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摘要：盾构始发与接收是盾构法施工过程关键控制点，特别是盾构接收施工风险高，是事故发生频次较高的阶段。目前比较常用接收方式为接收端头加固接收，而水（土）中接收施工技术在部分城市轨道交通工程中得到应用。在水下接收应用案例较少，本文将结合水下接收工程案例，开展土压平衡水下接收施工技术及风险控制研究，为同类工程实施提供参考。
关键词：盾构 水下接收 施工技术 风险控制；
一、工程概况
线路起止里程右线为YK2+850.000~YK5+275.241，右线长度2425.241m；左线为ZK2+850.000~ZK5+278.406，左线长度2428.406m。区间最小半径R=350，最大坡度25‰，埋深17~28m。
1.1工程地质水文条件
区间工程赋存三层地下水，地下水类型分别为潜水（二）、承压水（三）、承压水（四），其中承压水（三）、承压水（四）分布于区间隧身范围⑤层卵石圆砾、⑤2层粉细砂层中。承压水（四）水位/水头标高在12.38~18.38m范围，水位/水头埋深在22.58~30.11m，水头高约2.1~4.78m。区间接收端隧顶覆土埋深在16.48m~17m。
盾构接收段隧身地质情况主要为卵石圆砾、洞门顶部粉细砂层（厚约2m）。
1.2接收端头加固施工情况
接收端头单线加固为盾构隧道结构外3m、长12m。端头加固分两段。4m加固段设计为多重管地面深孔注浆止水帷幕，根据不同地层扩散半径为400mm、500mm、600mm。新型注浆材料：聚丙烯酸钠溶液+催化剂溶液=1：0.03；硫酸钠溶液+普通硅酸盐P.042.5水泥=1.3：1；二者1：1混合使用。复合型双液浆：A液为水+水泥+减水剂=1：1.3：0.1；B液为水+水玻璃=1：1；C液为磷酸。施工参数控制如下：
卵石圆砾地层成孔直径95mm，扩散半径600mm，注浆压力0.8～1.5MPa（可按实际调整）浆液胶凝时间 50～80秒；粉细砂地层成孔直径95mm，扩散半径400mm，注浆压力1.0～2.0MPa（可按实际调整）浆液胶凝时间30～60秒；粉质黏土地层成孔直径95mm，扩散半径，注浆压力400mm1.5～2.5MPa（可按实际调整）浆液胶凝时间30～50秒；
8m加固段为施工方案采用地面注浆加固，现场采用后退式注浆工艺，孔位间距为梅花形600mm*600mm，浆液采用复合型双液浆（水泥、水玻璃），双液浆配合比：水灰比=水泥：水=0.9~1.1，水泥浆：水玻璃（体积比）=1：1。施工参数如下：
卵石圆砾地层成孔直径95mm，扩散半径600mm，注浆压力 0.5-0.8Mpa 浆液胶凝时间；粉细砂地层成孔直径95mm，扩散半径400mm，注浆压力 0.5-0.8Mpa；粉质黏土地层成孔直径95mm，扩散半径，注浆压力1Mpa（实际调整）。
二、现场存在问题及解决措施
2.1现场存在问题及原因分析
由于在富含承压水粉细沙层、卵石层多重管深孔注浆止水帷幕效果不佳，基坑在开挖过程中发生多次涌砂涌泥。盾构接收加固端深层土体扰动，地面采取填充加固，洞门水平探孔探测承压水水头较大，与静水位实测在水位一致（在洞门中线上1m）。
2.2解决方案
为防止或控制在盾构接收过程中地下水及不良地层从开放的洞圈中大量涌出而发生工程险情，接收方式由常规改为水下接收。
吴镇，耿传政，王磊等人在富水卵石层土压平衡盾构水下接收技术研究表明，盾构接收在端头加固无保证效果时，可采用水下接收方式。
三、水下接收施工工艺机理、前置条件
盾构水下接收是利用内外水压力平衡可控制突水、突泥的机理，主动将盾构接收端灌注蓄水，在内外压力平衡情况下再进行接收的施工工艺。
水下接收前提条件：接收端空间应具备封闭空间（保证蓄水）且具备足够水源。
四、盾构水下接收施工技术及工序控制
4.1盾构水下接收施工流程
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4.2盾构水下接收关键工序及重难点分析
（1）接收基座安装，灌注水后基座在接收过程中，若发生位移变形，难以发现且不易采取措施进行补救。磨桩渣块落至接收基座上致其盾构机无法正常推进至基座上接收。
（2）水位探测及回灌水位控制，地下水位探测准确与否是水下接收关键，灌注水位标高必须内外水位一致，或略高于地下水位。
（3）盾构到达围护结构分段接收，盾构机进入接收段后，不同阶段盾构掘进参数不同，划分组段确定合理参数。
（4）回灌水抽排，刀盘出洞后，在确认止水帘布无损伤及洞门无渗漏水、涌泥涌砂现象，按分阶段抽排。
4.3洞门复测及接收基座安装加固
1、洞门复测
对洞门进行复测及盾构姿态进行优化，提前60环调整，之后只能在±20mm范围内微调。
2、接收基座安装
接收基座的中心轴线应与隧道设计轴线一致，接收基座的轨面标高除适应于线路情况外，适当降低2cm。纵横向必须可靠加固，防止基座变形、位移。
根据复核测量基座摆放中线和基座高程的控制线安装基座，其偏差位置采用钢板找平。在基座的前后两端分别用型钢加顶撑，顶撑与竖井结构相连。必要时可在底板上安装钢板块来固定基座。
待接收基座安装加固完成后，在其基座承台内侧区域满铺2cm钢板形成接渣盒（钢板铺设自基座尾部延伸至洞门位置），盾构机出洞后可顶托掉落渣土前进。
3、洞门水平探孔检测
在洞门范围内钻6个水平探孔。探孔主要分部在盾构隧中以上范围边缘处，孔径80mm，长度深入到加固体里3m，检测隧身范围内粉细砂层及卵石圆砾层的土体加固效果。其次成孔后观察洞门掌子面区域地层中水位情况，并结合端头区域降水井实测井外水位位置情况。可作为后续井内水回灌水位实际标高的参考依据。
4、洞门帘布及折页压板安装
在接收端头内衬墙上的盾构机出口洞圈周围安装环行密封橡胶板止水装置，盾构机进入预留洞门前在外围刀盘和帘布橡胶板外侧涂润滑油以免盾构机刀盘挂破帘布橡胶板影响密封效果。帘布拉紧拟定采用电动葫芦进行拉紧。
5、井内水回灌
根据现场实际水平探孔探测及静水位，实际水位在区间隧中以上约1m。接收井回灌水位高处实际水位1m，以接收井内外水位基本平衡为宜。
6、盾构到达接收
盾构接收掘进可为七个阶段，各阶段应采取不同的施工参数及控制侧重点不同。
（1）盾构过渡段掘进
过渡段（离接收洞口60m～10m）的掘进速度和土仓压力为常规控制。逐渐放慢掘进速度，缓慢均匀地切削洞口土体。同时每隔8环做一止水环（双液浆注浆）。在距离接收洞门20米时，此段施工应侧重注意调整盾构机的姿态，使盾构机的掘进方向尽量与接收洞门实际位置方向一致，掘进时的轴线控制精度应达到﹢10mm。
（2）接收第一阶段
盾构机开始进入加固体内掘进过程，盾尾还未进入加固体，在该阶段掘进过程需加强同步注浆控制，保证浆液填充饱满，同步注浆浆液的凝结时间在3～10h之间，浆液的强度不小于2.0Mpa，注浆压力控制在0.4～0.5Mpa之间，注浆扩散系数1.5～1.8，注浆量控制在5~5.5m³左右。掘进速度由原来正常段的45～30mm/min减至20～15mm/min，土仓压力降低至70%。压力值大约与水压相等。
（3）接收第二阶段（离接收洞口围护结构墙2m～30cm）
利用管片原设计二次注浆孔进行二次注浆施做止水环（止水环位置位于盾构抵达洞门围护结构后盾尾后3环处）注浆从下到上左右对称、多次、少量进行，二次注浆采用双液浆，以水泥浆为A液、水玻璃为B液，混合后的凝结时间控制在60s左右，根据试验结果确定实际配合比。浆液材料选用42.5普通硅酸盐水泥和波美度35Be’的水玻璃，由管片注浆孔注入。控制压力暂定为0.4～0.5Mpa之间，注浆量0.2m3/孔；堵塞盾尾后方过水通道。
在掘进过程中只能根据地质等情况使压力最小。必须密切注视洞口的情况及盾构机刀盘的位置，此阶段速度一般为5～10mm/min，直到盾构机刀盘距围护结构墙0.3m。
二次注浆（水泥+水玻璃）参数控制：二次注浆均采用双液浆其中A液为水泥浆液水灰比1：1，B液为水玻璃与稀释水按照体积比1：1调配。将A、B液浆按照体积比为4：1配制，将双液混合后，初凝时间约为60s。单液浆水泥（50kg一袋）15袋，水0.75m³；双液浆水玻璃0.5m³，水0.5m³。
（4）接收的第三个阶段（盾构机磨桩施工）
接收的第三阶段为第二阶段完成至洞门，开始磨桩施工，摩桩期间参数设置：推进速度<10mm/min；推力<600T，视实际推力大小，以不超过此值为原则。
且待刀盘切削围护结构一半桩体后，通过盾构机中盾径向注浆孔对盾体范围进行聚氨酯注浆止水，隔绝盾体与土体之间前后水源。
（5）接收的第四个阶段（盾构刀盘出围护结构墙）
该阶段是本工程水下接收关键点之一。施工重点是加强该段同步注浆及二次注浆质量，施做止水环，以确保管片背部填充密实，堵塞过水通道，避免接收井内发生涌水涌沙等风险。该段掘进严格控制土仓压力、速度、等参数稳定，尽量保持盾构姿态不变。要求每掘进完成一环停机对多孔管片背部进行二次补偿注浆（二次注浆在拖出盾尾后3环处开始）。
根据对盾构掘进推力组成因素分析，掌子面地层提供反力占重要部分，盾构接收过程中，当刀盘通过围护结构墙后，掌子面提供给盾构机反力骤减，接收段管片在失去后盾管片支撑后会松弛，导致管片环缝张开，影响密封防水效果，进而对隧道结构或周边环境产生不利影响，施工拟采用在接收段管片拼装完成后洞口前6~8环用型钢联系拉紧，采用14号槽钢将管片纵向连接进行拉紧，防止管片因正面推力减小而造成环缝间隙张开。
（6）接收第五阶段（井内降水）
待刀盘空推出结构墙止水帘布后，先行将井内水位抽排至盾体腰部以上位置（约盾体中部以上2m左右位置），井下对其止水帘布进行检查是否有损坏或洞门位置有无渗漏水或涌泥涌砂现象。若止水帘布无损伤及洞门无渗漏水、涌泥涌砂现象，便拉紧帘布。盾构机继续前顶直至盾构机铰接部位脱出洞门止水帘布位置，对其井内水进行再次缓慢抽排，随井内水抽排随时观察洞门情况，待井内水抽排完成，开始井下清渣工作。
若一旦发生漏水、涌泥涌砂现象情况紧急洞内聚氨酯注浆止水，再进行水位二次回灌至原井内水位标高。
（7）接收第六阶段（盾构空推至施做临时封堵洞门位置）
盾构机盾尾空推至封堵洞门位置时（尾刷不脱出结构墙），持续进行同步注浆和二次补偿注浆（可根据现场实际情况确定是否再次进行聚氨酯注浆），待注浆完毕后并在二次注浆完成后通过洞内管片注浆孔进行开孔检查止水效果。
（8）接收第七阶段（盾构机顶推至吊装位置）
洞门最后一次止水封堵完成后，将盾构机顶推至吊拆位置进行盾体吊拆解体吊装。
5、风险分析及采取应对处置措施
1、盾构接收基座变形；2、盾构后靠支撑发生位移或变形。3、盾构出洞推进时盾构轴线上浮。4、施工测量出现差错或施工测量误差太大；6、盾构纠偏不及时或纠偏不到位；
处理措施：盾构基座中心夹角轴线应与隧道设计轴线方向保持一致，处于曲线状态时，可考虑盾构基座沿隧道设计曲线的切线方向放置；对基座框架结构的强度和刚度进行验算，以满足出洞时盾构穿越加固土体所产生的推力要求；在推进过程中合理控制盾构的总推力，使千斤顶合理编组，避免出现不均匀受力；.在推进施工过程中，对每一环都必须提交切口、盾尾高程及平面偏差实测结果，并由此计算出度构姿态及成环隧道中心与设计轴线的偏；将测量结果绘制成隧道施工轴线与设计轴线偏差图，一旦发现有偏离轴线的趋势，必须及时告知施工工程师采取及时、连续、缓慢的纠偏方法。
6、结束语
盾构机双线水下接收均已顺利出洞到达接收，但在左线接收过程中出现基座紧邻洞门处横向支撑加固变形，右线采取纵向支撑加强、基座与底板结构增加抗剪销钉等优化措施，未有异常情况发生。在出洞后洞门环向存在少量渗水，接收过程还应注意出洞施工组织节奏，做好洞门封堵，防止地面沉降量大。
参考文献：
1：吴镇，耿传正，王磊，富水卵石层土压平衡盾构水下接收技术，隧道建设（中英文），2018年12月，第12期第38卷，2041-2045；