黑龙江富水砂层地质条件下盾构端头井土体加固施工

富水砂层地质条件下盾构机接收技术xx地铁项目部xx摘要富水砂层具有透水性强、稳定性差的特点，在富水砂层地区采用盾构法进行城市地铁施工，盾构始发和到达施工时隧道洞门极易发生涌水、涌砂及地层坍塌等严重事故，危及周围建构筑物安全，甚至造成盾构始发或接收失败。本文结合xx地铁工程砂层盾构机接收施工的成功实例，介绍了富水砂层地质条件下盾构机接收技术的选择与应用。关键词富水砂层，盾构机接收，端头加固，涌砂引言目前，国内已发生多起因盾构始发或接收技术措施不足导致严重工程事故的案例，在富水砂层等不利地质条件下进行盾构机始发与接收施工作业的风险更高，必须予以高度重视，在实际施工过程中可采取多重风险预防措施叠加，提高盾构机始发与接收工程的安全保障系数，确保盾构机始发与接收施工安全、顺利进行。1工程概况xx地铁一号线九标段包含两站两区间，区间采用土压平衡盾构法施工，区间全长1206.98m，隧道最小转弯半径450m，最大纵坡坡度25‰，隧道衬砌管片内径5400mm，外径6000mm，环宽1200mm。隧道埋深9.0~10.2m，盾构接收端隧道埋深9.8m。隧道开挖地层为全断面中细砂层，且处于微承压水层，含水量丰富、灵敏度高、渗透性强、中～高压缩性、自稳性极差，易引起地面较大变形。上覆地层为砂性地层，地下水稳定水位埋深为自然地面下2.5m。地面环境距接收段隧道中线30m处为5层楼小区住宅。到达端车站主体结构侧墙厚800mm，围护结构采用φ800@1000+旋喷桩支护结构。盾构到达端洞门预埋钢环内径为6500mm，盾构机外径为6260mm，管片外径为6000mm，故盾构机外壳与预埋钢环的间隙为120mm，成型管片外径与预埋钢环的间隙为250mm，间隙均较大。2盾构机接收方案确定（1）采用旋喷桩加固方法加固隧道接收端地层，以使开挖断面及上覆地层具有较好的自稳性和止水性。因隧道埋深较大，旋喷桩施工质量不能得到完全保证，盾构接收时涌水、涌砂的风险仍然较大，还需采取进一步保证措施。（2）沿旋喷桩加固区周围布设降水井，并进行抽水试验。若地下水位能降至隧道底部以下0.5m，则认为旋喷桩加固能够维持地层稳定，可以进行洞门围护结构破除施工及盾构机进洞接收；若地下水位不能降至隧道底部0.5m以下，则洞门围护结构破除及盾构机进洞接收时存在较大涌水、涌砂风险，还需采取进一步保证措施。（3）采用冻结法加固隧道接收端地层，防止洞门围护结构破除后发生地层坍塌、及涌水、涌砂事故。（4）在盾构接收井内浇筑挡水墙，挡水墙高度根据抽水试验确定，以达到比降水后水位高1.0m为标准。若盾构接收时出现涌水、涌砂现象，可立即灌水反压，以消除涌水、涌砂风险。到达端端头旋喷桩加固冻结法加固到达端端头旋喷桩加固冻结法加固挡水墙施工降水井施工及抽水试验水位降至隧道底部以下0.5m是否破除洞门盾构机进洞冻结管拔除安装橡胶帘幕注浆封堵洞门型钢联接进洞10环管片盾构机掘进至冻土墙前方0.5m接收井回灌水洞门漏水弧形接收导台施工盾构到达接收施工流程见图1所示：图1盾构机接收施工流程图3盾构到达接收准备措施垒3.做1紫端头旋喷螺桩加固陈（秋1慈）加固方或式蜻为减小盾就构到达时胶涌水、涌茄砂风险，爱对盾构到些达端头采转用它φ默900@身60剥0坚三重管高盖压旋喷桩促固处理。骆为降低加榴固体强度缓，并保证烟加固体整拌体稳定性忽，旋喷材护料中减小伍水泥用量谣，采用膨陆润土替代斜，经试桩裂确定水泥句与膨润土评质量比朽为偿4:客1愚。楼（泛2肆）加固范讯围昌旋喷桩加息固范围沿永隧道纵向梯长归12钉m限，以保证穴盾构机完直全进入加改固区后通搭过壁后注轮浆能形成给有效封堵桥环，防止叼盾尾后地确层中的砂果土串入刀阁盘前方。勿为减小工赢程量，并耐保证洞门罚处加固效勒果，加固票体沿隧道社方向成杯宴状，竖直镰方向加固捎范围靠车渔站围护结呆构端为开荒挖隧道上缎下袄各语3棕m毛范围内，恨另一端为加开挖隧道豆上下卫各屑2鱼m份范围内；渐横向加固撑范围靠车夫站围护结淋构端为开应挖隧道左观右玉各谋3盲m葛范围内，站另一端为雷开挖隧道尘左右宾各烛2鹅m环范围内。龟旋喷桩加鸟固范围见竿图复2凶、铲图佳3阻所示。圈图糊2堆舞盾构到达预端旋喷桩斗加固平面吵图领电沃胶图拔3勉趟盾构到达膜端旋喷桩乐加固剖面拘图妈（震3惊）施工参隆数朴三重管旋正喷桩施工逗前在原位晒做三根试桂桩，通过望试桩及取吐芯取得三离重管旋喷摧桩施工参回数如由表阵1避所示：省表属1恐寺三重管旋解喷桩施工贞参数获水假空气这浆液乘旋喷桩外恭径缝(瞒mm)峰提升速贴度炭(千cm/m宽in)路旋转速惊度腊(炭r/mi间n)崭压力容(储MPa)粪流量娱(篇L/mi掉n)歉压力惹(欲MPa)档流慰量接(草m讽3爽/min订)堡压促力木(倡MPa)茎流量默(假L/mi捷n)赵水灰比低32哄90-1志00俯0.7详1.0折1.5逃7糠0栽～贷80不0.5伙900圆8婚～煤12摸1冰0签～部20度3.射2蚂降水井诊布设及抽故水试验淋（衣1浸）降水井邮布设喂沿盾构到融达端旋喷庙桩加固区克外围共布宴设赤9茧口降水井郑，降水井树内乱径慎300m泰m损，井盾深誉22侮m这，间摔距匠6隔m暂，每口井椒内安说装繁11K害W芒潜水促泵垦1贴台，水泵绣流监量喷80m粥3源/或h迁。降水井谊平面布置典见漂图钓4汽所示。足（葵2岛）降水井翻抽水试验社降水井布兄设完成后席启动降水丢井进行抽导水试验，男当降水井损水位达到邮持奉续乐24疲h辱保持稳定易时，即抽路水量与地碎层补给水乔量达到动怜态平衡，测此时的地袍下水位即姓为盾构接匹收时的地爽下水位。涝通过现场锯抽水试验哲，誉到躲5翻d课时各降水膝井水位均假达到稳定报，降水井则水位最深准为藏17.5丸m挪，最浅刊为同13.8阅m晚，考虑水帅位深的降闻水井位于迁两线加固洪区中间部钢位，汇水袍通道受阻尚，不是真捉实的地下遇水位，应澡以基坑边哲上的降水原井水位为参参考依据牵，并考弃虑匆“兄水扮跃卖”触现象，地序下水位埋拦深小游于吧13.8创m帅，即该水扎位在隧道杆底部上项方醉2府m必以上。根体据抽水试勤验结果，竿还需采取糕冻结法加情固及挡水遵墙施工措辉施。恭图权4卫填盾构接收制端降水井亩平面布置善图烘3.境3维冻结法加耐固耳因地下水佳位在开挖圾隧道底部抖上华方止2轿m稠以上，为堆确保洞门梳围护结构摊破除时施役工安全，吼并防止车遮站底板以绣下的承压芒水沿主体絮结构与围详护桩结构熄间的缝隙郑从洞门处适串出，采为用冷冻法腔紧贴围护伐桩对洞门蛇端进行加败固，加固芹范围沿隧辜道纵向笼长费2汤m漏，两侧为厕开挖隧道很外真各肝3初m阴，上下为缸开挖隧道原上下翼各桑3顿米。冻土泽墙积极冻沟结温度达厅到郊-1堵0层℃岂后，进入好维护冻结炒施工，直顽至洞门破足除完毕及详盾构机刀略盘达到冻资土墙前诞方详0.5酒m航时停止冻校结施工，络进行冻结床管拔除施议工。加固吓范围见究图烛5秧、衡图况6月所示脾：盾肯图甘5流翅盾构机到灯达端冷冻宣加固平面速布孔朽图拢切茫疮图奏6烟坝盾构机到爹达端冷冻滩加固剖面蔑图帐3.烧4破挡水墙施合工采挡水墙设贤置在满足权盾构机接少收和吊装合条件下，织设置范围趴应尽量小网，以减小榆回灌水时态间，尽早白实现反压铃作用。土积挡水墙为匠钢筋混凝他结构，尊长尊14.5但m范，唤宽植8盒m语，墙猾厚宰30c贵m敬，墙高至瞎隧道轴线鉴（比地下乎水位征高与1聋m尘左右）。必盾构机刀猜盘进洞后撤若出现漏孝水、涌砂品现象，立优即向吊出菜井回灌水阶，以形成纪反压，防纲止洞门漏保水、涌砂挽。回灌水魄水源采用茫从降水井内抽出的地骨下水，回羽灌水时降访水井抽水污作业不停曾，将抽出碰的地下水怎回灌到吊号出井内即旧可。答3.决5厌盾构机接悉收装置推盾构机接壁收装置采咏用混凝土粗浇筑混凝仙土弧形导燃台，弧形絮导台顶面荒预重埋府500×垂300m狱m舰钢板，钢滚板间袍距散1000娱m借m昂，钢板上划焊捆接邀43灿#尘钢轨作为招盾构机滑晕行导轨。塑弧形导台蛾长棋14.3坐5仆m导，泻由符2么根混凝土瓶梁组成，撞梁贼宽肥1竟m爸，梁间荷距视2.2梦m份，梁高威约丸70c坝m假。梁内侧拾各刚植尝1尺排刺φ许22@2检0脆0纯钢筋，以妻防止梁因蚁受盾构机悠侧压发生克翻倒。导瓦台混凝土摘浇筑完成们后及时对炸预埋钢板融标高进行准复测，以纠确保导轨肥标高误差抗在允许值馋内，保证禾盾构机能宝顺利上导咽轨。混凝替土导台施陵工见摔图带7陶、甲图笔8议所示：辞图艰7献裹混凝土导映台剖面图页图泳8拣谢混凝土导容台平面图山4政盾构进洞泻接收施工马技术措施馒4.搜1往盾构机姿吴态控制止为保证盾止构机顺利采进洞，必捆须准确控下制管片姿字态及盾构智机进洞姿坦态，将盾哭构机控制罢在指“方抬霞头顷”的20m走m档左右的趋禽势，以保边证盾构机雅能顺利上江接收导台俩。接收段形盾构机及处管片纠偏证幅度按改照葵“核少量多独次暮”巨的纠偏原其则，每环搁纠偏羞量童<3m煌m白，避免盾司构机姿态磨发生突变创。茄4.尼2棚同步注浆笨盾构机完售全进入旋词喷桩加固夏区后，及惹时进行壁论后注浆，驴填充管片陕与加固体辞间的建筑偶空隙，使悄管片与加品固体联接亲成整体，路以有效封迷堵后方水伟源补给。认适当增大迈同步注浆桃压力和注锦浆量，并冈调整注浆缠配比，缩吊短浆液凝必结时间。否注浆材料诵见漠表炒2等所示。勺表葵2堵同步注浆郑材料配比厘和性能指各标表衰配合比蛙（瓦1/m答3稿）盛性能队水泥别(践kg概)鼓粉煤灰寨(列kg质)厘膨润土草(雪kg坚)戏细愧砂昌(宁kg)熊水次(威kg徐)诞比重各稠解度返(得cm)尸凝结时零间很(挥h)爹180届3芳00惰50需580贺560视1.66旷16胖4记4.阔3责回灌水反产压违盾构机顶陪破冻结加荐固体，刀查盘临空后训，从刀盘相底部涌原出搞2顷股浑水，筑流量落约佳5m萄3给/垄h团，立即采饭用栏6羊个水泵向话挡水墙内蒙回灌水进访行反压（限回灌水总剩流益量搜480m啄3仙/胀h甚），回灌忽水水位加芒到隧道轴险线位置。贸静剑置凶24隙h百后观察挡冤水墙内液廊位降低售约载1c洋m殿，反压效蛾果明显。沈4.卵4璃注浆封堵宾洞门尺（铃1代）洞门注躬浆封堵方苗式吊洞门与隧与道衬砌管茅片间的间圈隙采用注静浆进行封浆堵。盾构醉机刀盘临秃空后，采阀用拼装模凳式推进，肌并拼装管静片，直到胖拼装完成防进洞环后戴一环，推寄进过程中呼及时同步宅注浆。盾案构机刀盘听脱出洞门保橡胶帘幕剃后，立即立拉紧紧固挨橡胶帘幕妻的钢丝绳妄，待盾尾惩脱出橡胶缩帘幕后，袭再次拉紧辅紧固勤橡胶帘幕远的钢丝绳费，防止洞局门环漏浆蛇，并采用卖二次补浆思加强空隙扔填充密实研度。情（眠2满）二次注辟浆材料及完注浆参数甜盾构机脱要出洞门环澡后，通过辜管片注浆明孔对洞门偶处葡5乘环管片壁辱后进行二斑次补充注码浆，将管麦片与围岩受间的间隙匆充填密实里。注浆压浆力角0.6~州0.8M翼P拴a亦，注浆材蔽料采用先手注水泥单凉液浆，使辉浆液能充狭分扩散，昂直到洞门领环出现漏距浆现象时犹改注水变泥典+破水玻璃双他液浆，以劳将洞门封唯堵密实。僚二次补浆象材料见窗表近3嘴所示。丈表准3坚轿二次补浆诸材料及配练合比秤单液浆秆双液浆叨浆液配比纱浆液配比涨凝结时间丑水泥丢水辜A次液之B御液婚30s讲5捎4膊水签泥固∶浇水师=这1萄∶倡1区水玻璃盼（秩35B割e丙′狼）剩A缎液孕∶踏B诞液蛛