天津地铁6号线西青道站—南运河站区间盾构到达接收措施失效处理实例

李 海， 朱长松

(中铁隧道股份有限公司， 河南 郑州 450003)

天津地铁6号线西青道站—南运河站区间盾构到达接收措施失效处理实例

李 海， 朱长松*

(中铁隧道股份有限公司， 河南 郑州 450003)

为解决盾构出洞接收时洞门漏水、漏浆影响盾构正常出洞的问题，以天津地铁6号线西青道站—南运河站区间盾构出洞施工中洞门漏水为例,通过采取明洞填充、隧道内注浆、盾壳开孔对洞门主体结构注聚氨酯、洞门冻结等应急措施确保了盾构顺利出洞。工程实践证明，以上方法对封堵泄漏水路溶腔等十分有效。

土压平衡盾构； 盾构接收； 接收井漏水； 堵漏

0 引言

盾构出洞施工是隧道盾构掘进的关键节点之一，同时也是盾构隧道施工的事故多发阶段。盾构出洞施工应确保地层的自稳性，保证盾构能按照设计路线出洞，防止管片移位、出洞段管片渗水等。以往盾构出洞主要采用旋喷桩对端头进行加固[1]、注浆及聚氨酯等进行填充[2-5]、端头冷冻加固[6-7]、钢套筒接收[8-9]等技术措施保证盾构接收的安全，但在盾构接收过程中往往会因为各种问题导致洞门冷冻、接收明洞等措施失效，从而带来风险[10-13]；且以上研究有一部分是以预防为主，另有一部分涉及到接收漏水时洞内注聚氨酯或双液浆进行洞内堵漏，但未有对接收明洞长时间(4 h左右)股状涌水条件下，采用洞内外同时处理、中盾及盾尾壳体开孔注浆等多种手段、综合性的应急处理措施。本文以天津地铁6号线区间土压平衡盾构接收时洞门漏水为实例，分析盾构出洞时洞门冷冻体及接收箱体失效情况下盾构安全出洞的综合应急措施，并给出洞内外堵漏的措施及检验堵漏效果的方法、盾壳开孔的位置分布及其开孔注意事项、堵漏结束后盾构推进的注意事项等。

1 接收措施背景介绍

天津地铁6号线西青道站—南运河站区间全长2 325 m(左线1 152 m、右线1 173 m)，采用2台盾构先后从南运河站始发，推进至西青道站。工程采用土压平衡盾构施工，开挖直径为6 400 mm。区间覆土厚度为11～21 m。盾构接收端西青道站目前已完成车站主体结构施工，结构顶板已完成封闭，且顶板上部为西青道下沉隧道，隧道净高5.26 m，下沉隧道为箱体结构。西青道隧道为天津快速路入口之一，是天津公路交通枢纽，日常车流量大，交通繁忙。盾构接收端地面及地下结构情况见图1。西青道站接收端地质从上到下依次为⑥3粉土、 ⑥4粉质黏土、⑦粉质黏土层、⑧1粉质黏土层、⑧2-1粉土层、⑧2-2粉砂层、⑨1粉质黏土层、⑨2-2粉砂层。隧道范围内地层主要为⑧2-1粉土层、⑧2-2粉砂层，该地层主要为弱透水性地层。

(a) 地面情况

(b) 地下结构(单位： mm)

Fig. 1 Circumstances on the ground and underground structure at shield receiving section

为了确保接收安全，本次接收盾尾将预留在区间隧道内,接收端采用“站内水平注浆和冷冻加固+明洞接收”的方式进行接收。即： 冷冻前从接收端洞门均匀开孔对隧道内外圈进行大面积水平注浆，封闭地下水暗流；之后对洞门进行盐水冷冻加固，防止盾构出洞时漏水；冷冻完成后，清理洞门立模支护，做一个包裹洞门的混凝土箱体，并向箱体内灌筑砂浆，待砂浆凝固后，箱体与隧道成为一体，间接将盾构可掘进长度延长，进一步防止盾构出洞时漏水，此砂浆箱体即为接收明洞。由于沿接收端隧道轴向直径6 m范围内存在冷冻加固，故未进行降水施工，在此环境下左线盾构掘进至955环时洞门冷冻体和接收明洞突然失效，明洞顶板和冷冻管交接处出现2处股状出水。

2 接收措施失效分析

本次盾构接收措施失效具体表现为盾构掘进至955环时明洞顶板和冷冻管交接处出现2处股状出水，见图2。经研究，得出出水的主要原因有： 1)拔出内圈冷冻管后，冷冻温度测量仅靠外圈回水温度检测，不能保证温度测量的准确性，冷冻温度控制存在一定偏差； 2)由于盾构此时处在冷冻强加固区内，盾构推进时推力大、速度慢，故在拔出内侧冷冻管的情况下盾构于冷冻体中掘进4 d，在这期间由于盾构本身的温度比冷冻体高近40 ℃，使得包裹盾构的冷冻体和盾构壳体之间形成溶腔，从而出现过水通道； 3)当时正值夏天，明洞内回填砂浆的温度比较高，回填砂浆和地连墙及车站内部冷冻体同时接触，使得冷冻体和地连墙出现溶腔，从而形成过水通道。由于明洞及地连墙与内衬墙破除处的上层砂浆填充不密实，使地连墙及内衬墙于盾构上半部分出现过水通道，如图2所示。

红色代表过水通道。

图2 过水通道示意图(单位： mm)

Fig. 2 Sketch diagram of water passage (mm)

3 盾体接收措施失效后的应急方案及其指标

3.1 盾构接收措施失效的应急处置方案

当发现既有盾构接收措施失效后，采取了以下应急方案： 1)封堵明洞结构渗漏处，反压混凝土； 2)探孔检漏； 3)在管片、盾体及明洞结构内注浆； 4)继续冻结。

3.2 应急方案指标

1)对明洞结构、明洞与车站结构之间的结合部位进行检查，对有渗漏部位注入聚氨酯进行封闭，之后进行混凝土反压。在明洞上部开孔进行注浆，开孔位置如图3和图4所示，双液浆注入量不小于38 m3，聚氨酯注入量不小于1 200 kg，确保明洞结构、明洞与车站结构之间的结合部位无渗漏。

图3 钻孔注浆位置平面图(单位： mm)

图4 钻孔注浆位置剖面图(单位： mm)

2)探孔检漏时，在明洞侧墙上共开5个检漏孔，开孔位置如图5所示。根据这些检漏孔每天的漏水量来判断后方是否有地下水流入明洞内，待判断后方无漏水或个别孔流量小于1～1.2 L/min的清水时，再进行明洞内充填注浆。

图5 明洞侧墙开孔位置(单位： mm)

3)隧道内及洞门主体结构注浆方案控制指标如下： ①通过管片吊装孔对隧道进行径向注浆，注浆范围为盾尾后倒数第1环至第15环(954—940环)，先浅孔注双液浆，后深孔注单液浆。注浆完毕后，开孔检查(开孔深度为管片背后100 mm)，保证无渗漏水。由于深层注浆可能会破坏冻结壁和冻结管道，所以对冻结区域内管片背后不进行深层注浆。洞内注双液浆的区域如图6所示。洞内注浆量统计如图7所示。②通过盾体开孔(开孔位置如图8和图9所示)，对盾体段用聚氨酯进行径向注浆。盾尾开孔时应先安装球阀，再利用磁力钻从球阀内切割形成注浆孔，以防盾体开孔后漏水无法处理。其中，盾尾开孔位置距离冻结壁和地连墙交接处0.5 m，填充物主要注向隧道内；中体开孔位置距离冻结壁和地连墙交接处0.35 m，填充物主要注向地连墙及主体结构内。这样可以从地连墙的两面同时封堵地下水。

图6 洞内注双液浆区域(单位： mm)

图7 洞内注浆量统计

4)继续冻结。保护好目前剩余周圈冻结管，继续实施维护冻结，并检测冷冻管回水温度，保证温度恒定。

通过采取以上4种应急处置方案，在明洞观察孔和反压混凝土持续无水渗出、洞内管片开孔检查持续无水渗出、洞口外圈盐水冷冻管回水温度恒定时，即可恢复掘进。

4 应急处置方案效果

采取以上措施后，以低速向前推进100 mm后停机，逐个打开球阀检查漏水情况，发现无渗漏水发生，同时明洞上检测孔亦无明显变化。重复以上流程，直至断开盾尾铰接，将主机与盾尾分离，期间各检测孔均无变化。

1)盾尾开孔位置距离冻结壁和地连墙交接处0.5 m； 2)中体开孔位置距离冻结壁和地连墙交接处0.35 m。

图8 盾体开孔位置纵剖面图(单位： mm)

Fig. 8 Longitudinal profile showing open cut on shield body (mm)

内圈为中盾12个孔； 外圈为盾尾12个孔。

图9 盾体开孔位置横剖面图

Fig. 9 Horizontal profile showing open cut on shield body

5 结论与讨论

本次盾构接收措施失效是由于盾构在进入冷冻区后盾构推进速度慢、盾体内外温差大所致。一方面，过长的推进时间造成包裹盾构的冷冻体在盾构壳体处出现溶腔，从而形成过水通道；另一方面，冷冻管的保护层未剥离直接浇筑在混凝土内，形成了漏水通道。二者综合作用，导致既有盾构接收措施失效。

在接收措施失效后，综合采取明洞结构渗漏处封堵及混凝土反压、探孔检漏、管片和盾体及明洞结构内注浆、继续冻结等应急处置方案，很好地封堵了泄漏水路溶腔等，从而确保盾构顺利恢复推进、出洞。

相对于正常情况下盾构出洞失效后的解决措施，本文给出了更为极端环境下盾构出洞措施失效的解决方法。其不足之处在于，本文所讨论的盾构出洞措施是明洞加冷冻的接收方式，可为出洞降水及地层加固的接收形式提供一定参考，但并不能完全适用。

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Countermeasures for Failure of Shield Receiving of Xiqingdao Station-Nanyunhe Station Section on Line No. 6 of Tianjin Metro

LI Hai, ZHU Changsong*

(China Railway Tunnel Stock Co., Ltd., Zhengzhou 450003, Henan, China)

The stopping of water leakage and slurry leakage of shield receiving shaft are very important and difficult. A series of technologies, i.e. filling of open-cut tunnel, grouting in tunnel, polyurethane filling for main tunnel structure and tunnel portal freezing, have been adopted in water leakage stopping of shield receiving shaft of Xiqingdao Station-Nanyunhe Station section on Line No. 6 of Tianjin Metro. The construction results show that the above-mentioned technologies are feasible and effective.

earth pressure balance shield; shield receiving; water leakage of shield receiving shaft; water leakage stopping

2016-02-01；

2016-07-18

李海(1982—)，男，甘肃兰州人，2007年毕业于兰州交通大学，工业工程专业，本科，工程师，从事隧道及地下工程建设及设备管理工作。E-mail: 240269146@qq.com。*通讯作者： 朱长松， E-mail: zcs767@163.com。

10.3973/j.issn.1672-741X.2016.12.016

U 455

B

1672-741X(2016)12-1512-05