超大型泥水盾构水中接收施工技术
[12-01 19:55:48] 来源：http://www.jianzhu518.com 建筑施工 阅读：9743次
随着我国城市地下空间的开发利用，城市轨道交通工程建设和长、大、深越江越海隧道得到了快速发展。地下工程越来越依赖有利于环境保护的盾构施工技术。鉴于盾构接收施工风险较大，特别是对于大型泥水盾构，由于其掌子面的保压特性，在破洞门时必然造成内外压力失衡，易出现盾构与洞门圈间隙涌泥涌砂及地表沉降现象，因此，如何安全、顺利地完成盾构接收，是盾构法地下工程亟需解决的难题之一。（参考《www.jianzhu518.com》）
1 工程概况
南京长江隧道工程左汊盾构隧道采用双管单层的结构形式，隧道自浦口工作井始发，在梅子洲工作井进洞接收。盾构隧道采用 14. 93 m 的泥水混合式盾构机，盾构管片环外径 14. 5 m，内径 13. 3 m，壁厚 0. 6m，环宽 2 . 0 m，混凝土强度等级 C60，抗渗等级 S12。接收段共计 150 m，含 75 环正线隧道管片及末环管片，末环管片外圈全周预埋钢板。
1. 1 线路平纵断面
接收段盾构隧道线形较简单，纵断面处于 4. 5%的上坡段，左线隧道平面上里程 LK6 + 531. 85 以小里程为半径2 500 m的右转曲线，LK6 + 531. 85 ～ LK6 +622. 025 为直线段。与右线隧道间距呈减小趋势，接收端两线间距仅有 7. 49 m。
1. 2 工程地质条件
1. 2. 1 地形地貌
南京长江隧道是连接主城区与江北浦口区的重要通道。隧道位于长江河床底部及长江冲淤积低漫滩。两岸低漫滩高程 7. 00 m 左右，并分布少量水塘、沟渠;南岸长江外堤高程 11. 40 m。
1. 2. 2 地质特性
盾构穿越梅子洲长江大堤后，即进入接收段施工，盾构埋深由 19. 12 m 逐渐减少至 7. 48 m。根据详勘报告隧道范围内无建筑物存在。盾构接收段土体根据沉积时代、成因、状态及其特征，划分为 4 个工程地质层:②-3粉质黏土层，④淤泥质粉质黏土、④-2粉土夹粉质黏土，⑦-1粉细砂，⑧粉细砂。
1. 2. 3 地下水文地质条件
场地地表水主要为长江水，本场地地下水位埋深较浅，区域降雨量大，土中的腐蚀介质基本溶入地下水中，且附近又无污染源。根据南京地区经验，参照水质条件，判定该地土对混凝土、混凝土中钢筋无腐蚀，对钢结构具弱腐蚀。
1. 2. 4 建筑物及管线
根据现场调查，江中盾构段接收段陆域主要构筑物为长江大堤，起防洪防汛作用。江中盾构段勘探时未发现地下管线通过，穿越线路未发现( 人防) 地下室。接收段穿越线路重点水利设施为南京长江大堤，为高级别堤防，堤防采用干砌块石防坡和浆砌块石护脚，堤顶为水泥砌块石挡水墙。
2 施工总策划及实施
2. 1 接收总体施工顺序(见图 1)
在梅子洲明挖段完成主体结构施工后，首先进行接收井端头土体加固和接收基座的施工;盾构机接收段施工的同时开展接收井端头冷冻加固、贯通测量、洞门前井点降水;在上述施工达到设计要求的条件下，盾构机步入加固土体，并同步开展洞门破除施工;洞门破除完成后，向工作井内接收基座上部堆填黏土，黏土堆填高度 3 ～ 4 m，在确保接收措施全部到位后，向接收井内灌水;拔除冻结管，盾构机破碎冻土墙，在维持内外泥水平衡的前提下逐步步入接收竖井;在盾尾完全进洞门预埋钢环后，抽掉竖井内泥水，对盾构洞门周圈进行密封注浆加固，同时开展盾构机拆解工作。
2. 2 接收基座施工
由于方案采取水中接收，接收基座采用水泥砂浆结构。接收基座长宽与竖井尺寸相同，根据不同阶段施工要求，在竖井内采用两种断面形式(图 2):在距离大里程端 13. 5 m 范围内基座为全断面矩形结构，为保证接收阶段管片拼装有足够的反力支持，盾构底端向上 2. 3 m 范围内全部由 M7. 5 水泥砂浆砌筑;在距离小里程端 4. 5 m 范围内基座为弧形结构，即盾构开挖轨迹线范围内基座采用黄砂塞填。结构纵向预留两道，横向一道沟槽，沟槽为盾构拆解切割预留操作空间，沟槽在接收阶段采用黄砂堆填。
2. 3 三轴搅拌加固
洞门前方土体采用三轴搅拌桩进行加固。加固区采用 1 000 mm三轴搅拌桩满堂加固，全断面加固区全长共 17 m，加固深度为盾构底部以下 2. 5 m，深度在25. 5 ～ 26. 0 m，加固宽度 46. 5 m。
2. 4 冷冻加固
为了洞门破除及盾构施工安全，保证加固土体可靠地封水，需对洞门前土体进行冷冻加固施工。
2. 4. 1 冷冻加固设计
鉴于盾构接收对加固体强度及密封性要求很高，为增加泥水平衡盾构接收工作的可靠性，设计采用整体板块全深冻结方案:在加固土体和连续墙结合处，即在地下连续墙外围 0. 5 ～ 1. 3 m 布置二排冻结孔，并通过人工制冷工艺形成一个冻土壁，将三轴搅拌加固土体和地下连续墙胶结，以隔绝地下水，在冻土壁(封水)与地下连续墙(抗地压)的联合支护下进行洞门凿除。
2. 4. 2 冻结加固尺寸
根据盾构进洞处主要穿越地层情况判断，施工时易产生流砂等不良地质现象。该处土体已按设计采用三轴搅拌全部加固完成。鉴于本工程的覆土厚度较薄，本次冻结拟采用全深冻结方式，冻结深度从自然地坪向下 26. 5 m。
根据始发端的施工经验，参考始发端的冻土数据，确定冻结加固体尺寸:全深冻结深度为 26. 5 m(穿过洞口下沿 3 m)，冻结壁与连续墙胶结宽度 20 m(超过洞门直径范围外 2. 325 m)，冻结壁厚度取 1. 6 m，冷冻加固平面如图 3。
2. 4. 3 盾构进洞的条件
盾构在进洞之前，必须具备如下条件方可进洞，见表 1。
面以下 1 m。此次降水集中在洞门附近，考虑到保护加固体的整体性，在加固体中不布置降水井。降水井的布置原则是:尽量靠近洞门口，同时注意避让已有的建(构)筑物。
降水施工应避免在冷冻加固体积极冻结阶段开展，防止水流造成冷冻体无法交圈。在盾构完全脱离加固土体，洞门密封注浆加固完成后，方可停止降水运行。
2. 6 贯通测量
在盾构推进至盾构到达施工范围时，应对盾构机的位置和盾构隧道的测量控制点进行准确的测量，明确实际隧道中心轴线与隧道设计中心轴线的关系，同时应对盾构接收井的洞门进行复核测量，确定盾构机的贯通姿态及掘进纠偏计划。在考虑盾构机的贯通姿态时须注意两点:一是盾构机贯通时的中心轴线与隧道设计轴线的偏差，二是接收洞门位置的偏差。综合这些因素在隧道设计中心轴线的基础上进行适当调整，纠偏要逐步完成。为保证接收的精度，安排在隧道贯通前 150 m 进行贯通测量，贯通测量工作包括地面控制网联测(平面和高程)及接收井洞门测定(平面与高程)等测量工作。
贯通测量后应及时确认测量成果正确或是采用新成果，保障贯通精度。根据《南京长江隧道工程盾构隧道施工质量检查与评定标准》规定，高程贯通测量精度 < ± 25 mm，导线贯通测量误差 < ± 20 mm。经多次测量，得出左线洞门圆心坐标(表 2)及盾构机外壳与洞门钢环间距见图 4。
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