[黑龙江]富水砂层地质条件下盾构端头井土体加固施工..doc

富水砂层地质条件下盾构机接收技术 哈尔滨地铁项目部 刘天祥 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。本文结合哈尔滨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 哈尔滨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。 到达端车站主体围护采用φ800@1000+旋喷桩支护结构图2 盾构到达端旋喷桩加固平面图 图3 盾构到达端旋喷桩加固剖面图 （3）施工参数 三重管旋喷桩施工前在原位做三根试桩，通过试桩及取芯取得三重管旋喷桩施工参数如表1所示： 表1 三重管旋喷桩施工参数 水 空气 浆液 旋喷桩外径 (mm) 提升速度(cm/min) 旋转速度(r/min) 压力 (MPa) 流量 (L/min) 压力 (MPa) 流量(m3/min) 压力(MPa) 流量 (L/min) 水灰比 32 90-100 0.7 1.0 1.5 70～80 0.5 900 8～12 10～20 3.2降水井布设及抽水试验 （1）降水井布设 沿盾构到达端旋喷桩加固区外围共布设9口降水井，降水井内径300mm，井深22m，间距6m，每口井内安装11KW潜水泵1台，水泵流量80m3/h。降水井平面布置见图4所示。 （2）降水井抽水试验 降水井布设完成后启动降水井进行抽水试验，当降水井水位达到持续24h保持稳定时，即抽水量与地层补给水量达到动态平衡，此时的地下水位即为盾构接收时的地下水位。通过现场抽水试验，到5d时各降水井水位均达到稳定，降水井水位最深为17.5m，最浅为13.8m，考虑水位深的降水井位于两线加固区中间部位，汇水通道受阻，不是真实的地下水位，应以基坑边上的降水井水位为参考依据，并考虑“水跃”现象，地下水位埋深小于13.8m，即该水位在隧道底部上方2m以上。根据抽水试验结果，还需采取冻结法加固及挡水墙施工措施。 图4 盾构接收端降水井平面布置图 3.3冻结法加固 因地下水位在开挖隧道底部上方2m以上，为确保洞门围护结构破除时施工安全，并防止车站底板以下的承压水沿主体结构与围护桩结构间的缝隙从洞门处串出，采用冷冻法紧贴围护桩对洞门端进行加固，加固范围沿隧道纵向长2m，两侧为开挖隧道外各3m，上下为开挖隧道上下各3米。冻土墙积极冻结温度达到-10℃后，进入维护冻结施工，直至洞门破除完毕及盾构机刀盘达到冻土墙前方0.5m时停止冻结施工，进行冻结管拔除施工。加固范围见图5、图6所示： 图5 盾构机到达端冷冻加固平面布孔图 图6 盾构机到达端冷冻加固剖面图 3.4挡水墙施工 挡水墙设置在满足盾构机接收和吊装条件下，设置范围应尽量小，以减小回灌水时间，尽早实现反压作用。土挡水墙为钢筋混凝结构，长14.5m，宽8m，墙厚30cm，墙高至隧道轴线（比地下水位高1m左右）。盾构机刀盘进洞后若出现漏水、涌砂现象，立即向吊出井回灌水，以形成反压，防止洞门漏水、涌砂。回灌水水源采用从降水井抽出的地下水，回灌水时降水井抽水作业不停，将抽出的地下水回灌到吊出井内即可。 3.5盾构机接收装置 盾构机接收装置采用混凝土浇筑混凝土弧形导台，弧形导台顶面预埋500×300mm钢板，钢板间距1000mm，钢板上焊接43#钢轨作为盾构机滑行导轨。弧形导台长14.35m，由2根混凝土梁组成，梁宽1m，梁间距2.2m，梁高约70cm。梁内侧各植1排φ22@200钢筋，以防止梁因受盾构机侧压发生翻倒。导台混凝土浇筑完成后及时对预埋钢板标高进行复测，以确保导轨标高误差在允许值内，保证盾构机能顺利上导轨。混凝土导台施工见图7、图8所示： 图7