大直径泥水盾构水下接收关键施工技术

大直径泥水盾构水下接收关键施工技术

发表时间：2019-07-29T12:16:43.343Z 来源：《基层建设》2019年第14期作者：陈郁忽慧涛莫康康

[导读] 摘要：伴随我国城市建设的飞速发展，盾构法施工因施工扰动小、机械化程度高等诸多优点，在大断面、穿越江河及海底隧道中应用实例越来越多，而如何顺利、安全接收盾构机出井也成为诸多工程不可回避的问题。

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摘要：伴随我国城市建设的飞速发展，盾构法施工因施工扰动小、机械化程度高等诸多优点，在大断面、穿越江河及海底隧道中应用实例越来越多，而如何顺利、安全接收盾构机出井也成为诸多工程不可回避的问题。本文通过介绍南京市纬三路过江通道工程S线大直径盾构机水下接收过程中涉及的冷冻加固、基座施工、洞门凿除、接收井回灌及清渣、盾构接收段掘进等施工内容，阐述了大直径泥水盾构机水下接收的关键工序及施工控制难点，为今后类似工程提供参考及借鉴。

关键词：大直径盾构；加固；水下接收

1、工程概况及地质

1.1 工程概况

本工程S线盾构段里程为SDK3+553～SDK7+687.6，全长4134.6m。长江南岸大堤宽度为40m，大堤防洪墙里程为SDK7+266，盾构穿越防洪墙位置盾顶覆土厚度约为33.6m，盾构到达接收段里程为SDK7+400~SDK7+687.6。

图1.1纬三路过江通道平面示意图

1.2 接收段水文地质

盾构接收段地层从上到下依次为淤泥质粘土、粉砂、粉质粘土；处于长江漫滩沉积地貌单元，地势较为平坦，地面标高为6米至9米，水系比较发育，地下连续墙主要埋深在③1粉质黏土及以下。据地堪资料显示，S线江南工区接收工作井处地层特征如图1.2所示。

工程所在区域气候较为湿润，雨水量大，对地下水补给充足。据勘察资料显示，南岸S线明挖段场地上层潜水位于地面以下0.80m至1.00m之间。本工程场地内所含地下水按其特征可以分为松散岩类孔隙水和碎屑岩类孔隙水两种。

图1.2 纬三路过江通道S线盾构到达接收段地质纵断图

2、盾构接收段施工技术

盾构到达采用水中接收；接收井端头处理采用了水泥搅拌桩与高压旋喷桩相结合的加固方式，同时进行冷冻法辅助加固，当冷冻效果满足设计要求后，进行洞门区域内地下连续墙混凝土的凿除作业；洞门密封止水装置采用钢板刷（一道），同时对特殊环管片进行压注双液浆液及压注聚氨酯相结合的止水形式；当注浆完成后抽除接收井内的回填砂土和水，通过对钢管片上预留的注浆孔对止水箱进行二次注浆给予加固。施工工艺流程如下图2-1所示。

2.1盾构接收井端头加固

（1）盾构接收端头加固

盾构接收端头地基加固采用Ø850@600三轴水泥土深层搅拌桩（水泥掺量≥25%）与Ø1200@900旋喷桩加固（水泥掺量≥25%，垂直精度≤L/200）相结合的加固形式。其平面布置方式如图2.2所示。

图2.1 盾构水下接收施工工艺流程图

图2.2接收井端头加固平面布置图

（2）端头土体加固及质量检测

在进行洞门破除施工作业之前，须先对接收井端头土体的加固效果进行检测，其检测结果合格后方可进行后序施工；检测内容主要包括：加固区强度检测、加固厚度、土体连续性检测、加固土体与地下连续墙连接紧密性检测等项目。

在盾构隧道轴线的两侧采用钻设排水孔法对端头土体加固效果进行检测，需对称钻取6组试样进行检测，取样深度应同端头土体加固深度一致，检测加固土体连续性；检测完成后垂直钻孔须用标号为M7.5的水泥砂浆回灌。

2.2 冷冻加固

为保证盾构机水下接收工作的安全性及可靠性，提高接收区域土体的加固强度及密封性，工程冷冻加固采用整体板块全深冻结的加固施工方案：在已加固土体区与地下连续墙相结合的区域，即在地下连续墙外侧0.5m至1.3m范围内布设2排冻结孔，采用人工制冷的方式对本区域进行冷冻加固，目的为形成一个完整冻土壁，从而使得端头加固土体区域与地下连续墙结构形成胶结，以达到隔绝地下水的目的，在冻土壁与地下连续墙的共同支护作用下，进行接收井洞门处的混凝土破除施工作业。

参考盾构机始发端冷冻加固的相关数据及参数，确定接收区域冻结加固体范围为：盾构掘进至接收井计划穿经的洞口下方需向外延伸

3m，冷冻冻结壁与地下连续墙胶结宽度应至洞门直径范围向外延伸至少2.5m，冻结壁厚度为1.6m。

冻结加固主要技术要点：

（1）冻结孔的钻孔位置其误差范围应控制在50mm以内，当现场实际施工条件有限时，可视情况调整冷冻孔的钻孔角度，但必须确保最终成孔后七最大间距控制在1200mm以内，同时需满足首排冻结孔距地下连续墙的水平距离≤400mm。

（2）应选用耐压强度应≥0.8MPa的冻结管，且耐压强度应≥1.5倍冻结工作面内的盐水压力值。

（3）成孔后，须设计打压要求进行打压试验。

（4）设计积极冻结时间为30天。要求冻结孔单孔流量不小于5m3/h；当测得盐水温度及流量未达设计要求，须延长积极冻结时间。

（5）施工过程中，如发生洞门凿除时间过长时须在凿除面上敷设保温层，保温层材料必须满足设计要求。

2.3 基座施工

盾构接收基座在采用了两种断面形式：在位于大里程端16.85m范围内基座采用断面矩形形式，同时为了确保管片在接收段拼装过程中有足够的反力支撑，在盾构机底部以上2.3m的范围内使用标号为M7.5 水泥砂浆进行填筑；位于小里程端4.35m范围内盾构基座采用弧形的结构形式。

盾构接收基座的中心线应与盾构掘进进入接收井的理论轴线保持一致。接收基座的轨面标高须适合盾构机入井后的姿态，为确保刀盘破土后管片拼装反力，可视实际情况将接收基座的轨面坡度增大。盾构接收基座定位放置后，采用型钢对盾构接收基座前方和两侧进行固定及加固，避免在盾构机推入盾构接收基座的过程中接收基座因受力产生移位。

2.4 封堵墙施工

为了避免基坑回填时砂土及水涌入已完工的明挖段区域内，在进行回填作业前应在明挖段端头浇筑堵水墙进行封堵。结合接收井的现有已完成施工结构及接收井部分围檩结果，在接收井靠近明挖段侧浇筑临时封堵墙，使其与接收井内现有的永久性结构形成一个封闭结构，共同组成盾构机到达江南接收井的水下接收体系。

封堵墙采用C35混凝土，墙高16.5m，墙厚度为700㎜，靠近两侧暗柱处为900㎜，封堵墙紧贴现有混凝土围檩。封堵墙与相邻工作面接触处采用植筋，钢筋采用A25，封堵墙与永久主体结构内衬墙接触部分采用2㎝的隔离板进行隔离。

施工工艺流程：

测量、放线→植筋、打孔→植筋→钢筋安装→预埋件安装→模板安装→施工缝处理→混凝土浇筑→养护→拆模

2.5 洞门凿除

在确保接收井端头土体冷冻加固已满足设计要求，且具备地下连续墙凿除条件时，方可进行洞门凿除的施工作业；凿除共分2层，第一层为：凿除70cm，凿除自上而下依次进行，并对地下连续墙首层钢筋进行切割；第二步为：凿除地下连续墙混凝土至第二层钢筋处，大约凿除45cm。进行洞门破除施工过程中应实时监测洞门的温度变化及洞门掌子面的位移情况。

最后应预留5cm厚地下连续墙砼，由盾构机刀盘切削破洞。

图2.3 洞门地下连续墙凿除分层示意图

2.6 洞门止水装置安装

盾构机进入接收井内并到达预定拆机位置后，在接收井内回灌水压与地下水土压力的平衡作用下钢板束在因身弹力将自动弹压至管片上，以达到阻断地层渣土流失的目的。

与此同时，应先向靠近钢板束的特殊环由下向上注入双液浆，注意控制压力及注浆量，注浆量应控制在1m3/孔，注浆压力应比管片的