盾构到达安全施工技术
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摘要：通过盾构到达安全施工技术在广州地铁六号线【海~东盾构区间】的应用，介绍了盾构到达安全施工技术的基本组成、关键技术、盾构到达可能遇到的主要问题及处理措施，为类似的盾构到达的安全施工提供了借鉴。
关键词：盾构 到达 安全
随着人们生活水平的提高，人们对安全的要求也越来越高。盾构工法虽然是一种比较安全的隧道施工方法，但它仍然存在较大的风险，其中盾构机的始发和到达便是盾构施工中的重大风险，本文以广州地铁六号线【海~东盾构区间】的盾构到达为例，介绍了盾构到达安全施工技术的基本组成、关键技术、盾构到达施工中可能遇到的主要问题及处理措施，为类似的盾构到达的安全施工提供了借鉴。
盾构到达安全施工技术主要包括端头加固技术、洞门密封装置的安装技术、测量技术、盾构机到达前掘进参数的控制技术、洞门的凿除技术、接收托架的安装技术。
1工程概况
【海珠广场～东湖盾构区间】土建工程由两条圆形盾构隧道及相关附属工程组成。包括【海珠广场站～北京路站】、【北京路站～越秀南站】、【越秀南站～东湖站】3个盾构区间和1个联络通道(带泵房)及12个洞门，其中盾构始发、到达端头共有六个。
2盾构到达主要的安全施工技术
2.1 端头加固技术
本工程中有5个端头的地质条件较好，洞身所处地层主要为褐红色泥质粉砂岩中风化带、褐红色泥质粉砂岩微风化带。根据施工经验和类似工程施工参考，此5个端头不需要专门进行地层加固。而北京路站盾构到达端头地质条件较差，洞身所处地层为褐红色泥质粉砂岩强风化带，根据地质报告资料，该地层遇水易软化、掌子面容易失水坍塌，该端头需要专门进行地层加固。
2.1.1北京路站盾构到达端头地质情况
左线端头地质从上到下分别为：人工填土层、淤泥质土、粉细砂层、中粗砂层、褐红色泥质粉砂岩全风化带、褐红色泥质粉砂岩中风化带、褐红色泥质粉砂岩微风化带。洞身地层主要为褐红色泥质粉砂岩中风化带、褐红色泥质粉砂岩微风化带。
右线端头地质从上到下分别为：人工填土层、淤泥质土、粉细砂层、中粗砂层、褐红色泥质粉砂岩全风化带、褐红色泥质粉砂岩中风化带、褐红色泥质粉砂岩微风化带。洞身地层主要为褐红色泥质粉砂岩中风化带、褐红色泥质粉砂岩微风化带。
2.1.2端头加固方法及端头加固范围的选择
根据工程地质情况，北京路站盾构到达端头的加固深度需进入强风化岩层0.5m，且本地层较为复杂，上部分布有深达10m的软弱地层，综合考虑上述情况，拟采用地质钻机成孔，三管旋喷钻机成桩的施工方法。
本工程分别在线路左右中线的12m范围内采用φ800三重管旋喷桩注浆加固地层，桩底进入强风化岩层0.5m，其中，左线旋喷桩的钻孔深度约15.5m，旋喷长度10.3m；右线旋喷桩的钻孔深度约19m，旋喷长度13.6m。具体详见图1。
图1北京路站端头加固示意图
2.1.3旋喷桩施工工艺流程
旋喷桩施工工序流程详见图2。
2.1.4旋喷桩施工工艺参数
根据本工程的地层特征，采用以下旋喷注浆施工技术参数：使用32.5R级的硅酸盐早强水泥，水泥用量为350kg/m，水灰比为0.8：1～1：1；施工喷射水压采用30～40MPa；低压水泥浆液流压力采用1 ～1.5MPa；气流压力采用0.4～0.7 MPa；旋转速度采用12～15r/min；提升速度取0.08m～0.12m /min，保证喷射桩体的强度和均匀性；施工过程中根据实际情况作适当的调整。
2.2洞门密封装置的安装技术
因盾构机刀盘开挖面的直径大于盾体的直径，所以洞门内衬墙与盾体之间存在一定的空隙，如不加以封堵，会造成地下水的流失，而导致地面的沉降甚至坍塌，因此必须安装临时封堵洞门的装置，本工程采用橡胶密封帘布板配折叶式密封压板，起到了较好的密封效果。
为保护密封装置，洞门下方必须堆放一定量的砂包作为缓冲层。
2.3测量技术
2.3.1盾构机及洞门位置复核测量
在盾构机到达前50米、前10米均需对盾构施工段和车站内所有测量控制点进行一次整体的、系统的控制测量复测和联测，对所有控制点的坐标进行精密、准确的平差计算，并对激光经纬仪复检和盾构机头位置人工测量。盾构机贯通前30米和10米须对导向系统托架三维坐标进行人工复测。
2.3.2地面沉降的监测
在地面沉降观测方面，贯通前50米，每天24小时进行2次地面沉降测量，贯通前20米，每天进行3次地面沉降监测，及时反馈测量结果；地面沉降报警值：①每次测量之间，建筑物沉降大于5mm；②建筑物一天累积沉降大于10mm。
2.4盾构机到达前掘进参数的控制技术
2.4.1盾构机操作、管片拼装参数的控制技术
（1）最后7~8环采用敞开式掘进模式，推力小于1000t，并根据里程距离递减；单组千斤顶油压，控制在10Mpa以内，刀盘转速3转/分。
（2）在盾构机机头进入距车站端墙15m范围后，首先减小推力、降低推进速度，并严格控制出土量，保证注浆量（不少于6m3）；推力不得大于800t，且盾构机推进速度小于20mm/min；在贯通前的最后三环，须进一步减小推力、降低推进速度，掘进速度控制在5～10/min。
（3）要特别注意加强最后4环管片螺栓的紧固工作，必须进行多次复紧。
2.4.2盾构机注浆的控制技术
1、掘进时单液注浆要求
（1）为防止洞门位置最后几环管片在脱出盾尾后出现下沉现象，在推进最后3环时每环注浆7槽（约5.2m3）。
（2）在推进当环千斤顶行程达到δ=1000～1300mm时必须开始对隔后的第2环管片进行注浆。
（3）注浆压力控制在0.3Mpa以内。
2、双液注浆要求（水泥浆与水玻璃的混合液）
（1）最后4环均需进行双液注浆，且均为整环注浆（K块孔位除外），拼装完成最后1环后再往前推进2700mm后停机，对最后1环进行双液注浆。
（2）双液注浆要及时，要求在推进过程中必须开始对推进环后的第3环管片进行双液注浆。
（3）打穿管片（K块除外）吊装孔进行注浆，注浆按先下部后上部的顺序进行，注浆前打开后两环底部吊装孔泄水，若泄水孔漏浆则及时将其封堵。
（4）注浆压力控制在0.4MPa以内，注浆时应对管片进行观察，按实际情况调整注浆压力，防止管片受力不均出现裂缝或错台；注浆钻孔深度40～50cm，每个孔的注浆量应均匀。
2.5洞门的凿除技术
本端头的维护结构为地下连续墙，洞门围护结构在盾构机到达洞门前60m时开始凿除。
洞门凿除前，先打水平探孔探测洞门背后地层情况。
凿洞要分两阶段进行，首先将连续墙第一排钢筋凿出并用气割切掉，然后继续凿至第二排钢筋外露为止。当盾构机刀盘抵达地下连续墙混凝土墙前停止掘进，然后再将余下的第二排钢筋割掉。
开凿时，要搭设双排脚手架，由上往下分层凿除，洞门周边预留100mm的范围用人工修凿，以保证凿洞的质量，严格控制洞门凿除尺寸，凿除直径不得小于洞门圈直径φ6620，洞壁与洞门圈应基本保持垂直。
2.6接收托架的安装技术
在接收托架安装前，要复测车站底板及洞门环板中心标高，保证过站小车高程定位准确。
接收托架的安装主要考虑与隧道的设计轴线一致，同时要兼顾盾构机的姿态。其安装应在盾构机出洞清理完成后根据刀盘中心测量结果进行定位安装。
托架的安装高度应低于盾构机刀盘2cm，防止因托架过高，导致盾构机推移托架。
3、盾构到达的实施效果
本端头加固工程于2008年9月30日开始施工，2008年11月13日施工完毕。28天龄期后，对加固范围进行随机抽芯检测，共抽芯3个孔进行无限侧抗压强度试验，检测结果均满足设计要求。
右线盾构机于2009年1月20日到达北京路站围护结构外侧，2009年1月29日出洞，进入北京路站。因当时洞门凿除未完成，加上适逢春节放假，盾构机在该端头处停滞了4天，因而造成右线端头南侧一栋危房发生了不均匀沉降，沉降量达40mm。针对此情况，我部及时采取了注浆加固后，该危房已稳定。盾构机通过该端头过程中，并无发现异常情况，安全顺利进入北京路站。
左线盾构机于2011年1月20日到达北京路站围护结构外侧，1月21日洞门密封圈包裹住盾构机前体，1月24日，盾构机顺利进入北京路站，地面沉降较小。
4、小结
要确保盾构机到达施工的安全，须对盾构机到达的风险进行全面的评估。重点为选择合适的端头加固技术，并确保端头的加固质量；做好盾构机及洞门位置、车站底板的复核；做好盾构机到达前掘进参数的控制；同时要高度重视盾构机到达的施工组织工作，盾构机出洞前要做好设备的维护以及应急资源的准备工作，避免因组织不当导致盾构机在洞门前不必要的停留，并加强地面的监测工作，确保盾构到达的施工安全。
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