中铁二十三局集团轨道交通工程有限公司 上海浦东新区 201399
摘要：盾构法隧道施工中始发掘进接收是其重要工作，而富水地层中临江始发时采取不同的措施是确保始发安全的关键工作。本次工程案例中采取了止水帷幕、地面袖阀管以及洞门大管棚结合的止水加固方式完成富水地层临江始发。案例表明这种综合的止水加固方式应用于实际工程中可以满足富水地层临江始发的止水、地面沉降、始发场地狭窄以及工期紧迫多项问题并取得令人满意的结果。
关键词：粘土桩；止水帷幕；盾构临江始发；富水地层；延伸钢环
1工程概况
盾构始发起点里程为Y（Z）DK36+570.491，盾构始发位置右线外轮廓线距离锦江边缘浆砌条石水平距离为13m，左线外轮廓线距离锦江边缘浆砌条石水平距离为28.2m，垂直距离均为5.2m。盾构始发时隧道穿越地层为稍密卵石<2-9-3>、密实卵石<2-9-4>和强风化泥岩<5-2>。
2临江始发地层加固控制措施
临江始发设计控制措施采用地面袖阀管加固+洞门大管棚+黏土桩止水帷幕（帷幕内降水）+洞口橡胶密封相结合的方式，确保始发洞门完全封堵前洞门不涌水涌沙，并有效隔绝河水渗入盾构机土仓内，杜绝发生喷涌造成事故。
（1）黏土桩止水帷幕施工
黏土桩止水帷幕作用：将盾构机始发后洞门封堵完成前的区域与地下水隔断，防止河水涌入和地下水在洞门未封堵之前涌入土仓或由洞门涌出造成地面塌陷车站被淹的事故。
施工参数：
①土桩施工采用塑性黏土混凝土桩直接浇筑的工艺，施工时采用C15混凝土掺黏土现场搅拌均匀后浇筑。
②黏土桩成桩后，其渗透系数不大于5*10-5cm/s，无侧限极限抗压强度需大于0.8MPa。
③钻孔灌注桩平面定位应准确，桩顶中心线施工偏差不得大于10mm；严格控制桩身垂直度偏差（相邻桩同向偏差不大于0.3%，反向偏差不大于0.2%）确保实际咬合量≥200mm。
④黏土桩施做大小和间距为Ф1200@900布置，左右线始发端头分别形成分仓单排桩止水，黏土桩在掘进方向上施做2排长度15m与车站黏土桩进行咬合，横向黏土桩施做2排，掘进方向黏土桩进行咬合，范围为盾构轮廓线外3m，所有黏土桩加固深度均为19.4m。
（2）地面袖阀管加固
采用袖阀管注浆加固，地面注浆孔间距为1000×1000mm（纵向×横向）布置，注浆加固结构范围为盾构轮廓线外3m，加固深度为隧道拱顶以上3m，至拱底以下1.5m；加固范围长度为隧道沿线10m。注浆孔开孔直径≥108mm，终孔直径≥90mm，孔口管采用直径80mm，壁厚4mm的热轧无缝钢管，孔口管埋设牢固，并有良好的止浆措施，注浆浆液采用水泥浆，水灰比为0.8：1~1：1，注浆压力控制在0.2~0.4MPa（根据现场实际情况调整）。
（3）洞口管棚
为了保证盾构通过时地层的稳定性，利用管棚机在隧道拱顶区域钻设水平孔，打设超前支护钢管，并进行注浆固结地层，使隧道拱顶预先形成“伞状”保护环。此结构的抗弯、抗剪功能可有效承载局部松驰的地层荷重，适时提供隧道盾构到达接收时无法及时注浆或补充注浆前这一空档所需的支撑力，使地表稳定安全
①管棚布置如图1所示。管棚孔口位置沿隧道拱部开挖轮廓线外250mm布置，钢管环向中心间距350mm，外插角约1-2°，长度15m。每个洞门需要进行23根大管棚钻孔、注浆施工。
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图1 盾构大管棚加固断面图
②大管棚+注浆方式加固，同时辅以地面注浆和邻近洞门的8环管片二次注浆。钢管采用φ108mm，壁厚6mm的无缝钢管，分节安装。管棚分节为：3m×5=15m。两节之间用，壁厚6mm，长0.4m连接。相邻两根钢花管的接头要错接，其错接长度≥1.0m。注浆钢管上钻注浆孔，孔径φ10mm，孔间距200mm，呈梅花型布置。钢管尾部（孔口段）2.0m不钻花孔作为止浆段。
③管棚注浆采用水泥浆，水泥浆水灰比：0.8：1~1：1，注浆压力拟采用0.2~0.4MPa，施工中应根据实际地质情况，并通过试验再作调整。
④管棚导向管采用Φ133mm，壁厚4mm，长度为1200mm。管棚导向管应严格定位，管棚钻进过程中应采用水平测斜仪经常量测管棚的偏斜度，发现偏斜出设计要求时，应及时纠偏。
（4）洞门密封
考虑到左线止水帷幕长度不能满足盾构机始发后在帷幕内对洞门进行封堵，以及扇形板在施工过程中需要人工对其进行调整才能发挥密封橡胶板的密封作用，且在调整到位之前由于土层种的泥水压力及泡沫系统使用产生的其它往往会造成橡胶板外翻造成洞门漏水甚至涌水等事故，外翻后的橡胶板处理困难，综合分析后对洞门密封采取加装0.7m延伸钢环，钢环与洞门预埋件螺栓连接，再在延伸钢环上安装橡胶板，扇形板改为折页板。钢环安装完成后应加强螺栓孔检查以及钢环与预埋环板A接合面检查，在螺栓空缺处及接合面缝隙>2mm处需用玻璃胶密封。
3场地狭小解决方案
顺江路站位于成都市一环内顺江路与莲桂西路交叉口，车流量大，交通繁重，无法外扩现有施工围挡范围，左线有18根桩位处于现有围挡外，距离围挡垂直距离为3.8m。
现场条件满足不了围挡外粘土桩止水帷幕的施工，对左线粘土桩止水帷幕桩位进行调整：
①取消围挡外18根粘土桩，外侧粘土桩位中心距离隧道边缘1.5m，中间排桩位置向小里程方向移动500mm，移动后桩位距离始发端围护桩边缘8m，掘进方向左侧帷幕桩小里程方向延长10m。
②左线地面加固沿掘进方向由10m变更为15m。
③临河侧增加2口降水井（3#、4#为增加降水井）如图2所示。
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图2降水井与止水帷幕平面关系
4 盾构临江始发
（1）止水效果检查
盾构始发前将先确认降水效果及洞门加固及止水帷幕的止水效果，包括如下步骤：
①降水水位进行检测并记录（14天）保证始发时地下水位位于隧道底0.5m以下。
②对洞口加固及止水帷幕止水效果进行检查，在洞门2/3和1/3处进行水平探孔，探孔孔径Φ25，深度贯穿车站围护结构外1.5m以上，观查无水或少量渗水为正常。
③检查洞门密封装置，特别注意下部折
页板及橡胶帘布的安装质量。
④割除洞门范围内车站喷锚的钢筋网。
（2）盾构掘进始发
左、右线始发掘进步骤如图3所示，其中左线止水帷幕封闭长度距离始发里程只有8m。
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图3左、右线始发掘进流程
盾构机刀盘里程DK36+570.491盾构机开始通过车站围护桩，围护桩采用C30混凝土+纤维筋，掘进参数见表1。
表1 盾构通过车站围护桩施工参数
盾构机通过车站围护桩控制措施为：
（1）下部土压0.3bar左右开始转动螺旋机，转速为5-8r/min开始出渣，当上部土压0.3bar时开始正常出渣，有效的避免大混凝土块、大卵石在土仓内堆积与磨成细粉的混凝土发生2次凝固。
（2）出土时根据出渣情况适当向土仓内加水，磨桩时每环加水约8m³。
盾构机刀盘里程DK36+568.991时，盾构机开始通过车站加固区域，掘进参数见表2。
表2 盾构通过车站加固区掘进参数
控制措施：
①增大加水量，每环加水约12m³。
②推进油缸下部比上部大50bar，防止盾构机发生进洞磕头。
右线刀盘里程为DK36+563.591盾构机开始切削止水帷幕，掘进参数见表3。
表3 盾构切削止水帷幕掘进参数
当盾构机进入洞门后，立即进行洞圈帘布橡胶板的整理加固工作，用钢筋或钢板角铁等焊接，将铰链挡板固定在管片与洞门之间不翻出。
洞门封堵时应该及时进行注浆，注浆选择上部2个注浆管注入，注浆过程中为先快后慢，现场人员全程值班监控洞门情况根据洞门渗漏情况可以判断出浆液的填充位置，并且根据注浆压力及浆液填充的位置及时调整注浆速度。
5结论
本工程案例主要采用了黏土桩止水帷幕与地面袖阀管加固、洞门大管棚相结合，完成了富水地层盾构法施工的临江始发。克服了狭窄场地施工，节约了工期并且通过安装洞门延伸钢环实现了盾构机进入土体8m，盾尾距离钢环外沿0.6m的近距离洞门封堵。
盾构法施工在富水地层中临江始发采取黏土桩止水帷幕可以有效的隔断地下水、河水与盾构机开挖仓的水利联系，并且黏土桩止水帷幕施工可以根据不同的地质选择合适的施工工艺，止水帷幕的形式可以根据现场施工条件进行调整节约工期。
参考文献：
[1]赛军帅.浅谈新型盘扣式支架在现浇箱梁施工的应用[J].山西交通科技，2014（05）
[2]戴佳临.浅谈地铁盾构法施工中盾构机转接始发技术[J].建筑学研究前沿，2017（28）
[3]黄剑松.浅谈地铁盾构法施工中盾构机转接始发技术[J].中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术，2016（04）
[4]吴木怀 周文军.盾构法隧道始发施工关键技术[J].中国港湾建设，2016（09）
[5]梁春汉.盾构法施工中盾构机转接始发技术研讨[J].防护工程，2019（06）
作者简介：
樊荣江（1986—）男，汉族，四川宜宾人，汉族，本科毕业，工程师，一直从事地铁施工方面的工作。