红砂岩地层盾构隧道箱体接收施工技术

薛宏伟

摘 要：盾构接收工艺随着盾构掘进技术的发展，施工工艺逐渐成熟，由橡胶帘布密封接收到盾构二次接收技术，然后到钢套筒接收技术，接收过程更加安全，本文介绍一种盾构隧道箱体接收施工技术，通过采用箱体接收技术，达到了降低盾构接收风险的目的，保证了安全顺利的接收，为今后类似工程提供借鉴。

关键词：红砂岩地层；盾构接收；箱体施工

中图分类号：U231.3 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）21-0194-02

1 前 言

兰州轨道交通1号线盘旋路站～五里铺站区间接收端头周边环境复杂，接收端头地质主要为富水红砂岩层，遇水易软化，稳定性极差，强度低，经过参建各方多方案比选，采用WSS注浆加固端头地层达到了端头止水及稳固地层的效果，配以箱体接收可保持盾构机在土压平衡模式下接收，同时规避了洞门涌水涌砂造成地面坍塌、管线断裂以及淹没车站等风险。保证了盾构接收的安全，并取得了令人满意的效果。

2 工程概况及地质情况

兰州轨道交通1号线盘旋路站～五里铺站盾构区间左线线路长1025.431m，右线线路长982.312m。区间地貌单元属黄河一级阶地，地层自上而下分别为人工填土（Q4ml），冲积（Q4al）黄土状土，卵石及第三系古新统砂岩（E1-2）。区间地下水为第四系松散空隙潜水，水位埋深5.8～8.0m。区间隧道穿越第三系古新统砂岩（E1-2），棕红色，饱和，密实，细粒结构，层状构造，成岩作用差，遇水易软化，暴露地表易风化，经扰动后的红山岩层存在诸多裂隙与上部卵石层水路连通，稳定性极差。

3 施工原理

箱体接收主要在盾构尚未到达接收端头前预先对接收区域进行垂直WSS注浆加固，形成封闭止水胶圈，达到稳固地层的效果。同时在接收井内施工密闭的混凝土箱体，通过预留洞口对筒体内进行砂浆填充，盾构机在密闭的箱体内进行接收，经隧道内封堵无渗漏后，拆除箱体结构，盾构机解体吊出。

箱体接收的施工流程见图1。

4 盾构接收准备工作

4.1 WSS注浆加固端头地层

4.1.1 注浆范围

注浆钻孔为垂直竖向钻孔，钻孔深度为隧道底部外轮廓线下部3m，注浆范围为隧道结构外轮廓线上、下、左、右各3m，扩散半径按2m考虑，形成密封止水胶圈，同时固结地层。

4.1.2 注 浆

采用水泥+水玻璃双液浆（+化学浆液），水泥标号P.O42.5，水玻璃波美度。

35～40°，水泥浆的水灰比为1：1，水玻璃稀释比例按照体积比水玻璃：水=1：1，水泥浆与水玻璃比例按照体积比1：1。最初注浆可按此配比注浆，可现场调整水玻璃与水的比例，控制初凝时间控制在10～20s，有效的降低红砂岩层的渗透系数。

4.2 导台施工

导台设计长度11.8m，宽度4m，高度为车站底板与洞门钢环板内边最低点净距+10cm，洞门钢环板底部60°，导台施工应考虑盾构机拆机时的预埋钢板埋设，钢板厚20mm，预埋件定位采用？准20钢筋与底板植筋锚固。

4.3 箱体施工技术

箱体结构按临时结构进行设计，盾构接收完成后进行凿除，凿除时应做好对既有结构的保护，箱体结构与侧墙、底板侧墙间采用植筋连接，同时避开板纵梁，植筋应满足相关规程规范要求，受力筋满足锚固长度后方可截断。

箱体结构墙厚500mm，钢筋双排分布，横排和竖排筋均采用？准20钢筋，间距20cm，保护层厚度40mm。箱体结构与车站结构侧墙、底板及顶板连接处均采用植筋处理，植筋长度不小于20cm。箱体结构侧墙四周采用三角斜墙，保证箱体的稳定性，三角斜墙厚度及配筋设计同箱体侧墙，竖排筋与底板植筋处理，横排筋与三角形长边平行（即与地面呈45°夹角分布），与侧墙同时浇筑。

4.4 箱体回填施工

箱体回填在箱体强度达到使用要求后立即进行，回填材料为流塑性较好的砂体。自地面以拉土车自卸，自箱体顶板预留检查孔经加工的钢漏斗流入箱体空间内的方式，进行回填施工。现场回填分为左、右两套，回填应连续进行，回填过程中及时注意箱体结构及另一侧洞门的变化状态，回填完毕后立即用预制好的钢盖板封死箱体顶板预留检查孔。

5 接收施工技术

5.1 盾构接收施工

在到达端掘进时，安排专人对盾构机的出土量、土仓压力等掘进参数以及地表沉降等监测数据进行统计、分析，及时反馈至盾构机司机。在进入箱体后的宜采用管片拼装模式掘进，降低推进速度，严格控制推力；密切观察箱体顶部的情况，一旦发现变形量超量或有渗漏时，必须立即停止掘进，及时采取补救措施。

掘进过程中根据箱体顶部安装的压力表的读数，及时调整推进压力，避免推进压力过大，造成箱体破坏，出现渗漏状况，压力过大时，打开预埋在箱体上的排浆球阀，进行卸压。

在掘进完成后，必须拼装一环负环，并确保盾尾完全脱离洞门钢环。打开箱体底部的排浆管，排出剩余的浆液，并检查箱体的漏浆情况；盾构机掘进至指定位置并完成洞门密封后，在刀盘不转情况下，出空舱内回填物。

5.2 箱体拆除与洞门封堵

盾构机进入车站并完成盾尾注浆后，通过箱体顶板上预留的检查孔检查箱体内水压，若水压较大，则说明车站端头预埋钢环与盾构管片间存在渗漏，应进行补充注浆。注浆完毕再次进行检查，直至土体内不再出现渗流，方可破除箱体结构进行后续作业。

当检查无漏水后，可以通过人工或挖机对箱体进行清理，当箱体结构通过人工破除后，采用挖机及时对回填砂浆进行清理。挖土至洞圈上方时，改为人工清理洞圈附近的凝固土体，逐层下挖，当发现有水漏出时，采用快干水泥进行封堵，并配合洞门钢板的封堵，直至整个洞圈封堵完毕。

5.3 测量监测施工

盾构机到达掘进过程中应加大测量频率，并复核控制点，确保盾构机到达的姿态正确，盾构机在进入箱体内，要注意姿态控制，进入箱体时姿态控制必须以实际测量的箱体内中心线为准，严格控制盾构机姿态，要求中心线偏差控制在±10mm之内。

在盾构机到达前布置监测点，在端头连续墙、地面及周围建筑物布置沉降观测点、围护结构及箱体、洞门周围布置形变监测点。并测量初始值，盾构机到达过程中每天测量2次，若变形较大，增加测量频率，及时将数据反馈至盾构司机。进箱体过程中，设专人观测箱体的稳定、变形情况，发现异常情况立即停机处理。

6 施工效果

盾构机掘进过程中，当盾构刀盘进入围护桩范围内（盾构接收范围内围护桩采用玻璃纤维筋），掘进期间频繁出现扭矩过大的情况，为防止刀盘卡死，在扭矩大于4MN·m时主动停止推进，刀盘持续正常转动，待扭矩降低后继续掘进。

本次盾构接收过程中，地面监测数据稳定，箱体未出现渗漏情况，盾构机顺利到达指定位置；箱體回填材料达到了预期的目的，有效的控制了盾构接收时洞门的漏水、涌水涌砂等不良现象，为接收的安全施工提供了可靠的条件，保证了地面及车站的安全。

7 结 论

本次盘旋路站～五里铺站盾构区间接收采用箱体接收技术方案，不仅从施工工法上有了新的突破，施工过程安全有效，施工质量可靠，同时保证进度；在施工组织和过程中，针对所遇到的各种情况，进行透彻分析，逐步加以解决，直至最终完成。该研究成果可作为重要地段盾构接收施工在城市地铁工程中的成功案列，并取得了可观的经济效益和良好的社会效益，为充实城市地铁盾构隧道的设计提供了新的思路。

参考文献

[1]郑 石，鞠世健.泥水盾构到达钢套筒辅助接收施工技术[J].现代隧道技术，2010，47（6）：51～56.

[2]李 奕，钟志全.泥水盾构到达施工新技术[J].建筑机械化，2010，31（1）：70～72.

收稿日期：2018-6-22