钱江通道东线隧道盾构接收施工技术

1 工程概况
　　钱江通道及接线工程全长43.981 km，其中钱江隧道工程长4.45 km，分为东西两线，圆隧道段单线长约3.25 km，采用1台f15.43m泥水平衡盾构进行施工，隧道外径15m，隧道内径13.7m、衬砌环宽2m、厚0.65m。
　　东线隧道盾构以江南工作井为接收井，接收洞门直径为16m，盾构接收处的隧道最浅覆土仅为9.2m，即0.6D（D为隧道直径），属超浅覆土施工。土层从上至下为：①1人工填土、③1砂质粉土、③2粉砂、④1淤泥质粉质黏土、④2粉质黏土、⑤3黏质粉土、⑤4粉质黏土；盾构主要穿越土层为③2粉砂、④1淤泥质粉质黏土、④2粉质黏土。各土层力学性质指标见表1所示。

2 工程难点
　　本工程为超大直径盾构接收施工，面临的施工难点主要有：
　　1）接收段隧道顶最小覆土仅为9.2m（0.6D），属超浅覆土施工，给施工参数控制及地面沉降控制增加了难度。
　　2）盾构接收段土质不良，多为砂性土，盾构在浅覆砂性土中推进，若洞口加固不好，加上降水井抽水，易造成洞口区域砂土流失严重，产生洞口土体掏空现象，极有可能出现隧道“上浮”、地面冒浆现象。
　　3）盾构机头进入工作井后，由于正面压力的减少，易造成管片之间的松动。
3 　主要技术措施
　　施工流程见图1。

3.1 洞口土体加固处理
　　盾构接收段土体采用深层搅拌桩方式进行加固。
　　1）加固范围：纵向为工作井围护结构向外延伸14m（其中西线加固区17m），横向同工作井宽度为49.4m，深度为29m（见图2）；设计加固强度为0.8MPa。
　　2）对加固区与工作井围护结构之间存在的500mm空隙进行旋喷桩补加固。
　　3）经检测，加固区强度为0.9MPa，满足设计要求；在洞门圈内呈米字形打设16个水平探孔，均无渗漏水。

3.2　井点降水

　　由于盾构接收段大部分位③2粉砂层中，该层土在一定的水力作用下易产生流砂和管涌等现象，为确保安全，故在盾构接收段布置6口降水井点（见图2），井点深度约39 m。经计算，群井抽水水位降深可达19.6 m左右，接近浅部砂性土层层底。
3.3 定向测量
　　盾构贯通前的测量是复核盾构所处的方位、确认盾构姿态、评估盾构接收时的姿态和拟定盾构接收段的施工轴线、推进坡度的控制值和施工方案等的重要依据，以使得盾构在施工中始终能够按预定的方案实施，以良好的姿态进入工作井[3]。本工程盾构推进至距离接收井200m左右，做一次定向测量。该次定向测量分2组定向人员，分别测量1次，并将2组测量数据进行比较，确保定向精确性。经实测，东线盾构在距接收洞门200m处其姿态与设计轴线平面、高程偏差均在1cm之内。
3.4 同步注浆采用早强浆液
　　盾构在接收过程中所采用的同步注浆浆液，不同于正常施工中所用的浆液[1]，此浆液为早强浆液，压注过程中有良好的可泵性，能够迅速填满管片外部的空隙，有相当的强度，并能有效地密封和止水。
3.5 特殊环管片
　　为避免盾构在进洞过程中因盾壳周围的摩擦力的消失以及正面水压力的降低，而使原处于压紧状态的管片出现松动，故在盾构进洞的最后10环管片采用预埋了预应力螺栓孔的特殊管片，通过预应力螺栓拉紧，避免了松动情况的发生，保证管片一直保持有一个相当大的拉紧力。
3.6 盾构基座安放
　　盾构基座采用钢基座。为保证盾构顺利爬上基座进入工作井，基座布置遵循以下原则：基座坡度按照设计坡度-2.8%安放；基座轨道高程略低于设计高程2cm；根据设计轴线计算，盾构在水平方向上与洞圈保持91.46°的夹角。
3.7 加固段内盾构推进
　　1）该段顶覆土范围为10.6～9.2 m，属浅覆土施工，故在推进过程中，必须提高泥水质量、密切关注地面沉降，合理调整气泡仓压力，以防泥水“窜顶”。泥水密度控制在1.22 kg/cm3左右，泥水黏度18s以上。
　　2）在盾构刀盘进入加固区后，推进速度由35mm/min降低到20mm/min以内，切口水压由2.2MPa逐步降低至1～1.2MPa。
　　3）为使盾构进洞时的姿态与接收基座配合良好，应将切口的高程及平面偏差控制在±20mm，尽量调整管片与盾壳之间的间隙，使其均匀。
　　4）一旦发现刀盘力矩、土仓内的压力等参数有异常，应立即停止推进，采取相应对策。
3.8洞门凿除
　　1）盾构机靠上槽壁后，需对洞门土体加固效果及降水效果进行检验，在满足要求后，才能开始凿除洞门。
　　2）待盾构靠上洞门释放气泡仓压力至零，并通过盾壳注浆的方式“打箍”后进行洞门凿除。
　　3）洞门凿除主要采用镐头机，在洞门圈顶2 m左右范围，采用人工凿除。凿除洞门是连续施工的，在整个过程中必须时刻注意人员安全及对加固土体的定时观察，确保万无一失。
　　4）洞门完全打开后，不开启泥水循环，刀盘底盘首先破壁；在盾构头部破壁而出时，有大量泥沙从泥水舱泄入工作井，此时应密切做好工作井抽水工作，确保泥水及时抽除。
　　5）当盾构机头进入工作井约2m时，在洞门圈外侧安装气囊，安装完成后立即充气，可防止打环箍时浆液从洞门圈外漏，并起到加强后期推进过程中止水作用。
3.9 盾构在工作井内推进
　　加强每环推进时对后三环成环管片的连接件进行复紧密实，在预应力管片拼装过程中将预应力螺栓按设计要求进行拉紧密实。
3.10 洞门封堵
　　当最后一环管片拼装好后，用f600钢管做顶块继续推进，直至盾尾完全脱出内衬结构后，对洞门圈进行二次封堵并注浆[2]。
3.11各阶段的注浆
　　1）自加固区外第2环管片开始，可采用特殊的早强浆液进行同步注浆。在每环前1800mm的推进过程中采用早强浆液，推进至1800mm时停止，并对浆桶进行清洗，重新放入正常浆液，进行后200mm的推进，在后200mm的推进过程中，正常浆液正好将泵及管路内的早强浆液置换，如此可确保注浆管路不堵塞。
　　2）刀盘底部靠上洞门圈时，在盾壳上注浆，进行打环箍处理。注浆压力控制在0.6MPa以内，注浆量约5m3。同时，完全释放气泡仓压力。
　　3）当盾构推进至盾构顶部处于内衬结构和地下连续墙交界处时，盾构即将脱出加固区，此时每推进一环都进行壁后注浆，以保证加固区内注浆区域的密封性。
　　4）当最后一环管片拼装完毕后，盾构需继续推进2m，此时盾尾即将脱出加固区。在此位置需进行一次环箍压密注浆，浆液采用早强浆液；压注过程中，压力上限控制在1MPa，并尽量放慢压注的速度；压注完毕后停机24h，如此可更好地保证加固区内注浆区域的密封性。
4　结语
　　2012年12月10日盾构靠上加固土体，11日盾构靠上槽壁，18日通过了东线隧道盾构接收条件验收，随后开始凿除洞门，实施盾构接收施工；至2013年1月7日完成洞门封堵及注浆，成功完成了东线隧道盾构接收施工。
　　通过对适当范围土体进行加固、打设降水井点降低地下水位、安装气囊、采用特殊管片、盾构施工参数合理设定和控制、采用多种注浆形式等关键技术措施的严格实施，使盾构接收施工取得了圆满成功。在确保安全的前提下，本次盾构接收施工较以往类似工程采用水中接收方式的经济效益更加明显。本次盾构接收施工采用的主要关键技术可为今后类似工程提供借鉴。