盾构隧道接收方案及风险控制研究

左锦春

（南京市公共工程建设中心，江苏南京 210019）

0 引言

盾构接收是整个施工阶段中比较重要的风险之一，许多学者对其进行了相应的研究。譬如，周明军[1]结合武汉地铁2 号线探讨了盾构始发和接收的各项关键技术；张豫湘[2]在硕士论文中以北京地铁14 号线为背景，通过数值模拟和监测数据的方法研究了地下接收的施工控制；戴方栋[3]依托天津特软弱地层中的地铁5 号线明洞接收过程，介绍其中的重难点和预防措施，为其他隧道建设提供了借鉴。

此外，诸多项目在接收施工中采用了其他技术，如洞内脱壳解体技术[4]、冷冻钢套筒技术[5]等。同时，不同项目的接收施工处于不同地层下，比如砂性富水地层[6]、滨海地区富水粉细砂层[7]、超薄覆土[8]等。盾构接收情况复杂多样，因此接收方案设计和风险控制在整个施工过程中十分重要。

1 工程背景

1.1 工程概况

南京江心洲污水二通道工程位于南京建邺区，以隧道方式穿越夹江，全长约693m，隧道内径7.9m，外径8.8m，管片厚度0.45m，环宽1.5m，每环管片共8块，分块方式为“5+2+1”，错缝拼装。

江南接收井全长21m，宽25.2m，深25.37m，采用明挖顺作法施工。接收段主要穿越地层为②-2a 黏质粉土层，约占30%；②-3 粉砂层，约占25%；②-4 粉质黏土层，约占15%；②-5 粉砂层，约占30%。地层强度较低，地质性一般。

1.2 接收重难点

盾构机在工作井内掘进过程中，洞门端头土体外露，承压水可能因同步注浆不饱满而沿管片周圈产生的空隙进入。一旦形成较大通路，水土会通过洞圈空隙涌入工作井，导致工作井周边产生较大沉降，对井内施工造成影响。另外，盾尾脱出过程中，若洞门封堵不彻底，可能导致承压水涌入盾构机内部，造成隧道倒灌。

2 盾构接收实施方案

盾构机施工至加固区前，完成降水井、端头加固、接收基座等施工，并完成降水试验。盾构推进至加固区前7 环开始做环箍，同时提前启动抽水作业，水位与长江水位保持同一高度，刀盘达到地连墙前将水位降至洞门底部以下；盾构机推进至预定位置后及时进行洞门密封钢板安装；安装完成后停止降水施工，盾构接收结束（见图1），开始进行盾构拆解工作。

图1 盾构机接收施工流程图

2.1 盾构接收基座施工

接收基座采用M10 砂浆进行浇筑施工，为盾构机前行时提供反作用力。基座设置为整体梯形，上部根据盾构机尺寸浇筑一道弧形导槽，具体尺寸见图2。盾构出洞后利用盾构机掘进功能自动切削砂浆基座，使其变为与盾构机100%吻合的承载基座。

图2 接收基座结构示意图

2.2 盾构接收回填土回灌水

接收基座浇筑完成并满足强度后，开始向工作井内进行砂土回填。

首先进行基座周边砂土回填，回填高度与基座等高；基座周边回填完成后，开始向工作井内回填土，高度至洞门顶部以上2m。然后进行回灌水，回灌水高度比长江水位高1m。

2.3 端头加固

为保证破除洞门时周边地层稳定，防止盾构完全出洞之前其周围流出地下水和泥砂造成端头失稳，需要考虑地层条件、水文条件、隧道埋深及周边环境等因素，对盾构接收端头进行相应处理。

加固纵向长度8m，加固宽度至结构外轮廓两侧3m，加固深度至盾构底3m。

端头加固完成后，进行钻孔取芯试验以检查加固效果。芯样28d 无侧限抗压强度应不小于1.0MPa，渗透系数均不大于10cm/s。在盾构到达前，在加固区钻水平孔和垂直孔检查渗水量及加固土体的止水效果（见图3）。

图3 接收井端头加固平面图

2.4 降水井

江南工作井地下水主要赋存在②-3 粉砂、②-5 粉砂、③-1 粉细砂、④-1 中粗砂混卵砾石层中，为承压含水层，勘查期间地下水位埋深3.5m，标高5.44m。加固区及基坑外新增6 口降水井，降水能力满足盾构接收要求（见图4）。

图4 加固区内外部降水井布置图

2.5 洞门探孔

利用取孔机在洞门上施工4 个水平探孔，顶部1个，腰部2 个，下部1 个。探孔距离洞门环1m 位置布置，顶部及下部探孔避开地连墙型钢位置，具体位置见图5。

(1)师资队伍结构不平衡。现有专任师资副教授以上职称极少，博士学历为零，虽然相对研究型高校，能够满足独立学院 “复合应用型” 办学偏向实践能力强的教学型教师的教学需求，但也致使整体师资竞争力不强。

图5 洞门探孔位置及深度示意图

2.6 贯通前控制测量

盾构接收前对盾构机的实际姿态和隧道内测量控制点进行准确测量，明确盾构机导向姿态是否与实际姿态一致、管片姿态是否与推进姿态趋势一致，同时对接收井洞门进行复核测量，确定盾构机的贯通姿态及掘进纠偏计划。

3 盾构隧道接收风险控制

3.1 盾构隧道接收段风险评估

盾构隧道接收段存在一定施工风险，需要对可能的接收段风险进行相应评估。在合理划分分部工程的基础上，梳理危险有害因素，明确危险点，识别风险类型，初步评定风险等级，评估风险因素导致事故发生的可能性及其严重程度，提出对应的设计处理对策，再针对风险控制以后的分部工程重新评估残余风险等级。评估结果如表1 所示。

表1 隧道接收段风险评估

3.2 注浆措施

3.2.1 同步注浆

加强同步注浆质量，减少浆液凝固时间，通过控制盾构掘进速度，保证管片外侧浆液稳定。

3.2.2 加固区穿越前后注浆

盾构机进入加固区后对脱出盾尾的管片进行二次注浆加固，形成环箍，并对进入加固区及脱出加固区的两环管片反复、着重加强注浆来保证加固区止水效果。

3.3 其他措施

3.3.1 严格控制盾尾脱出洞门的时机，保证洞门环壁后注浆饱满。

3.3.2 在最后12 环管片环间及管片间采用刚性连接，整体受力，避免产生大的变形和错位。

3.3.3 当洞门渗漏情况得到控制，必须以最快的速度完成洞门钢板封堵工作。

3.3.4 洞门出现大面积涌水、涌砂险情且暂时无法控制时，立即通过盾构机环流系统对基坑进行回灌处理，保证周边环境的安全。

4 结论

依托南京江心洲污水收集系统工程实际，针对盾构隧道接收段施工进行方案设计、风险评估并提出风险控制措施。得出以下结论：

第一，盾构接收过程中，洞门端头土体外露，未凝结的同步注浆浆液容易通过周边土体缝隙流失，地层承压水可能因同步注浆不饱满而沿洞门周边空隙涌入工作井。

第二，根据工程实际，接收段施工需要开展基座施工、回填土回灌水、端头加固、降水井等施工工序以确保接收安全进行，各项施工工序均需进行严格监管和专业验收。

第三，接收段施工存在一些风险因素，针对这些风险，需要采取对应的控制措施以降低其对隧道施工安全和质量的影响。