盾构钢筋混凝土明洞接收施工方法与流程

本发明涉及一种能够适应各种地层，各种复杂环境条件的盾构钢筋混凝土明洞接收施工方法。

背景技术：

随着城市的现代化发展，交通出行压力不断增大，城市轨道交通网络的不断完善是解决交通出行压力的有效手段。盾构法以其对环境影响小、施工效率高、适用范围广等优点，已成为城市轨道交通建设的主要手段。而有限的地下空间也使得盾构法区间隧道埋深不断加大，随着城市轨道交通的不断覆盖，将来会有埋深更大的区间需要施工，这就使得盾构法隧道将在承压水层、高渗透性的砂层甚至更加恶劣的地质条件下进行施工，在恶劣地质条件下盾构接收，往往会发生涌水、涌砂等不利情况，从而造成地面塌陷、周边建（构）筑物变形等不良影响，如何解决在恶劣地质条件下盾构施工风险最大的环节—接收环节的安全施工是目前急需解决的问题。

众所周知，进洞加固的质量直接关系到进洞的安全性，目前主要的加固方法有高压旋喷桩法、深层搅拌桩法、冻结法以及SMW工法等，随着工艺的进步， RJP、MJS等先进工法不断的被使用到盾构进洞加固中，但工艺的进步并没有带来绝对的安全，短短几年间，南京、杭州、上海相继发生了盾构接收漏水、漏砂事故，且均产生了较大的社会影响，究其原因，在市中心区域施工，各类建（构）筑物以及管线的影响，往往使加固区长度无法满足要求，甚至无法实施，而水平冻结法也因冻胀融沉对周边环境影响过大而无法满足要求，如何在恶劣的地质条件以及复杂的周边环境条件下做到加固方式与接收工艺的完美匹配是迫切需要研究的问题。

目前在风险性较大的进洞区域，主要的接收方法有二次接收、三次接收、割除盾尾等，但这些接收方法在封堵过程中难免会造成一定的水土流失，对周边环境造成一定的影响。通过相关领域专家的研究，钢套筒接收工艺应运而生，2009年在广州市轨道交通二、八号线延长线工程盾构3标段南浦站~洛溪站盾构区间首次使用了素混凝土连续墙+接收钢套筒的接收工艺，完成了盾构接收工艺的一次飞跃，2012年天津地铁2号线建国道站~天津站施工期间采用了水平冰冻+水平注浆结合钢套筒接收工艺，又向地面无加固条件的盾构接收迈出了一大步，2013年南京地铁TA09标施工同样利用钢套筒施工工艺完成了盾构在富水承压砂层中的接收。钢套筒技术的发展降低了盾构进洞施工的风险，但也有其不足之处，比如钢套筒需抵御盾构机刀盘形成的扭矩，为防止其旋转甚至解体，往往需增加钢板厚度、肋板数量以及斜撑；后盖板需抵御套筒内部压力往往需另行加设支撑；钢套筒安装轴线与盾构推进轴线不一致以及套筒与地墙的接缝处渗水的处理难题。在对周边环境保护要求高、影响日益敏感的今天，如何开发出一套安全、有效且经济合理的盾构接收工艺是我们需要研究的一个难点。

我第五工程公司中标的天津地铁5号线工程土建施工第16合同段区间盾构工程，盾构隧道右线全长1113.956m、左线全长1115.492m，为天津市的重大工程项目，该区间隧道盾构从下瓦房站始发向直沽站推进。5号线直沽站与9号线大直沽西路站为5、9号线的换乘节点，两车站呈T形布置，通过9号线大直沽西路站B出入口及换乘大厅实现换乘，两车站净距27.5m，区间隧道在穿越9号线大直沽西路站第二道玻璃纤维筋地下连续墙围护结构后再推进27.5m后即进洞，其中右线正上方为B出入口结构、左线正上方为换乘大厅结构，如何在如此复杂的地面环境条件下安全进洞并保证上部建（构）筑物的安全是前期研究过程中需要解决的难题。

本工程进洞区域盾构覆土达到22m，所处地层主要为9-2砂质粉土层，该层为天津市第一承压含水层，该承压水稳定水位大沽标高约为0.1m，其中右线上方为9号线大直沽西路站B出入口，B处出入口围护结构与5号线直沽站地墙间仅有1.5m的空间可进行地面加固，如何利用好这有限的空间达到理想的加固效果能够满足盾构进洞的需要，以及配套的接收方式选择是本工程的难点。

技术实现要素：

本发明是要提供一种盾构钢筋混凝土明洞接收施工方法，该方法能在周边环境条件及地质情况非常复杂、且接收加固无法满足有效加固长度的情况下，保证盾构的安全接收。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种盾构钢筋混凝土明洞接收施工方法，具体步骤是：

（1）明洞结构及尺寸的制定

根据接收区域所处的土层及深度确定明洞结构侧墙、端墙及顶板的厚度及配筋，根据盾构机的长度，以盾构机能够整体进入明洞结构且盾尾拖出内衬结构来确定明洞各道墙体的尺寸；

（2）确定明洞内回填材料

明洞钢圈下部的填充材料，其需要发挥承载盾构机自身重量的作用，防止其在进入明洞以后磕头，从而造成盾尾管片拉裂的险情；明洞钢圈上部至明洞顶部，即盾构掘进区域的填充材料，采用强度低的填充材料，防止盾构机无法切削导致卡死在明洞范围内，以及所采用的填充材料流动性要差，防止接收过程中后部水土随盾构机进入明洞内，造成水土流失，影响周边环境安全；

（3）明洞接收施工流程的制定

根据所采用的加固方式合理制定盾构机停机位置，待明洞回填完成且盖板已封闭后恢复推进，根据盾构机进入明洞的不同位置制定相应的施工参数；

（4）盾尾封闭、凿除明洞结构

盾构机整体进入明洞结构后利用管片注浆孔进行二次注浆，封闭明洞结构与地墙外侧的联系通道，并通过检查孔是否渗漏以及土压力的变化来判断是否有效完成封堵，若完成即可凿除明洞。

本发明的有益效果是：

本发明所涉及的施工方法，通过盾构接收所处土层及相对埋深确定钢筋混凝土明洞端墙、侧墙、顶板的厚度及配筋以及整个钢筋混凝土明洞的长度；根据发挥作用的不同，合理选择明洞内各层的回填材料；结合接收加固的形式，合理制定盾构接收施工流程；盾构机推进至明洞内指定位置后，有效封闭盾尾，根据渗漏情况判断是否具备凿除明洞的条件。因此，本发明的方法能在周边环境条件及地质情况非常复杂、且接收加固无法满足有效加固长度的情况下，保证盾构的安全接收。

附图说明

图1为接收区域平面图；

图2为接收区域地质剖面图；

图3为明洞结构平面图；

图4为图3中沿A-A的剖视图；

图5为图3中沿B-B的剖视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明用于某市地铁5号线土建施工第16合同段下瓦房站~直沽站区间盾构推进工程施工，该区间由下瓦房站始发，向5号线直沽站推进，右线全长1113.956m、左线全长1115.492m，采用2台Ф6450mm复合式土压平衡盾构机施工，隧道外径为Ф6200mm、内径为Ф5500mm，隧道最小平面转弯半径R=350m；最小竖曲线半径R=3000m，最大纵坡26.746‰，该工程需在接收区域周边环境及地质条件极其复杂的情况下，且地面A处仅有1.5m宽度可用于进行接收加固的前提下进行盾构的接收（见图1，2）。

如图3到图5所示，本发明的施工方法可以满足盾构在接收区域周边环境及地质条件极其复杂的情况下，且加固区无法长度无法满足要求的前提下保证盾构的安全接收。

本发明的盾构钢筋混凝土明洞接收施工方法，具体步骤是：

（1）明洞结构及尺寸的制定

根据接收区域所处的土层及深度确定明洞结构侧墙、端墙及顶板的厚度及配筋，根据盾构机的长度，主要以盾构机能够整体进入明洞结构且盾尾拖出内衬结构来确定明洞各道墙体的尺寸；

（2）确定明洞内回填材料

明洞钢圈下部的填充材料，其需要发挥承载盾构机自身重量的作用，防止其在进入明洞以后磕头，从而造成盾尾管片拉裂的险情；第二个是明洞钢圈上部至明洞顶部，即盾构掘进区域的填充材料，其不能有太高的强度，防止盾构机无法切削导致卡死在明洞范围内，也不能有太好的流动性，防止接收过程中后部水土随盾构机进入明洞内，造成水土流失，影响周边环境安全。

（3）明洞接收施工流程的制定

根据所采用的加固方式合理制定盾构机停机位置，待明洞回填完成且盖板已封闭后恢复推进，根据盾构机进入明洞的不同位置制定相应的施工参数。

（4）盾尾封闭、凿除明洞结构

盾构机整体进入明洞结构后利用管片注浆孔进行二次注浆，封闭明洞结构与地墙外侧的联系通道，并通过检查孔是否渗漏以及土压力的变化来判断是否有效完成封堵，若完成即可凿除明洞。