地铁盾构接收端冻结加固施工技术

　　摘要：为解决地铁盾构施工中的接收端加固问题，文章结合某地铁3号线实际情况，对其盾构接收端的冻结加固设计与施工进行深入分析，提出加固施工中需要注意的要点，为相关人员提供参考。

　　盾构到达接收是地铁盾构施工的重要环节，而在地质条件复杂且地下水丰富的情况中，盾构到达接收可能受涌突水现象的影响，而解决这一问题比较常用的措施为接收端冻结加固。为了使该加固技术发挥应有作用，有必要对其实际应用进行探讨。

　　1　工程概况

　　某地铁3 号线的接收端处在地下负二层，其左、右线分别为盾构到达与始发。对于盾构到达部位，其土层结构相对复杂，以砂性土为主，有较强富水性与渗透性，导致洞门十分容易产生涌水和突水现象，可能造成土体流失及坍塌，给盾构到位部位地面既有建筑安全造成很大威胁，加之工程处在既有建筑中，空间限制较大，一旦盾构施工时出现渗漏，留给抢修的时间很短，如果抢修失败，将造成严重后果，对整条线路的正常通行造成影响。因此，必须采取合理可行的措施加固盾构出洞口部位的土体。根据工程所在地区地勘资料可知，土层从上到下依次为：杂填土层，层厚在0.8 ～ 5.6m；黏土层，层厚在2.3 ～ 5.5m；粉质黏土层，层厚在0.4 ～ 9.8m；含水砂质黏土层，层厚在2.3 ～ 5.5m。

　　2　加固设计

　　盾构接收端处在有良好透水性的土层内，同时盾构到达部位是一个既有建筑结构，所以为避免涌水与突水现象的发生，经研究决定采用冻结加固技术进行处理。本次结合实际情况将冻结方案确定为杯形加固冻结，将盐水作为冷冻介质。将冻结加固区确定为既有建筑结构端头部位5m，按杯形进行加固，其底部厚度为3m。根据模拟，布设54 个孔，所有孔都和地面保持水平，并按环形布设，从内至外一共布设3 道，最内侧孔的直径为2.7m，中间孔的直径为5.1m，最内侧孔的直径为8.2m。布孔数量为：外侧31 个，中间14 个，内侧 9 个，最内侧孔深为10.4m，中间孔与最外侧孔深相同，均为3.1m。采用无缝钢管作为冻结管。为了使盾构从洞门中穿过后顺利完成封堵，还需在地连墙和冻结的土体之间增设1 道冻结管。如果洞门封堵过程中产生渗漏，则应立即开始冻结止水，否则将影响洞门封堵，甚至引起安全事故。采用预制方法加工不锈钢管，使其形成环形管，其圈径按6.8m 控制。对于冻结管的拔出，先将最外侧冻结管拔出，剩余的冻结管则仍处于冻结状态。将最外侧冻结管拔出后，再拔出中间管，最后将最内侧冻结管拔出。具体的拔管方法为：为冻结管持续注入热盐水，解冻后借助倒链将冻结管拔出，如果拔管过程中受到很大阻力，可改用千斤顶进行，主要拔管持续时间要控制在1d 以内。在既有建筑结构盾构接收端的左线预埋1 个砼箱体，和既有建筑结构之间采用混凝土隔墙相连，其墙身厚度需达到 60cm，盾构接收完成，同时将洞门完全封堵之后方可将这一隔墙凿除。因盾构的到达部位是盾构的终点，所以无须上接收架，对此需在隔墙施工过程中安装接收架。为确保盾构接收顺利完成并保证安全性，还需在隔墙的后部增设支撑结构，并在隔墙内部埋设厚度不小于2cm 的钢板，以此在之后的施工使用钢板和H400 型钢通过焊接相连。沿水平与垂直两个方向分别设置3 道型钢用于支撑。

　　在左侧洞门处进行临时施工洞挖设，尺寸按1.5m×1.5m 控制，为之后的混凝土灌注施工提供方便，并用钢盖板对完成施工后的孔洞进行封堵。将所有冻结管均顺利拔出后，尽快采用泡沫混凝土进行灌注，在灌注的混凝土实际强度达到要求后，盾构方可进入接收箱。按照里程进行计算，当盾尾从洞口处脱离1.5m 后，暂停掘进，使刀盘切口和隔墙之间的距离在2 ～ 3m，进而确保盾构与接收基座相接。接收箱中的盾构推进速度需严格控制在10 ～ 20mm/min，实际推进速度不可过快，且土压力不能超过0.1MPa。此外，采用不超过0.3MPa 的压力进行注浆，具体的注浆量根据现场状况确定，期间确保推力不超过1000t，以此实现对实际出土量的有效控制。现场作业人员应经常检查切口里程，务必在要求的位置暂停掘进。当盾尾处有1m 的长度处于连续墙中时即可暂停掘进，之后开始第二次注浆，此次注浆需使用双液浆进行，具体的注浆范围为与地连墙相距11m 以内的部分，经现场检测确认二次注浆部位的所有注浆孔均没有水流出后，方可使盾构的推进恢复。当管片从盾尾处拖出达到5 环后，需通过二次注浆对环箍进行封闭，使浆液将管片和土体间存在的缝隙完全填满，以此起到阻隔后部来水的作用。

　　在盾尾从地连墙处完全拖出之后立即开始封环，其具体方法同样为二次注浆，与之前几次注浆的不同之处为本次注浆为系统性注浆开始注浆前，需对注浆范围内的每个注浆孔进行细致的检查，并对最后两环进行必要的开孔检查，以此确定实际注浆效果能否达到预期。当打孔测试未发现水流现象时，方可完成注浆。

　　3　加固施工

　　本次加固施工的具体施工流程为：先在接收端进行混凝土箱体布设，并对洞口实施冻结加固；在盾构持续掘进至洞门之前100 环后暂停掘进，适当调整盾构实际姿态；在盾构掘进至冻结帷幕结构之前1m 左右的位置后，将洞门槽壁凿除，此时盾构不可继续前进，且凿除厚度应达到0.5m；将洞门槽壁凿除完成后，按规定拔出各个冻结管，使盾构进洞，在达到箱体后开始上架接收；在盾尾与洞门之间彻底脱离后，开始环箍施工，并对之前留设的混凝土箱体进行破除；完成以上各步施工后，对洞门进行严密的封堵。

　　经以上分析可知，此次加固施工难度较大，整个加固过程中需重视以下要点：

　　（1）按照盾构接收要求，结合现场环境因素确定适宜的加固方式。本次选择的加固方式为按杯形进行加固，其半径为5m，底部厚度为3m，加固壁长度、厚度分别为6m 和 2m，施工中应按照以上参数进行严格控制。

　　（2）在洞门挖设加固孔的过程中，还应做好加工后台安装施工。钻孔结束后，及时布设冻结管，在开启冻结系统前需做好检查工作，确定管道是否密封、设备运转是否正常等。经检查无误后，方可开始冻结。

　　（3）在冻结过程中，借助预设测温孔切实做好监测，在土体及冻结壁的强度均达到要求后，才能继续向前推进。在盾构推进至冻结壁之前1m 左右的位置后暂停推进，将洞门处厚度为0.5m 的槽壁凿除。将洞门槽壁凿除后拔出各道冻结管，之后继续使盾构向前推进。

　　（4）由人工采用风镐对洞门槽壁进行凿除的过程中，应先割除内外排钢筋，再对残留于洞门中的钢筋接头进行清理，以免给盾构的接收造成妨碍。一般洞门槽壁的凿除需分成两次完成，并严格按照从上到下和从中间到两侧的顺序。其中，第一次凿除的具体范围为地连墙以外混凝土与首层钢筋，第二次凿除的具体范围为首层钢筋到二层钢筋处。

　　（5）盾尾出洞并完成接收后，立即对洞门进行封堵。完成封堵并形成施工临时通道后，使背覆钢板环外弧面与钢洞圈断面逐步暴露，按照从上到下和从左到右的顺序进行同步施工，利用弧形钢板对背覆钢板和钢圈洞通过焊接相连。按照洞圈封堵具体顺序降低施工通道内的破断面，直到完成整个洞门的严密封堵。

　　4　结语

　　综上所述，该地铁线路盾构接收端所处部位的土质条件较为复杂，如采用常规处理方法将难以达到接收要求，因此本次实践采用冻结方法进行加固处理。通过本次实践可知，通过冻结加固能大幅提高土体强度，不但避免洞门在施工中发生涌水与突水现象，而且具有效率高、经济性好与环境友好等优势。

　　（作者单位：重庆市沙坪坝区城建档案室）