1 概述

軟土地層盾構(gòu)進(jìn)出洞加固通常采用深層攪拌樁,并在攪拌樁與連續(xù)墻之間進(jìn)行旋噴或注漿,但是在施工場地窄小或地下有建筑管線時,這種方法有時將變得無法進(jìn)行。本文以上海地鐵M8線VB標(biāo)區(qū)間隧道為例，介紹了土地層采用SMW工法開洞施工技術(shù)。

盾構(gòu)孔是指盾構(gòu)機(jī)安裝調(diào)整完成后，對準(zhǔn)設(shè)計中心點(diǎn)，根據(jù)中心線路，自始井出發(fā)，通過井壁，推進(jìn)加固區(qū)整體的施工過程。它涉及到盾構(gòu)機(jī)的安裝、布置、調(diào)試及其所需配套設(shè)施的準(zhǔn)備、井壁混凝土的處理、井外地基處理、洞門防流水涌砂處理、盾構(gòu)機(jī)的推廣控制、管件的組裝和環(huán)境保護(hù)等工作。

2出洞地面準(zhǔn)備

2.1盾構(gòu)機(jī)入場

盾構(gòu)機(jī)本身體積和重量大，在城市繁忙的交通條件下，盡量選擇夜深、人少、車少的時間入場，入場前制定合理的行駛路線，征得警察部門的同意，請警察協(xié)助運(yùn)輸。

2.2.臨時設(shè)施

盾構(gòu)推進(jìn)施工前，通常設(shè)置施工用電、用水、通風(fēng)、排水、照明等設(shè)施的施工所需材料、設(shè)備、機(jī)械齊全，管道、連接件的儲藏量必須滿足3天的推進(jìn)用量井上、井下設(shè)置測量控制網(wǎng)進(jìn)行審查、認(rèn)可的框架設(shè)置，電纜、管道等連接到井下的隧道沿線的建筑物和盾構(gòu)必須通過的管道配置沉降監(jiān)測點(diǎn)。沿線盾構(gòu)障礙物在盾構(gòu)推進(jìn)前開始拔除。

吊床盾構(gòu)機(jī)大型吊床到達(dá)，主吊床采用200t，輔助吊床選擇100t，完成盾構(gòu)機(jī)吊床。

3井下準(zhǔn)備

3.1盾構(gòu)架設(shè)備(也稱發(fā)射架)

作為盾構(gòu)機(jī)在井內(nèi)的支撐臺，在焊接制作時，主要考慮到能夠充分承受盾構(gòu)機(jī)的自重，進(jìn)行安全的移動操作，使用軌道、工字鋼或其他材料

3.2盾構(gòu)機(jī)下井安裝

盾構(gòu)機(jī)入場和吊裝時分為幾個部分，下井時焊接安裝鉤子等連接件。盾構(gòu)機(jī)井下組裝時，切除這些連接件，焊接各部件組裝。其安裝位置是根據(jù)設(shè)計上的中心位置和高度來確定的。

3.3 反力支撐設(shè)備(后盾反力系統(tǒng))

3.3.1 后盾反力裝置及發(fā)射架安裝

后盾反力裝置由鋼反力架、146°鋼弧形環(huán)、鋼支撐、鋼門及臨時襯砌組成。后盾臨時襯墊由寬1m的管片構(gòu)成，用通縫連接。

3.3.2反力架的安裝

根據(jù)第一環(huán)管的距離，決定反力架的平面位置。安裝反力架時，用經(jīng)緯儀雙向校正兩根柱子的垂直度，使其形成的平面垂直于推進(jìn)軸線。反力架固定牢固后，用混凝土平整與車站結(jié)構(gòu)之間的間隙。

3.3.3負(fù)環(huán)安裝

負(fù)環(huán)管片安裝前，在反力架上測量最后一環(huán)后備管片的投影位置和縱向螺栓位置，彈出控制線，將縱向螺栓焊接到反力架上，使今后的施工變得容易。

最后三環(huán)(即-12、-11、-10環(huán))管片需要在盾構(gòu)機(jī)下井后，用起重機(jī)吊在井下安裝。-9環(huán)管片伸入盾構(gòu)機(jī)，從-9環(huán)開始，所有負(fù)環(huán)都安裝在盾構(gòu)機(jī)上。

在設(shè)置-10環(huán)管之前，必須涂上盾牌油脂。同時，控制-11環(huán)管的法面，必要時粘貼偏差材料。

-9環(huán)管安裝完畢后，盾構(gòu)機(jī)準(zhǔn)備前進(jìn)，同時開始打開孔門。此時，橡膠窗簾布板安裝完畢，起重機(jī)在洞門完全打開之前必須準(zhǔn)備好-8環(huán)管片。洞門打開,迅速清理洞門垃圾,盾構(gòu)機(jī)向前推進(jìn)約30ｃｍ,拼裝-8環(huán)管片。盾構(gòu)機(jī)繼續(xù)推進(jìn)，管片緊隨組裝。

-6環(huán)組裝結(jié)束后，盾構(gòu)機(jī)頭部進(jìn)入橡膠窗簾布板，開始前倉回土，推進(jìn)100cm后組裝-5環(huán)管板。-5環(huán)管片拼裝結(jié)束后,再推進(jìn)約30ｃｍ,安裝146°鋼弧形環(huán)及鋼支撐。鋼弧形環(huán)和鋼支撐安裝完畢，進(jìn)約15cm，盾構(gòu)機(jī)開始出土，大刀盤突出孔，推進(jìn)時控制前倉壓力和盾構(gòu)千斤頂油泵壓力，防止切削速度過快引起塌方。

4井外土體加固作業(yè)

軟土地層盾構(gòu)孔施工前井外土體加固通常采用深層攪拌樁、SMW樁或凍結(jié)法施工。本工程的兩個始發(fā)井分別位于虹口足球站和曲陽路站，虹口足球站地下2.0m以下分別為粉土層和粘土層，曲陽路地下16m范圍基本為砂質(zhì)粉土層，這土層，這樣的土層本身缺乏自立性和防水性，有很大的臨空面，土體可能會發(fā)生大量滑坡、崩潰、涌水和涌沙現(xiàn)象。綜合考慮地質(zhì)狀況、施工現(xiàn)場條件、施工工期和工程成本，決定在虹口足球場站起始井外采用深層攪拌樁結(jié)合注入加固的曲陽路站起始井外采用SMW樁結(jié)合旋轉(zhuǎn)加固(距端頭井4m位置有2根上水管，深層攪拌樁加固范圍不足)。注漿和旋風(fēng)加固的主要作用是補(bǔ)充攪拌樁或SMW樁與井壁外側(cè)形成的加固死角，使加固區(qū)形成整體，避免打開孔門時漏漿。本文主要介紹SMW工法開孔加固工程。

4.1ＳＭＷ樁加固區(qū)的選定

型鋼采用500×200×10×16窄翼緣型鋼,攪拌樁采用700直徑。型鋼每個孔插入一根。插入深度18ｍ。其平面布置見圖2。

4.2加固體中型鋼的強(qiáng)度和變形檢查

型鋼W=1927cm3，A=115.5cm2

加固后的土體按:γ=1.9Nm3，金屬=22°

上述按每米土體2根鋼承受，其強(qiáng)度滿足要求。同時，其變形計算符合SMW樁型鋼的拔出要求。

4.3SMW樁施工參數(shù)的確定

該基礎(chǔ)加固工程采用φ650mm水泥混合，混合體長18.6m�？拷鼔Ρ谶吘壍膹�(qiáng)度部分為H500×200×10×16型鋼，封插入的共計4排水泥攪拌樁，采用32.5級普通硅酸鹽水泥，水泥配合比為15%，水灰比為1.5左右，墻壁防滲系數(shù)為10-7cm28日無側(cè)限抗壓強(qiáng)度在0.8兆a以上的漿液配比根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)，參考配比水泥:水=1:1.5的樁體垂直偏差在1以下，樁位偏差在20mm以下。

5盾構(gòu)出洞

5.1，加固效果檢測

改良的土體，要求具有一定的自立性和穩(wěn)定性，同時不得漏水、流沙。根據(jù)設(shè)計指標(biāo)和規(guī)范規(guī)定，該類土體改良應(yīng)檢查土體強(qiáng)度和防滲性能指標(biāo)。土體強(qiáng)度通過鉆頭取樣測定其抗壓強(qiáng)度，條件允許的情況下，也可以通過靜力觸摸或貫入法測定其強(qiáng)度和攪拌的均勻性的抗?jié)B透指標(biāo)一般進(jìn)行探孔采樣，通過樣品的目測，征求監(jiān)理、業(yè)主和質(zhì)量檢查站的意見，確定其抗?jié)B透能否達(dá)到開孔門的要求。

5.2洞口井壁混凝土切除

通過分析檢測結(jié)果，改良土體達(dá)到設(shè)計要求的各項(xiàng)指標(biāo)，就可以切除井壁混凝土。出發(fā)井施工時，井壁已按設(shè)計要求填埋孔門鋼圈，孔門切除的部分是鋼圈包圍的范圍。

洞口井壁混凝土切除前，必須研究洞口中心坐標(biāo)和高度，保證滿足盾構(gòu)機(jī)洞口要求的洞口井壁混凝土采用高壓風(fēng)鎬切除，切除作業(yè)分兩層逐步進(jìn)行，根據(jù)井壁厚度，首先切除外層34(約600mm)，切除鋼筋埋入材料。外層鑿除工作先上部后下部。鋼筋及預(yù)埋件割除須徹底。以保證預(yù)埋門洞的直徑。

里層井壁鑿除方法是將剩余的1/4厚度分割成九大塊,具體做法是在洞門中心位置上鑿二條水平槽,沿洞門周圍鑿一條環(huán)槽,然后開二條豎槽,其中一條鑿在地坪接縫處。開槽挖混凝土，露出井壁鋼筋，同時在各混凝土塊上挖出栓繩的位置。

拆除開口腳手架，重建臨時拆卸操作平臺，鋼筋斷裂和混凝土塊的吊離應(yīng)先在下部后部，先在中間后兩側(cè)，一起吊。合理安排切割順序，使用長切割器，防止混凝土傾倒。盡可能縮短砼塊吊離工作的時間,防止土體塌方,吊離完畢后盾構(gòu)機(jī)須迅速進(jìn)入洞門。

5.3 洞口止水簾布安裝

由于洞口與盾構(gòu)(或襯砌)存在建筑空隙,易造成泥水流失,從而引起地表沉降,因此,須在洞口安裝出洞裝置,出洞裝置包括簾布橡膠板、圓環(huán)板、扇形板及相應(yīng)的連接螺栓和墊圈。安裝前須對簾布橡膠板上所開螺孔位置、尺寸進(jìn)行復(fù)核,確保其與洞圈上預(yù)留螺孔位置一致,并用螺絲攻清理螺孔內(nèi)螺紋。安裝順序?yàn)楹煵枷鹉z板→圓形板→扇形板,自上而下進(jìn)行。安裝時圓板的壓板螺栓可靠地擰緊，窗簾橡膠板緊貼孔門，防止屏蔽孔出現(xiàn)后同時注入漿液泄漏。