富水砂层盾构延长始发施工技术

工程技术
幸福生活指南
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幸福生活指南
富水砂层盾构延长始发施工技术
王 栋
中铁一局集团城轨公司 江苏 南京 210000
摘 要：地铁盾构始发是地铁盾构施工中的重点和难点，属于施工重大风险源，承压含水地层中始发更是风险极大。

本文以南京地铁七号线试验段工程为实例，对地铁盾构始发的应急处置措施进行介绍和分析，并采取了针对性措施，确保了盾构无水始发。

为今后地铁盾构施工遭遇类似的情况提供参考借鉴。

关键词：地铁盾构；富水层；延长始发；钢丝刷
1引言
1.1选题的背景和意义
随着我国城市地下空间的开发利用，城
市轨道交通工程建设得到了快速发展[1-2]。

越来越多的城市都开始兴建起地铁来，就江
苏省而言，截止2019年01月，已有南京、苏
州、无锡、徐州、常州、南通6座城市跻身“地铁城市”之列。

另外，扬州地铁已获批，淮安地铁也在申报审批中，可见，地铁已进入快速发展时代。

盾构始发是地铁盾构施工中技术难度大、工序较为复杂的一个施工阶段，一旦处理不当，会造成始发端土体塌方或流失，所以盾构始发施工往往也风险控制的难点。

以南京地铁七号线试验段工程高庙路站~永初站区间盾构始发施工为工程背景，分析和阐述了在正常始发条件的基础上采取盾构延长始发的措施，为将来类似工程的盾构始发施工提供参考。

1.2研究方法与思路 目前国内盾构施工前，为确保始发安全，始发端头都会采取一些必要的加固处理措施，一旦采取的处理加固措施未起到有效作用，失去了加固的意义后，对后续盾构始发将带来隐患，一旦处理不当造成的损失将会不可估量。

本论文论述了在正常始发条件的基础上采取盾构延长始发的措施，有效地确保了盾构始发安全。

2工程概况
2.1 工程简介
高庙路站~永初路站区间起始于高庙路
站北端，区间出高庙路站后以半径400m 的曲
线向北进行，然后沿永初路进行，最后以半
径400m 的曲线接入永初路站，期间下穿莲花
河、五星河、综合管廊、宁和城际永初路站。

右线长1154.600m ，左线长1159.644m （含长链
5.044m ），设置一座联络通道。

区间隧道埋深
9.2～17.35m ，最小平面曲线半径为400m ，单
向坡，最大纵坡为23.6‰。

采用2台土压平衡盾构机掘进施工，盾构
机长9.6米，开挖直径6885mm ，管片采用通用
楔形环，外径6.6m ，内径5.9m ，管片厚度350
mm ，环宽1.2m ，采用错缝拼接方式。

2.2 始发端地质描述
区间所处地层从上到下主要有：①/1杂填
土、①2素填土、②-2b4淤泥质粉质粘土、粉
质粘土、②-3b3-4+d3:粉质粘土、淤泥质粉质粘土夹粉砂、②-3d3:粉细砂、②-4d1-2:中细砂、②-4d2:粉细砂、②-5d1:粉细砂、②-6d1:中粗砂、③-4e:含卵砾石中粗砂。

始发端头位于2-④d2粉细砂层、2-③d3粉细砂层，水位在地下4-5米。

3始发端头加固情况
始发端头采用Φ850mm@600mm 三轴搅
拌桩满堂加固，加固区长度为纵向10m ，加固
范围为洞门两侧各3m ，深度为洞门上3m ，下
3m ，水泥掺量为：强加固区20%，弱加固区7
%；紧贴围护结构处采用Φ800mm@600mm 三
重管高压旋喷桩补强，深度与三轴搅拌桩等
长，水泥掺量为300kg/m ；增设应急降水井6
口，井深25m ；为确保洞门凿除安全，洞门采
用垂直冻结，冻结壁厚度为1.8m ，冻结温度
为-10°。

4延长始发控制措施
常规的盾构始发在洞门钢环上安装橡胶帘布止水后外加一道刚性橡胶帘布板后进行洞门凿除后直接始发，本区间在此基础上增设延长环延长始发，并在延长环内焊接两道钢丝刷，两道钢丝刷之间形成一个密封的腔体，待盾构机进入后，利用延长环上的预留孔不间断注入盾尾油脂，以抵抗前方土体压力，从而起到止水效果。

4.1 延长环的安装 延长环采用1cm 钢板制作，根据始发端头井口尺寸，本区间延长环长度为40cm ，环宽15cm ，直径7100mm ，与盾构预埋的钢环等直径，在延长环上增设8个油脂注入孔，孔径25mm ，焊接球阀。

分为4块安装，每块提前预留好螺栓孔，利用洞门钢环上的预留螺栓孔进行有效连接。

4.2 延长环内钢丝刷的安装 延长环安装完成后在延长环及结构上预埋钢环内焊接两道特制钢丝刷（盾构尾刷长35cm ），第一道尾刷焊接在延长环上，距离延伸环外边20cm ，第二道焊接在洞门钢环上，距离第一道40cm ，并涂满盾尾油脂，两道尾刷之间形成油脂仓，延长环上按钟表8个点位预留8个油脂注入孔，始发时利用该孔在两道尾刷仓内注油脂进行持续密封，在此同时如果洞门一旦漏水利用预留的孔位注入聚氨酯进行临时封堵。

4.3 橡胶止水帘布的安装 钢丝刷安装完成后在延长环外围设置橡胶帘布密封，洞门橡胶帘布板及翻板是盾构始发的安全门，作为第一道密封装置，帘布宽度为680mm ，深入洞门530mm ，为防止帘布外翻，在延伸环与帘布之间用橡胶帘布板固定，橡胶帘布板翻折尺寸长350mm 。

为减小刀盘的阻力，避免对帘布造成损坏，在橡胶帘布板及盾构机刀盘上涂抹黄油起到润滑作用。

4.4 橡胶帘布翻板的安装 洞门橡胶帘布板及翻板的加工安装质量及与盾构机壳（管片）贴合效果的好坏直接影响盾构机始发安全，并使其与与盾构机壳（管片）更好的贴合，在盾构通过时及通过后保证盾构机及管片始终处于洞门中央位置，防止由于偏心造成帘布板翻转或贴合不紧密而漏水漏砂现象。

5结论与展望 （1）实践证明，通过盾构延长始发这一措施，极大的降低了盾构始发风险，延长环两道钢丝刷确实起到了止水的作用，能够保证盾构机在无水条件下完成始发工作，有效地保证了施工安全。

（2）南京地铁七号线试验段高庙路站~永初路站区间安全，为后续整条线的盾构始发提供了宝贵的经验，也成为整个七号线借鉴
的标准，通过这一措施的成功实施，后续施工单位纷纷借鉴，也为相同地质条件或类似情况下的盾构始发提供了可借鉴的案例。

（3）盾构始发遇有承压水的情况，应结合地质条件来优化端头加固长度和加固方法，对每个端头井加固应采取针对性的方案，以避免盾构到达险情发生。

始发端头加固长度应大于盾构的盾体长度，建议端头加固的长度为“盾构机长度+二环管片宽度”。

（4）施工前，加强应急物资、应急设备的储备，进行应急演练，强化突发事件应急处置能力及效率。

如遇工程突发险情，应及时按照紧急预案进行处理。

参考文献 [1]施伯超.盾构进站接收险情处理的探讨[J].福建建设科技,2015(2),11-12. [2]孙延盼.隧道盾构施工对邻近建筑物的影响研究[D]．江苏：苏州科技大学,2015：1-2．。