闷推法过站盾构施工技术

闷推法过站盾构施工技术

吴胜涛

 中铁一局集团城市轨道交通工程有限公司  江苏无锡 214000

摘要：盾构施工过程中，盾构机进出洞施工危险性较大，且工期较长。通过结合无锡至江阴城际轨道交通工程江阴外滩站~中山公园站盾构闷推法过中间风井案例，从端头加固、导台施工、风井内回填、孔洞封堵、压密注浆、盾构机过站等方面介绍了盾构机闷推过站施工技术。工程实践表明，该施工技术大大降低盾构始发、接收施工风险，缩短工期等优势。

关键词：闷推法；盾构过站；导台施工；风井内回填；洞门密封；

中图分类号: U455

Shield tunneling construction technology by Mongolian push method

WU Shengtao

（Track Traffic Engineering Co．，Ltd．of China Railway No．1 Group，Wu’xi，Jiangsu 214000，China）

Abstract: In the process of shield construction, the construction of shield machine entering and leaving the tunnel is more dangerous, and the construction period is long.By combining the case of civil construction of PPP project from Wuxi to Jiangyin Intercity Rail Transit Project, the construction technology of shield machine is introduced from the aspects of end reinforcement, guide platform construction, air shaft backfilling, tunnel plugging, pressure grouting, shield machine crossing, etc.The engineering practice shows that the construction technology greatly reduces the advantages of shield starting, receiving the construction risk, and shortening the construction period.

Key words: Mongolian push method station, guide platform construction, backfill in the wind well, hole plugging, shield machine station.

0 引言

随着国内隧道施工技术水平快速发展，盾构施工在我国城市交通网络的建设中发挥着极其重要的作用，虽然技术日趋成熟，但盾构施工仍面临着巨大的挑战。盾构接收与始发仍然是盾构施工过程中最主要的风险点之一[1-5]。本文以无锡至江阴城际轨道交通工程江阴外滩站~中山公园站盾构过中间风井施工为背景，探讨复杂环境下，盾构采用闷推法过中间风井，完成盾构接收及二次始发的施工技术，为类似施工提供参考。

1 工程概况

无锡至江阴城际轨道交通工程江阴外滩站～中山公园站区间右线起终点里程为YJXDK0+810.300～YJXDK3+482.033，右线长2671.733m；左线起终点里程为ZJXDK0+810.300～ZJXDK3+480.468，长链28.498m，左线长2698.666m，左、右线全长5370.399单线米。 

本区间采用盾构法进行施工，本区间采用2台盾构机从江阴外滩站东端头始发，掘进到中间风井后站内过站后二次始发，掘进至中山公园站后解体吊出。

江阴外滩站至中山公园站区间中间风井，为主体地下三层加外挂地下一层附属结构。中间风井主体布置在君巫路和虹桥北路交叉口处北侧，沿虹桥北路南北向呈一字型布置；虹桥北路规划道路红线宽40m。风井周边建筑环境良好，西北象限为公安局交警大队，西南象限为军事禁区、远望影剧院、江阴图书馆，东南象限现状为百花园。本中间风井设跟随式降压变电所，盾构机过风井；本区间风井前方衔接江阴外滩站，后方到达中山公园站。

中间风井中心里程为YJXDK2+040.000，主体围护基坑长27.3m，宽26.8m，埋深约28.7m。中间风井主体基坑围护结构采用1200mm连续墙（C35、P10水下浇筑）+内支撑形式。主体基坑开挖深度约28.7m，竖向采用4道支撑，第一道支撑为砼支撑，第二、三、四道支撑为环框梁+砼支撑，通过预留的钢筋接驳器器与地连墙连接。左右线盾构均从江阴外滩站始发，风井处站内过站后于中山公园站北端头接收。风井结构示意图详见图1、图2。

图1 区间风井平面结构布置图

图2 区间隧道与风井相对位置

2 接收始发端地质情况

中间风井北端头（接收端头）自上而下地层依次为①1杂填土、②1淤泥质粉质粘土、③1黏土、③2粉质粘土、⑥1黏土、⑥2黏土、⑥4黏土，洞门位于⑥1黏土、⑥2黏土、⑥4黏土层。

中间风井南端头（始发端头）自上而下地层依次为①1杂填土、③1黏土、⑥1黏土、⑥2黏土，洞门位于⑥2黏土层。地质图如图3所示：

图3 中间风井地层情况

3 施工方案简介

盾构机过中间风井是指从盾构机顺利贯通进入中间风井（接收）到盾构机从中间风井二次始发的整个过程。期间工作内容包括：洞门中心复核测量、洞门环板安装、浇筑混凝土导台、洞门破除、风井负三层结构内满回填、负三层中板密封处置（孔洞封堵）、盾构机推进过站、管片拼装及加固、盾构二次掘进始发、封环注浆、回填土清理及洞门密封等内容。

盾构机过站时，中间风井结构须满足以下要求：底板、负三层侧墙、负二层中板施工完成，且负三层脚手架拆除完成。风井剩余结构暂停施工，待盾构机过站完成后继续进行施工。

具体流程图如图4所示：

图4 盾构机过站工序流程图

4 盾构机过中间风井施工

4.1 端头加固

区间中间风井南端头（二次始发端头）加固工法：采用∅850@600三轴搅拌桩加固，搅拌桩与围护间300mm空隙采用双排∅800@500三重管旋喷桩加固，加固长度为9m。

中间风井接收端头（接收端头）因场地狭小（受军事禁区限制）和工期原因，未施工水泥系加固，采用垂直冻结加固，设计采用三排冻结孔，冻结壁厚度≥3.0m，板块范围为隧道左右各3m、上下各2.65m，冻结壁为III类，作用为既承载又止水。

单个洞门冻结设计采用三排冻结孔，梅花型布孔第一排孔离槽壁0.4m，孔间距均为0.8m，第二排与第一排孔排距1.0m，孔间距均为0.8m，第三排与第二排孔排距1.0m，孔间距均为1.0m。第一排16个冻结孔，第二排15个冻结孔，第三排12个冻结孔，共计43个孔。冻结壁宽度为25.7m，冻结孔深度为管片底以下3m，孔深右线为29.238m，左线为29.222m。

4.2 洞门钢环安装

盾构机以长距离掘进到达区间风井，且在风井范围需连续穿越2个钢环，稍有偏差，盾构机将被卡住，为降低该风险，将风井内预埋钢环直径增大50mm（由设计Ø7300mm增至Ø7350mm），增大潜在容错误差。

4.3 混凝土导台施工

混凝土导台里程为YJXDK2+015.550~YJXDK2+038.450。导台截面形状与盾构机外壳类似，半径同盾构机刀盘半径，弧形导台采用混凝土+砂浆叠合浇筑。兼顾考虑后期底板回填材料，采用C25混凝土制作导台，顶部10cm则采用M10砂浆进行回填（为防范盾构机潜在磕头啃砼现象，保护刀具）。盾构完成过站后，须对M10砂浆进行凿除、清理后进行回填至端头井底板设计标高。

另，为防止盾构机进、出洞时出现“磕头”现象，盾构机进出洞时导台标高比理论值降低20mm，盾构机进出洞时导台标高比理论值抬高20mm。导台施工完成后，及时对导台高程、中心线、平面位置等进行复测。导台示意图如图5所示：

图5 混凝土导台示意图

4.4 洞门凿除

中间风井4处洞门凿除须同时由下而上分层进行，凿除完成后根据凿除高度分层进行回填。

第一次凿除：主要凿除地下连续墙外部保护层混凝土及割除外侧钢筋，凿除厚度为100mm，割除外侧钢筋时应紧贴洞门钢环圆顺割除并达到无残留。

第二次凿除：分三段凿除，每次凿除高度2.45m，每段凿除完成后立即进行土方回填，回填压实完成后方可进行下段混凝土凿除。主要凿除地下连续墙迎土侧钢筋以外的混凝土，凿除厚度为1100mm，凿除时同步割除迎土侧钢筋并注意保存好最内侧混凝土保护层。第二次洞门凿除结束后，要使洞门周围圆顺。第二次凿除时按由下至上、先中间后两侧的顺序进行。凿除示意图如图6所示：

图6 洞门凿除示意图

4.5 风井回填

洞门破除完成后，采用水泥土及时分层回填，尽量减少回填时间，以减少洞门暴露时间和洞门土方坍塌等风险。

回填通过负三层中板预留孔洞进行，采取分层回填分层夯实，每层分层厚度为 40～50 cm。

回填采用漏斗+串通+两台小挖机进行配合完成风井负三层整体回填。回填过程中，在负三层中板四周预埋Ø25mm铸铁梅花型注浆管（避开盾构机掘进范围），便于后期注浆，以防局部回填空洞及不密实。

4.6 孔洞封堵

回填完成后，需将负三层中板预留孔洞用2cm钢板进行临时封闭。负三层中板结构施工时孔洞周边预埋Ø22mm螺杆，间距0.3m，用于后期孔洞钢板进行固定；距离前排螺杆0.3m位置延孔洞长度方向预埋Ø22mm@1000mm，用于后期300*300*10mmH型钢固定。封孔示意图如图7所示：

图7 孔洞封堵示意图

4.7 盾构掘进与管片拼装

盾构到达前对隧道进行测量，并对洞门进行复测，及时调整盾构姿态，以保证盾构顺利进入中间风井。

盾构机进入风井内，在掘进过程中采用满仓带压推进，上部土压控制在0.5-0.8bar，掘进速度15-20mm/min，垂直趋向保持在6~8mm/m。俯仰角以及偏转角范围保持在±2 mm/m。掘进过程中正常同步注浆，浆液为水泥浆。

为方便后续管片拆除，风井内过站范围管片均采用通缝拼装方式，将K块均设置在隧道顶部。为保证管片整体连接质量，做好管片拉结工作，特别在最后30环时，工人应及时加强拧紧螺栓，并及时复紧螺栓。

4.8 封环注浆及洞门密封

待盾构机盾尾离开风井后，利用双液浆对管片壁后进行注浆，将洞门进行封堵。洞门处10环管片按顺序连续使用双液浆实施二次注浆，每环设立4个点位，并且相邻环之间和环点位进行交错布置，形成有效环箍，以确保封堵效果。

注浆完成后及时对环箍质量进行检查：利用75cm长钻头打穿注浆孔，检查注浆情况及浆液凝固情况。

盾构接收零环采用背覆钢板管片，即末环管片外圈全周预埋10mm厚钢板。

待注浆效果验收合格后，各项工作准备就绪后，打开中板预留洞口，通过人行通道预留孔，自上向下、左右两侧逐层对结构内浆块进行人工清理，并依次使用弧形钢板（6mm钢板）采用焊接方式连接背覆钢板与洞门钢环。逐层下凿，并配合洞门钢板的封堵，直至整个洞圈封堵完毕。焊接下部钢板时，须对钢环下部C25混凝土导台进行凿除，凿除宽度不小于1m，以提供作业空间。

弧形钢板与预埋洞门钢环采用外封式焊接，见示意图8。弧形钢板外边缘与预埋钢环进行焊接，弧形钢板内弧面与背覆钢管片钢板进行焊接。

（a）焊接示意图                 （b）封堵钢板焊接效果检验

图8 弧形钢板封堵焊接示意图

5 施工注意事项

1）混凝土砂浆导台需严格按图纸设计标高及设计线路坡度进行控制；

2）洞门凿除之前，须进行钻孔检测，满足要求且经验收后，方可进行洞门凿除作业；

3）考虑到达接收及始发环箍施工及洞门封堵，到达及始发段10环管片建议进行增开注浆孔加工，每环增开10个注浆孔；

4）风井内第一层土回填时，需对洞门处底部采用沙袋进行垫实，防范应回填不密实而造成盾构机进、出洞产生栽头现象；

5）结构板孔洞封闭，需采取措施，保证封闭覆盖钢板与结构板之间的密封性；

6）做好应急演练，备好相关应急物资、设备。

6 结论

通过上述施工技术措施，无锡至江阴城际轨道交通工程江阴外滩站～中山公园站区间盾构顺利通过中间风井并完成二次始发，通过过程中盾构机各项参数良好，地面监测无异常。该实际案例说明，对于场地狭小、工期较紧的类似工程，盾构可采用闷推法过站的施工技术，可有效降低盾构进出洞风险、缩短工期。

参考文献：

[1]安宏斌,怀平生,白晓岭,等.无端头加固条件下土压平衡盾构水下接收施工技术[J].隧道建设,2019,39（10）:1697-1703.

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