王斌
绍兴京越地铁有限公司 浙江 绍兴 312000
摘要：随着我国城市经济的高速发展，土地资源成为制约城市发展的关键因素，地下空间利用是解决城市土地资源匮乏的重要方向，而地铁建设在解决交通拥堵和地下空间利用上有着举足轻重的作用。目前，国内地铁隧道施工一般有明挖法、暗挖法及盾构法等施工工法，其中盾构法具有安全性高、适应性强、施工效率高、对周边环境影响小等优点，因此，国内地铁隧道施工普遍采用盾构法，而盾构始发与接收是整个盾构法施工中的关键环节。本文对土压平衡盾构施工中始发与接收的关键施工技术进行了阐述。
关键词：盾构法；始发；接收；施工技术
引言
盾构始发与接收是整个盾构法施工中的重难点和风险点，端头加固、托架及反力架安装、洞门密封、洞门凿除、接收测量等是盾构始发与接收施工技术的关键。因此，这些施工技术的控制对盾构发与接收施工成败起着关键作用。
1 始发与接收端加固
1.1 加固的目的
盾构始发与接收是盾构施工中安全风险较大的环节，杭州、绍兴地区盾构施工范围地质主要为砂土类、粉土类、黏土类软土地层，在有水状态下土体自稳性较差，盾构始发与接收时易发生洞门涌水涌砂，造成地面坍塌，对周边交通、管线、建（构）筑物造成较大影响。因此，在盾构始发与接收前必须对端头土体进行加固处理，使盾构机在土体稳定的环境下进出洞。
1.2 加固的范围
盾构始发、接收端头加固范围一般为隧道轮廓线外3m。加固长度可根据土体强度和整体稳定性验算，富水地层加固长度必须大于盾体长度，盾构始发时盾尾进洞门后，及时进行同步注浆，此时刀盘仍处于加固区域，能及时密封洞门，防止水土流失。
1.3 加固方式的选择
目前常用的加固方法有冷冻法、搅拌桩法、注浆法、高压旋喷桩、及组合加固法等，但每种工法都有一定的局限性，若加固方法选择不当，就会导致加固达不到效果。如地层为淤泥质土时不宜采用旋喷桩加固，可用搅拌桩或冷冻加固；地层含水量低于2.5%或地下水流速大于10m/d 时，不宜采用冷冻法；搅拌桩法适用于饱和软黏土、粉土，但成本较高。端头加固方法的选择需要考虑工程所处地层的水文土质、周边环境、加固范围、经济性和工期等因素。经加固后的土体应具有良好的均质性、整体性、自稳性和一定的强度，且具有较好的止水功能，加固土体28d 无侧限抗压强度≥1MPa，渗透系数＜1.0×10-7cm/s。加固完成28天后，采用钻孔取芯对加固土体进行强度检测；始发与接收前，在洞门水平钻孔检查止水效果。
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图1 端头加固示意图
1.4 降水施工
地下水是影响盾构始发与接收施工安全的关键因素，因此，需在加固区外设置降水井，盾构始发与接收前，将地下水位降至隧道底1m以下，提高土体自稳性，使盾构机在无水的环境下进出洞，防止洞门涌水的发生。
2 托架、反力架及导轨安装
2.1 托架安装
盾构始发时，托架用于固定及调整盾构机位置使盾构机中心位于隧道轴线承，并承受盾构机纵向、横向推力及约束盾构机刀盘旋转的扭矩，在负环管片拆除前，始发托架还起着固定负环管片的作用。所以，在盾构始发前，必须对托架进行精确定位和加固，接收时，也需安装托架。因盾构机前盾重量较大，重心靠前，始发托架前端易发生变形下沉，为确保盾构机姿态符合隧道轴线，始发托架安装时，可将托架前端高程抬高2～3cm。同理，在盾构接收时接收托架降低2～3cm，方便盾构驶上托架。
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图2 托架安装
2.2 反力架安装
反力架为盾构始发提供所需的反推力，故需保证反力架的强度、刚度和稳定性。反力架安装时，应根据盾构中线、负环管片环数、第 1 负环管片位置确定反力架位置，用全站仪双向校正两根立柱的垂直度，使其形成的平面与推进轴线垂直。在反力架固定牢靠后，为确保盾构掘进过程中反力架的稳定，可用钢管撑支撑在反力架与车站结构间，使盾构推力作用到车站主体结构上。
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图3 反力架
2.3 导轨安装
洞门凿除后，始发托架端部距离掌子面有一定空隙，由于盾构机重心位于盾体前部，为防止盾构机在始发时发生 “栽头”现象，需要在始发托架与洞门之间设置导轨，导轨焊接在洞门预埋钢板上。
3 洞门密封装置
由于工作井洞门圈与盾构机壳体存在环形空隙，为防止盾构始发时，该空隙发生水土流失，保证盾尾通过后能立即进行背衬注浆填充。车站结构施工时在洞门圈预埋环形钢圈，预埋钢环板加工时严格控制构件的加工精度以保证正常使用，预埋时严格控制安装精度。盾构始发前，在洞门圈借助预埋的钢圈安装由帘布橡胶板、圆环板、折页压板等组成的洞门密封装置。盾构机刀盘旋转可能损坏帘布橡胶板或使钢板发生位移，导致密封性能下降，可在刀盘外围和帘布橡胶板外侧涂抹润滑剂，防止刀盘磨损帘布橡胶板。
4 洞门凿除
洞门围护结构凿除过程中，洞口形成水土压力释放区，洞门破除过早，洞口土体暴露时间过长，端头土层受力平衡被打破，致洞门涌水涌砂，土体失稳。因此，洞门凿除必须盾构机安装调试结束后进行。洞门凿除时一般采用人工手持风镐凿除，洞门凿除分两次凿除，第一次：当盾构机调试完毕，具备推进条件时开始凿除洞门围护结构背土面混凝土及钢筋，凿除时自上而下，凿至迎土面钢筋外露为止，及时清理洞口，方便密封装置安装。第二次，盾构机缓慢抵达围护结构前约 1m ，凿除迎土面混凝土及钢筋。
刀盘距离洞门围护结构0.5m时开始洞门凿除，到达端洞门凿除方法和始发端基本相同。洞门凿除前20天对端头加固区范围进行降水，在盾构切口距洞门地连墙0.5m时，停止盾构推进，尽可能出空土仓内的泥土使切口正面的平衡压力降到最低值，以确保混凝土封门凿除的施工安全。
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图4 洞门凿除
5 接收测量
盾构到达段施工是指盾构机在接收前100m到盾构机被推上接收托架的整个过程，其首要工作就是接收前的测量工作。盾构接收前100m时，要对接收洞门钢环进行再次复测，主要包括钢环中心的平面坐标、标高、钢环净空以及变形收敛情况。盾构机驶入到达接收段时要测量盾构机与设计轴线之间的方位角误差，及时纠正偏差，调整盾构机姿态，确保盾构机可以顺利出洞。
根据纠偏计划，对盾构机姿态进行逐步调整，确保破洞门前，盾构机姿态允许偏差不大于50mm，仰俯角允许偏差控制在2mm/m内，且避免出现俯角姿态。同时做好铰接千斤顶的行程控制，避免千斤顶出现最大和最小行程的极限状态。严格注意盾尾间隙的控制，保持盾尾间隙均等。
6 洞门封堵
盾构始发后，为保证加固区土体不坍塌，地下水不涌入，衬砌管片背后环形建筑空隙得到充分充填，确保土体具有良好的自立性及密实性。须在盾构盾尾刚脱出加固区后，在正1环～10环进行洞内二次注浆对洞门进行封堵，形成止水环箍，避免洞门出现渗漏水。
当盾构机刀盘到达加固区，且未到达洞门前，在盾尾后5环进行洞内二次注浆，形成止水环箍，盾构接收期间在加固区与非加固区间进行洞内二次注浆形成止水环箍，避免盾构接收期间洞门渗漏水。当盾构机出洞后须及时对接收零环至第9环范围内进行注浆封堵，二次注浆一般使用水泥、水玻璃双液浆。
结束语
盾构始发与接收是盾构施工中安全风险较大的环节，在施工过程中要加强管理，每个工序严格按照设计及方案施工，降低盾构始发、接收安全风险，是整个盾构施工的关键所在。