浅谈盾构机回填式过工作井技术

　　摘要：盾构过站是盾构工程施工中较大的安全风险点，采用合理的施工方案可以有效降低施工过程中带来的风险，同时可以尽量避免对工程周边环境的影响。文章从多方面分析该技术在施工过程存在的各种问题，以及相关的预防措施，总结了该技术的优缺点。
　　关键词：盾构，回填，技术
　　1.工程概况
　　1．1、过井分布情况
　　某市电缆隧道东起220千伏奥林变电站，向西延伸，沿环场路至奥林匹克停车场再以250m半径转至大观路，下穿快速路至铁路旁盾构吊出井。线路总长度为1259.354m，最小曲线半径为250m，最小纵坡为5‰，隧道埋深约8.5m。为满足电力隧道后期电缆敷设、隧道通风、逃生等要求，线路途中设置两处明挖竖井。
　　盾构始发井1起止里程为DK0+000～DK0+042.500，过井1起止里程为DK0+399.374～DK0+414.775，位于曲率左转半径R=350曲线上。过井2起止里程为DK0+894.014～DK908.418，位于曲率左转半径R=250曲线上。
　　1．2、过井结构设计
　　过井1长15.4m,宽16.4m，基坑度16.7m；过井2长14.4m，宽14.9m，基坑深度16.7m。围护结构采用800mm厚钢筋混凝土结构，其中洞门范围内的钢筋采用玻璃纤维筋，可供盾构机直接破除通过，过井主体结构为400mm厚钢筋混凝土结构，连续墙作为主体侧墙的一部分，
　　由于工期异常紧迫，因此过井的施工步骤进行了调整。
　　1.3、水文地质概况
　　区地下水类型主要为：1层为人工填土中的上层滞水，其补、排方式为大气降水和大气蒸发，3层粉细砂、4层中粗砂、6层粉砂、8层粉砂、9层中粗砂的孔隙水具有局部承压性，含水量较丰富，其补给方式主要为大气降水和地下径流，排泄方式主要为大气蒸发和地下径流，与南侧珠江支流有一定水力关系，下部基岩的裂隙水，含水量一般，地下水混合水位在2.10m~5.80m之间。
　　2、端头加固
　　拟采用的端头加固方案为地面双管旋喷桩与洞内注浆措施相结合的方式。
　　1。1、地面加固措施
　　靠近连续墙施工三排Φ800间距600mm的双管旋喷桩，双管旋喷桩加固水平长度为1.85m、宽度为洞门直径加左右各2m，共10m，加固深度上部为距离拱顶3m，下部为深入不透水层2m，过井1、过井2单根桩长约为11m。见图一、图二
　　
　　见图一过井端头加固平面布置图图二过井端头加固纵面布置图
　　1.2、洞内加固措施
　　洞内加固措施分盾尾同步注浆、洞门附近3环管片背后补注浆两步。
　　1）盾构掘进洞门附近时必须保证同步盾尾注浆质量，掘进速度控制在40mm/min以内，确保注浆饱满，盾尾同步注浆为水泥砂浆，采取注浆压力与注浆量双控制：注浆压力3bar、注浆量6方/环。
　　2）井内管片拆除前，打开预埋的注浆套筒（一环16处，间距约1米），管片背后补注浆采用普通水泥水玻璃双液浆，凝胶时间为30s～3min。注浆量以压力控制为主：3～5bar，扩散半径0.8m。见图三、图四。
　　
　　图三洞门附近三环注浆布置示意图1图四洞门附近三环注浆布置示意图2
　　3、过井施工步骤
　　1.1、原设计施工步骤：
　　围护结构施工-→开挖基坑至最终基坑面-→施做主体结构垫层、底板下防水层、底板、侧墙至第三道支撑下500mm-→拆除第三道支撑-→施做地下二层中板-→盾构通过-→二次开挖及拆除井内管片-→施做洞口环梁、余下主体结构及顶板防水层（同时拆除相应支撑）-→覆土并恢复路面。
　　
　　1.2、调整后施工步骤：
　　开挖基坑至最终基坑面-→施做主体结构垫层、底板下防水层、底板、侧墙、增加临时立柱、顶板，并预留孔洞，逐一回填土至地面，恢复路面交通-→盾构通过-→二次开挖回填土，并自上而下施工各层板，立柱-→施做洞口环梁、拆除临时立柱。
　　4、部分安全风险的应对措施：
　　1.1、盾构到达过井前50米左右，应控制刀盘姿态在设计轴线左侧（南侧）30mm左右，不得超过50mm，盾尾姿态控制在轴线左50mm右20mm范围内；加强人工复测，并应控制盾体于设计轴线夹角不要过大。
　　1.2、为了避免盾构机在通过过井出现漏水现象，首先应加强对端头加固体施工质量的控制，严格按照端头加固的施工方案进行施工，确保端头加固体的质量，端头加固施工完成后做好加固体的抽芯检测，遇到薄弱部位立即进行补强：其次盾构机在进出过井时要注意对两端头至洞门位置几环管片二次注浆，以便能有效的封堵流水通道。
　　1.3、由于回填土的稳定性较差，洞门左边侧墙的厚度只有400mm，刀盘部分需切入连续墙再进行开仓才比较安全，由于端头位置连续墙采用纤维钢筋混凝土，要做好刀盘切入量的控制，切入连续墙500mm左右盾构机才可以停机，开仓检查刀具。开仓时要做好各项安全措施。
　　5、施工过程的情况
　　1.1、整个施工过程基本按原设计方案进行施工，但是由于工期的原因，经过设计与业主的同意，对过井主体施工的步骤进行了相应的调整，调整后的施工步骤为：首先施做主体结构垫层、底板下防水层、底板、侧墙至第三道支撑下-→进行临时柱和临时梁的施工-→施做第二支撑以上的侧墙-→回填土和素混凝土至第二道支撑下-→盾构通过-→顶板的施工-→覆土并恢复路面-→二次开挖及拆除井内管片-→施做洞口环梁、余下主体结构。
　　该施工步骤与原调整后的施工步骤不同的是，第三道支撑与第二道支撑间的侧墙未施工，待二次开挖后再进行施工。
　　1.2、回填土及素混凝土进行压实，确保回填土的密实度。
　　1.3、盾构到达过井前50米左右时，进行联系测量，控制好盾构机姿态，以保证顺利进洞。
　　1.4、盾构掘进至233环，开始切削东侧连续墙。掘进至243环，开始切削西侧洞门，再掘进500mm。并对东侧洞门位置进行整环补注双液浆，做好停机检查刀具的准备。盾构检查刀具期间，铺设井口运输双轨、岔道。
　　1.5、在盾构机检查完刀具恢复掘进，待整个盾构机出过井后进行顶板的施工，由于盾构机在井内掘进时压力未适当的减小，导致回填土隆起，部分位置回填的素混凝土开裂，对顶板的施工造成一定的难度，为了使顶板模板脚手架的基底受力能平衡，现场采用在素混凝土面垫钢板，然后在钢板上加垫木方条等加强措施进行加固处理。
　　
　　
　　6、结束语
　　大多施工方案的实施都存在一定的优缺点，本方案也不例外，下面根据本工程施工过程的情况做简单的总结：
　　1.1、使用该方案具有以下优点：
　　1.1.1、该方案端头加固质量的要求比一般过站方法的端头加固质量要求低一下，降低涌水涌沙的风险。
　　1.1.2、应用该方案可以避免人工破洞门带来的安全风险，在工期紧张的工程中可以提高效率，相应的缩短工期。
　　1.1.3、因为主体结构部分采用逆做法，能够尽快完成路面恢复，减少对路面交通的影响。
　　1.2、该方案的缺点：
　　1.2.1、玻璃纤维钢筋的抗弯性差，端头旋喷桩加固时如果压力控制不当容易造成连续墙的开裂，直接影响后续基坑开挖的安全。
　　1.2.2、因为该方案在主体结构设置了临时柱和临时梁，因作业空间受限制，后续拆除的安全风险大。同时预留较多后浇带，主体结果防水处理难度大。
　　1.2.3、盾构机在过过井时压力过大，造成回填的素混凝土隆起，因为该层素混凝土是作为顶板脚手架的基础，因此顶板质量控制有难度，影响主体结构质量。
　　参考文献：
　　【1】复合地层中的盾构施工技术，竺维彬，鞠世健2005年中国科学技术出版社
　　【2】广州地铁三号线盾构隧道工程施工技术研究，竺维彬，鞠世健2007年既南大学出版社
　　【3】地铁工程设计与施工新技术实用全书，王珊2005年银声音像出版社