掌子面的水源。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)到刀盤進(jìn)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(biāo)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(gòu)機(jī)按接收方案推進(jìn)；在此推進(jìn)過程中，拖出盾尾的管片除了同步注漿外，要進(jìn)行二次注漿，持續(xù)推進(jìn)直至盾體全部進(jìn)到鋼套筒內(nèi)，在盾構(gòu)機(jī)尾刷脫出洞門鋼環(huán)時(shí)停止推進(jìn)，開始進(jìn)行洞門封堵，封堵完成后開始排空土倉，頂推盾構(gòu)機(jī)直至盾構(gòu)機(jī)主機(jī)完全推進(jìn)到位后，開始鋼套筒拆除及盾構(gòu)機(jī)吊拆。

3 鋼套筒施工

3.1 鋼套筒下井安裝

（1）鋼套筒進(jìn)場后要進(jìn)行驗(yàn)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(jìn)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(yàn)收盾構(gòu)進(jìn)洞接收的中心線，鋼套筒的軸線與其重合。

（3）反力撐的預(yù)埋鐵板宜在結(jié)構(gòu)施工時(shí)進(jìn)行預(yù)埋，若結(jié)構(gòu)已完亦可在接收底板上化學(xué)植筋預(yù)埋，其應(yīng)能承受盾構(gòu)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(jié)構(gòu)或橫梁進(jìn)行水平推移，每節(jié)鋼套筒通過8.8級高強(qiáng)螺栓連接，并壓緊橡膠密封墊達(dá)到整個(gè)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(zhì)量問題造成漏水而達(dá)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(kuò)大焊接的裂縫，造成盾構(gòu)接收失敗，要嚴(yán)格檢查過渡環(huán)的焊接質(zhì)量以及補(bǔ)強(qiáng)措施。

3.3 反力架安裝

盾構(gòu)接收反力架設(shè)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(yù)埋鋼板（植筋）上，反力架底部與車站底部預(yù)埋件（植筋）焊接牢固。

反力架就位后，采用 400 t 千斤頂沿盾構(gòu)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(shí)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(shí)并且焊接牢固，無間隙。一般反力架上部支撐點(diǎn)的力偏小，可在車站結(jié)構(gòu)中板位置設(shè)置水平支撐。

反力架安裝完畢后，要對鋼套筒兩側(cè)設(shè)置水平支撐以及抗扭轉(zhuǎn)的措施，確保盾構(gòu)進(jìn)入鋼套筒內(nèi)時(shí)筒體的穩(wěn)定性。

2.4 鋼套筒密封性檢查

盾構(gòu)接收前還需要對就位的鋼套筒進(jìn)行耐壓檢測，對鋼套筒內(nèi)進(jìn)行注水，在注水過程中若出現(xiàn)滲漏應(yīng)立即進(jìn)行補(bǔ)焊或緊固措施，加壓應(yīng)分步實(shí)施：單次加壓 0.02～0.04 MPa，加壓后觀測時(shí)間 10～15 min；累計(jì)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(dá)到接收要求，對于接收位置較深的盾構(gòu)機(jī)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(biāo)記，能通過緊固螺栓解決的當(dāng)即緊固，需補(bǔ)焊的待泄壓后進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，但補(bǔ)強(qiáng)后仍應(yīng)該再次進(jìn)行耐壓的檢測。

2.5 澆筑砂漿基座

本項(xiàng)目盾構(gòu)機(jī)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(gòu)機(jī)接收，用 C20混凝土延鋼套筒底部鋪設(shè)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(dāng)盾構(gòu)機(jī)刀盤到達(dá)地連墻后，要停機(jī)進(jìn)行洞門鑿除，洞門共分三次進(jìn)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(guān)閉底部艙門，通過鋼套筒頂部的預(yù)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(shí)無空隙，在用渣土填充后，補(bǔ)填同步注漿漿液，確保密實(shí)，已達(dá)到接收時(shí)水土壓力在。

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

（2）盾構(gòu)機(jī)接收段掘進(jìn)（以本案例我間下行線為例，共計(jì) 948 環(huán)）

盾構(gòu)到達(dá)段施工主要分為三個(gè)階段，主要是第一階段盾構(gòu)掘進(jìn)至加固體段、第二階段盾構(gòu)穿越加固體段、第三階段為刀盤進(jìn)入鋼套筒段。

第一階段掘進(jìn)。刀盤掘進(jìn)至 920 環(huán)時(shí)，隧道拱頂埋深約 11 m，刀盤距加固體約 20 環(huán)，該階段推進(jìn)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(zhuǎn)速控制住 1 rmp，低速推進(jìn)；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(jìn)。刀盤進(jìn)入加固我時(shí)盾構(gòu)機(jī)參數(shù)：刀盤掘進(jìn)至 940 環(huán)，推進(jìn)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(zhuǎn)速，控制在 0.8～1 rmp；同時(shí)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(jìn)。盾構(gòu)刀盤進(jìn)入鋼套筒時(shí)掘進(jìn)參數(shù)：推進(jìn)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(gòu)機(jī)進(jìn)入鋼套筒后，需掘進(jìn)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(gòu)機(jī)向前推進(jìn)，在盾尾距離洞門鋼環(huán) 70 cm，到達(dá)停機(jī)位。

2.3 洞門封堵注漿

(1)環(huán)箍作業(yè)。在盾構(gòu)機(jī)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(shí)際根據(jù)推進(jìn)情況進(jìn)行交底補(bǔ)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(gòu)機(jī)完全進(jìn)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(yù)留注漿孔進(jìn)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(jìn)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(jié)構(gòu)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(jié)束后半小時(shí)，盾構(gòu)機(jī)需向前按 3～5 mm/min 速度向前推進(jìn)，防止盾尾被雙液漿固結(jié)。

第三次在 941～947 環(huán)之間反復(fù)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(dá)停機(jī)位置，在洞門封堵完成后，通過螺機(jī)進(jìn)一步清空土倉內(nèi)的渣土，同時(shí)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(yīng)壓力歸零，作業(yè)人員可通過人倉觀察確認(rèn)洞門封閉效果，也可以打開鋼套筒過渡環(huán)上預(yù)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(guān)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(shí)分 20 cm 寬、50 cm長小塊割除；割除后及時(shí)用扇形鋼板將洞門鋼環(huán)與進(jìn)洞環(huán)背負(fù)的鋼板進(jìn)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(jìn)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(shí)用棉紗進(jìn)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(jié) 語

類似于本地我砂性土地層，透水性高，地下水補(bǔ)給充沛的特點(diǎn)，地層端頭加固質(zhì)量存在缺陷較為普遍，在地層水泥系加固的基礎(chǔ)上進(jìn)一步采用鋼套筒接收盾構(gòu)，利用鋼套筒的密閉性能使得盾構(gòu)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(jìn)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(fēng)險(xiǎn)事件，達(dá)到安全接收的目的，同時(shí)鋼套筒具有安拆方便、重復(fù)使用的優(yōu)勢。