浅析盾构接收横通道大断面开挖支护

张银

【摘 要】 随着经济的发展，城镇化脚步的加快推进，地铁建设日益重要。盾构已成为区间正线的首选，受地面管线、交通导改等影响有些盾构接收井不能设置在正线上方，需在横通道平移后侧位接收。本文针对盾构平移接收横通道双侧壁法开挖超大断面施工进行了探讨。

【关键词】 盾构横通道接收、大断面、双侧壁导坑

1、工程概况

某区间盾构接收段位于公路上方，地下主要管线较多，采用盾构到达在横通道接收后，从横通道平移至侧面盾构吊出井分解拆除。考虑盾构机整体平移，盾构接收井开挖断面达到15.6m，施工风险极大。盾构接收井基坑开挖尺寸为17.5m×12.3m，基坑深度为27.571m，横通道开挖断面尺寸为15.6×14.632（宽×高），通道采用双侧壁导坑法施工。

2、主要施工措施

2.1 马头门施工

（1）马头门施工前，进行洞口处地质注浆加固，马头门开洞时连立三榀钢格栅，并与切断的竖井围护桩钢筋焊接成整体。

（2）分部破除马头门处的围护桩

注浆完毕待土体稳固后，随即破除马头门处的围护桩，采取水钻先破除左上导洞断面的围护桩、并清渣，然后依照工序依次进行左上导洞的土体开挖，架立左上导洞马头门处首榀格栅，与桩体预留钢筋进行焊接并及时组装型钢临时支撑；待左上导洞掘进3～5m后，破除右上导洞断面围护桩，重复左上导洞施工过程。依照上述施工过程及横通双侧壁导坑法施工工序要求依次破除其余导洞断面的围护桩。

横通道断面破围护桩时，保留中间围护桩不破除，起到中央支撑作用，先破除两侧的围护桩，待两侧全部破除完毕后最后破除中央围护桩，及时架立马头门处的钢格栅及临时支撑，将第一榀钢格栅钢筋与围护桩预留的钢筋焊接在一起，及时喷射混凝土。马头门的格栅一定要架到位，务必保证横通道结构净空，并在马头门处采用三榀格栅密拼加固马头门。围护桩破除过程如下表2-1所示，每步具体破除位置如下表中第一列示意图所示：

2.2 横通道施工

2.2.1 横通道施工概述

根據设计图纸的结构形式，支护参数及所经围岩类别，采用双侧壁导坑法施工，横通道施工参数如表4-1。施工中严格贯彻“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤量测、早封闭”的方针。

开挖前，先沿横向通道拱圈施作超前小导管，并注浆加固围岩，环向间距根据地质状况控制在300mm之内，注入水泥浆，然后环行开挖左上导洞土体。采用环形导坑留核心土，以发挥掌子面的三维支撑作用，保证掌子面的稳定，其正面投影面积不少于左上导洞开挖面积的一半，初喷5cm厚混凝土，架钢格栅，挂网喷混凝土，为防止拱脚下沉，拱脚可放置钢板增大受力面。

2.2.2管棚施工

在竖井开挖至距横通道拱部下1.5m左右时（即竖井开挖至横通道第一层临时仰拱位置时），竖井按照横通道临时仰拱的做法，进行竖井临时封底。待竖井封底喷射混凝土达到强度后，进行横通道拱部管棚的施工。

2.2.2.1管棚设计要求

横通道管棚设计呈“拱”形分布，长度为37m。

（1）管棚规格：采用φ121×6mm无缝钢管，要求薄厚均匀。

（2）管棚连接采用矩形螺纹连接，焊接加强的方式。

（3）管棚间距300mm；管棚中心距暗挖初支结构外皮轮廓线为150mm。

（4）倾角：管棚走向与通道拱部平行。考虑大管棚采用的打设工艺首先要求能够保证足够的精度，不至因下垂进入开挖断面，同时也不能过度上抬。施工过程中依据具体情况可再做调整。

（5）注浆材料：1：1水泥砂浆浆液。

2.2.2.2管棚施工技术质量要求

（1）本工程质量标准按中华人民共和国国家标准，以及工程施工规范和技术说明，设计规定的标准执行。

（2）管位入口偏差应≤2cm。

（3）单根管棚打设的有效长度误差≤5cm。

（4）管棚打设偏斜误差向上应小于0.5%，并避免棚管向下偏斜至隧道开挖线以内。

（5）管棚打设采取间隔跳打的方式，每根棚管打设完后必须及时灌注水泥浆，并保证管外环状间隙浆液充填饱满。注浆量不小于理论值的1.2倍。

（6）为保证同一开挖段承载力，打设棚管同一截面内的接头数不超过管数的50%。

（7）做好施工记录，施工完毕进行测斜，并绘制每根棚管的走向，为后期开挖提供必要的数据。

2.2.2.3工艺流程

（1）钻孔流程

人员设备进场→平台搭设→通水、电→设备组装调试→管位复测→钻机定位（方位、仰俯角）→钻具组装、进孔→冲洗液循环→钻进→导向仪监测钻进偏斜状况→通过钻头出水口与鸭板位置与角度调整钻进方向（纠偏）→测斜（验证自然偏斜角度）→钻进→终孔

（2）注浆流程

浆液搅拌→储浆池→注浆泵→注浆管→注浆接头→棚管→钻头出水口→管外环状间隙→出气孔冒浆→注浆终止。如图10-2所示。

（3）注浆工艺控制

1）彻底冲洗钻孔，保持孔内均匀充满泥浆液；尽量减少孔内残余钻渣。

2）注浆要求：稳定、流畅、不得中断、连续注浆，孔口出水泥浆后，封住孔口，然后再加压注浆1-3次；（加压控制在0.4～0.6Mpa）。

3）注浆时，可根据孔内情况，来回旋转或拉动钻具，一边注浆一边放气，以保证管外“环状间隙”注浆饱满。

4）预先计算出注浆量，注浆时不得小于理论注浆量的1.2倍。

5）注浆浆液拟采用素水泥浆，其具有可灌性好、沉淀析水缓慢、渗透性较好，与砂、土层有较好的亲合力。易与周围土层、棚管形成整体结构性能。

2.2.2.4管棚实施控制关键要点

（1）棚管连接选择矩形扣，丝扣长度60mm。管材加工，单节长度采用定尺，通用棚管长度每节2.0m、3.0m或4.5m，具体加工计划严格按各个断面配管表定量加工。

（2）注浆浆液拟采用水泥砂浆，合理配置的水泥砂浆是我公司总结以往工程注浆经验，经过反复进行浆液配比试验，并经工程应用检验而成注浆浆液类型，其具有可灌性、沉淀析水缓慢、渗透性较好，与一般土层有较好的亲合力。易与周围土层、管棚形成整体的性质。另外混合浆灌注较有益于所选用施工工法的操作。

（3）棚管打设顺序为间隔跳打的原则，在施工中根据现场情况变化，可进行相应的调整。

（4）为了提高单步开挖段管棚的承载能力，相邻棚管接缝应错开，缝距≥1m为宜。

（5）设备组装前要进行逐一检查，保证其应有的完好率。

（6）根据现场条件，合理布局泥浆制作、循环系统、水泥浆制作、注浆系统等。

（7）电器设备、电缆（电线）要规范架设。

（8）施工前，技术人员对已预埋的套管管位、角度进行认真复测，误差超限者提请甲方共商妥善解决方案。

（9）开孔定位，调试角度必须由专人负责，并且做好复检，确保无误，其给定值要记录存档备查。

（10）为防止地面沉降，严格控制出（泥）沙量，始终保持回水（浆）量小于进水量。

（11）在施工中，根据对地层情况的了解，对技术参数进行适时调整。

（12）棚管打设终止后，立即注浆。其中水泥标号选用425#普通硅酸盐水泥。

（13）注浆泵压≤0.6MPa为宜。根据单孔孔内情况灵活控制泵压，孔内压力保持在0.4～0.6MPa范围内。

2.2.3小导管施工工艺

横通道开挖时超前预支护采用小导管注浆加固地层。采用DN32×3.25注浆小导管，小导管沿开挖轮廓线从格栅腹部穿过，环向间距30cm，小导管单根长均为2m，仰角及外插角10°～15°（角度过小影响下榀格栅的架设，极易造成侵限，角度过大，出现超挖现象严重），纵向间距每榀打设一排小导管。

横通道马头门采用双排超前小导管沿轮廓线范围布置，小导管环向间距按设计为0.3m，外插角5°～10°。

2.2.3.1横通道小导管结构型式和布置

小导管采用热轧钢管，长度为2m。注浆管一端做成尖形，另一端焊上铁箍。在距离铁箍0.5～1.0m处开始钻孔，钻孔沿管壁间隔150mm，呈梅花型布设，孔位互成90°，孔径6～8mm，见图10-3。

2.2.3.2注浆工艺参数

（1）注浆压力及注浆类型

注浆压力应根据地层致密程度决定，为0.2～0.5MPa。

粉细砂及细中砂层采用改性水玻璃浆，其它地层采用单液水泥浆。

（2）注浆材料及浆液配比

小导管注浆材料及配合比根据地质不同情况和要求采用以下几种：

1）改性水玻璃浆：配合比为硫酸：水玻璃=1∶1.8～1∶2.2，PH=3.1～3.5。

2）纯水泥浆：原材料为掺入10%微膨胀剂的普通水泥，水灰比0.45～0.6。

3）水泥-水玻璃双液浆：水泥采用32.5R普通硅酸盐水泥，水玻璃为35Be'。水泥浆液水灰比为1∶1～1∶1.2；水泥浆液与水玻璃体积比为1∶1。

（3）注浆数量

2.2.3.3注浆施工流程

注浆工艺见图10-4。

（1）打孔布管：小导管在打管前，按照设计要求放出小导管的位置。风钻作动力，用专用顶头将小导管顶入。小导管尾部置于钢架腹部，增加共同支护能力。小导管安装后用塑胶泥封堵导管外边的孔口。

（2）封面：注浆前，喷5～10cm厚混凝土封闭工作面，以防止漏浆。

（3）注浆：用KBF-50/70注浆机进行注浆，采用注浆量和注浆压力双控原则进行注浆时间的控制。

2.2.3.4注浆机具

小导管注浆机具设备表见表10-2。

2.2.3.5小导管注浆注意事项

（1）配制浆液时，操作工人戴胶手套、护目镜、防护帽，穿长筒胶鞋，不允许工人穿短袖上衣、短裤上班。

（2）注浆时，作业工人不准站在注浆口附近。

（3）发现压力表有异常情况时，停止注浆，查找故障。

（4）配制浆液即用即配，剩余浆液倒掉，并清洗储浆桶。

（5）每次注浆前，在现场做简易胶结试验，确定胶结时间和早期强度。

2.3 横通道双侧壁导坑法施工工序

横通道双侧壁导坑施工分为9导洞十步，具体过程详见下表3-1横通道施工流程。

竖井基坑及横通道开挖时应做好开挖与外运的协调，组织好运输车辆，并安排做好运输线路的调查，及时调整调度方案，使盾构接收井开挖如期完成，及时转入区间正线的施工，保证施工工期满足施工的要求。

2.4、监控量测

横通道的主要监测项目有：洞内外观察；净空收敛；拱顶下沉；地表下沉；临近建筑物、地下管线及构筑物的变形；侧向土压力；衬砌、钢架应力和底部隆起等内容。

3、结束语

双侧壁导坑法是比较成熟的施工工艺，具有较高的安全性。盾构侧位接收，能较好的解决将盾构接收区间上方交通和管线问题，减少地铁施工与地面交通和管线的矛盾，产生较好的社会和经济效益，同时减少交通导改和管线改移的费用和时间，为盾构施工创造有利条件。

参考文献

[1] 轨道交通《隧道工程施工质量验收标准》

[2] 《建筑基坑支护技术规程》

[3] 《地铁工程监控量测技术规程》（DB11/490-2007）

[4] 现状施工环境并结合我单位可以调用投入的施工队伍、机械设备等资源

[5] 《北京市市政工程施工安全操作规程》（DBJ01-56-2001）

[6] 北京市施工现场管理标准和安全、文明施工的有關规定