淺析盾構地下主動接收施工關鍵技術

田宏宇 王曉 王凱

【摘 要】考慮到盾構地下主動接收施工的特殊性，本文結合工程實例，在分析工程施工工序基礎上，采用FLAC 3D有限差分軟件確定了施工關鍵工序，然后提出了施工關鍵技術，為類似工程建設提供參考。

【關鍵詞】盾構;主動接收;關鍵工序

中圖分類號： U455.43 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）12-0175-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.12.085

【Abstract】Considering the particularity of active underground receiving construction of shield tunnel， this paper combines engineering examples， based on the analysis of engineering construction procedures， uses FLAC 3D finite difference software to determine the key construction process， and then puts forward the key construction technology for similar engineering construction. for reference.

【Key words】Shield; Active reception; Key processes

0 引言

在城市地鐵區間建設的過程中，采用盾構施工技術，受各種因素限制，需要進行盾構地下主動接收，以免施工給周圍環境帶來較大影響。而能否實現主動接收技術的科學運用，關系到工程施工質量和安全。因此，需要加強盾構地下主動接收施工關鍵技術研究，從而科學進行工程施工。

1 工程概況

某地鐵線全長47.2km，途徑城市繁華地段，四周建筑物林立，同時地下管線密布，難以采用明挖基坑施工技術進行作業，所以需要在地下進行盾構接收。為對盾構機刀盤進行拆解和容納，從縱向上將隧道劃分為標準區間、擴大段和接收室三部分。在施工期間，采用CRD法從標準區間進行6m×7.5m×7.74m接收室擴挖，埋深達13m。

2 盾構地下主動接收施工關鍵技術分析

2.1 施工工序

工程采用主動接收施工技術進行盾構地下接收，在完成接收室施工后，從接收室封端墻預留洞門使盾構掘進至接收室，然后進行解體。從施工工序來看，需要完成接收室初期支護和二襯施作，然后進行封端墻預留洞門施工[1]。在此基礎上，需完成臨時支撐架設。在標準斷面開挖后，進行初期支護，然后在斷面擴大的同時加強支護。針對封端，需要施作初期支護。針對洞口位置，需要完成土體加固。將臨時中隔壁拆除后，可以進行防水和二襯混凝土施工。針對預留洞口，需進行臨時支撐架設。在使盾構掘進主動至洞門時，需要先破除封端墻初期支護結構，將臨時支撐拆除，使刀盤進入接收室，然后進行設備解體。

2.2 關鍵工序確認

從整個施工工序來看，盾構掘進過程中封端墻的盾構洞口采取初期支護方式。實際在掘進期間，地表沉降和初期支護結構都會受到影響。為加強工程施工安全性，需要采用FLAC 3D有限差分軟件確定施工過程的影響程度。采用該軟件，能夠采用混合離散法對塑性破壞和流動進行模擬，因此較之有限元軟件采用的離散集成法能夠獲得更加準確的分析結果[2]。在輸入基本施工參數基礎上，可以取隧道外側各5倍結構寬度作為邊界。在縱向上，隧道區間下方土體厚為主體高4倍，標準段每次開挖0.5m，長20m，接收室長設為30m?？紤]地面超載問題，可以施加20kN/m2荷載。采用軟件實體單元進行盾構管片、二次襯砌等結構模擬，采用梁單元進行臨時支撐結構模擬，并通過提高地層參數進行注漿模擬，可以得到表1的結構物理學參數。實地勘察確定，土層由5.4m厚粉土、6.1m厚粉質黏土和3m厚粉細砂構成，輸入各土層參數加權平均值，可以確定地層沉降和洞口位移情況。

從分析結果來看，接收室施工期間地表沉降達9.5mm，對封端墻外10m到15m位置產生較大影響。在盾構掘進期間，地表-15m到10m位置產生了地表沉降疊加效應，增量達1.2mm，沉降最大值向接收室移動。如圖1所示，在盾構掘進至距離封端墻18m的位置時， 墻體開始產生位移，并且位移隨著距離縮短逐漸增加，在距離達到3m時位移達增速達到最大，距離1m時位移最大達到13mm。從接收室結構受到的影響來看，結構沉降僅0.3mm。因此從整體來看，盾構掘進對封端墻預留洞口將產生較大影響，需要防止地表變形，并加強臨時支撐，以免封端墻因反復變形受到破壞。

2.3 關鍵技術應用

2.3.1 土體加固施工

結合施工要求，需要加強封端墻洞口位置土體注漿加固，以便使盾構掘進帶來的地表變形影響得到削弱，使地表累計沉降得到減少。在實際施工期間，可以采用深孔袖閥管后退式分層劈裂注漿工藝，保證盾構接收安全。具體來講，就是將袖閥式注漿管通過鉆孔下入地層，然后通過分層注漿施工使漿液均勻進入地層[3]。施工期間，漿液在地層中能夠實現分段可控和均勻擴散，而注漿外觀將留在土體中，每隔一定間距預留出漿口，完成截止閥的設置。將帶封堵裝置內管放入外管中，可以在土體中產生以鉆孔為核心的樁體，并在外圍土體裂隙中形成抗剪力強的網狀漿脈復合體，因此能夠使地層物理力學性能得到改善。采用該技術，可以采用水泥-水玻璃雙液漿，按照1：1比例進行均勻混合，然后按照水泥重量10%進行微膨脹抗裂劑的添加，按照水泥重5%添加液體速凝劑。袖閥管采用硬質塑料管，承受最大壓力至少為3MPa。劈裂注漿水泥為普通硅酸鹽水泥，注漿頂面高為管線基礎底面，保證以孔距邊長單樁復合地基承載力超過140kPa。在注漿施工期間，需要在擴大端初期支護完成，同時掌子面封閉后，對盾構殼體外輪廓3m范圍進行注漿，通過斷面擴大優勢對注漿盲區進行規避。注漿加固范圍為開挖輪廓外1.5m和隧道開挖范圍，注漿孔按照梅花形布置，形成的孔位環間距達0.5m，孔間距0.45m。沿著孔的線路，每孔長12m，漿液擴散半徑達0.7m。注漿壓力需要控制為1MPa，在保護圈土體滲透系數小于0.001m/d的條件下，同時漿土結實體內聚力達到80kPa以上后，可結束施工。

2.3.2 接頭連接施工

在封端墻洞口支護方面，考慮到盾構掘進過程中封端墻將產生反復變形和回彈，因此需要加強支撐結構施工。而盾殼厚50mm，內部二次襯砌結構需要單獨承受荷載，還要采用P12、C40混凝土，厚400mm，長8m，直徑5400mm。在初次襯砌和二次襯砌結構的連接位置，為避免出現同一斷面，還要實現整體澆筑一次成型，使結構整體性得到提高。為防止洞門鋼環變形和移位，需要采用鋼管環對洞門支撐結構進行加固?？紤]到周圍環境復雜，可能因涌水導致地表沉陷嚴重。因此需要加強結構防水。具體來講，就是針對擴展段和盾構段，利用400g/m2土工布和1.5mm的EVA防水板進行復合防水層施工。針對洞口，采用背貼止水帶收口方式進行施工。在接縫位置，采用兩道遇水膨脹止水膠進行補充，能夠避免初支裂縫延續到二次襯砌結構中，因此能夠使結構防水性能得到提高。

2.4 地表影響監測

在盾構主動接收施工期間，需要在地面、封端墻等位置進行沉降和位移觀測點布設，以便確定施工對地表產生的影響，從而加強施工安全管理。按照上述方法施工，從地表影響監測結果來看，地表沉降最大值為6mm，在盾構掘進至距離封端墻4m位置時，洞門才產生明顯位移增幅，最大位移值為7mm。由此可見，通過實施土體加固和加強接頭施工能夠使盾構掘進帶來的影響得到減小。

3 結論

綜上所述，在采用盾構主動接收施工技術時，還要確認施工給地表和工程結構帶來的影響，以便通過加強施工關鍵工序控制保證工程施工質量和安全。結合地表影響分析結果，采用科學施工技術，能夠在發揮主動接收施工優勢的同時，保證工程施工順利進行。

【參考文獻】

[1]韓林，孫國凱，路林海.富水盾構接收施工控制技術及地表沉降分析[J].公路，2019（04）：312-317.

[2]孫延盼，萬凱，王濤，等.無錫地鐵盾構組合工法接收施工技術[J].市政技術，2018，36（06）：82-85.

[3]王星鈞，鐘志全.鋼套筒盾構接收應注意的幾個問題[J].建筑機械化，2018，39（10）：67-69.