盾构始发和到达端头加固施工工艺工法
QB/ZTYJGYGF-DT-0405-2011 城市轨道交通工程有限公司 王联江
1 前言
1.1工艺工法概况
盾构始发和到达时，工作面将处于开放状态且持续时间较长，工作面的稳定与否直接影响盾构始发和到达安全。对始发和到达端头地层加固，要使加固体的强度，均匀性和止水性满足长时间开放状况下洞门的稳定性要求，并满足设计和相关规范要求，防止出现工作面涌泥、涌砂，甚至坍塌等情况的发生，确保盾构施工安全顺利。
盾构始发和接收端头加固常规采用的方法主要有：注浆法、深层搅拌桩、高压旋喷桩、冻结法、素砼地下连续墙（钻孔灌注桩）以及降低地下水位等工法。其主要目的是提高软弱地基的承载力，降低地下水位，保证地基的稳定，防止出现工作面涌泥、涌砂，甚至坍塌等情况的发生，确保盾构施工安全顺利。 1.2工艺原理
由于盾构始发和接收时的荷载较大，端头所处地层土质又较软弱，强度不足或压缩性大，不能在天然地基上直接施工时，可针对不同情况，采取各种人工加固处理的方法，以改善地基性质，增加土体的稳定性，减少地基变形和基础埋置深度。地基加固的原理是：将土质由松变实，将土的含水量由高变低，起到固结、稳定、止水的效果，即达到地基加固的目的。 2 工艺工法特点
2.1根据盾构隧道所处的地层情况，结合现场实际情况，确定技术可行，经济合理的加固方案。
2.2常规采用深层搅拌桩，加固体均匀性好，强度、止水性和抗渗性满足设计要求。
2.3组合采用加固+降水的方案，在满足施工的前提下，大大降低了施工风险。 2.4采用监测信息化技术指导施工，使施工质量、安全始终处于受控状态。 2.5提高土的抗剪强度，防止过大的剪切变形和剪切破坏，提高地基承载力； 2.6降低土的压缩性，减小地基变形和不均匀沉降；
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2.7改善土的渗透性，减小渗流量，防止地基渗透破坏； 2.8改善土的特性，减轻振动反应，防止土体液化。 3 适用范围
本工艺工法适用于盾构始发和到达施工。 4主要引用标准
4.1《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299）； 4.2《盾构法隧道施工与验收规范》（GB50446）； 4.3《地基与基础工程施工及验收规范》(GB50208)； 4.4《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202）； 4.5其他国家现行有关施工及验收规范、质量技术标准。 5 施工方法
盾构端头加固体的强度、均匀性及止水性是施工控制的三个重要方面。加固效果应满足洞门破除后加固体能有效抵挡洞门处水土压力，有一定的强度，整体性和自稳能力，且能有效封堵地下渗水。端头土体加固方案设计应在对地质条件、地面环境和地下管线详细调查了解的基础上，充分考虑场地条件施工工期等要求，经技术、经济比较后确定安全可靠的加固方案。在加固方案的选择上，不论采用哪种方案进行加固，一定要考虑在加固体和围护结构之间设孔注浆，以封堵加固体与围护之间的施工冷缝，封堵可能存在的来水通道。 5.1 端头加固范围
为保证洞门破除的安全和盾构机始发进入加固体（或到达时破开洞门）时端头土体的自稳性和水稳性，盾构始发和到达端头需进行加固处理，其加固范围一般为隧道上下左右各3m，加固长度始发端头为盾构机盾尾完全进入橡胶帘布时盾构机全部在加固体并且至少还有2m在加固体内，到达端头为盾构机破开土体露出刀盘时盾构机已经进入加固体2m。同时要求在加固体与围护结构之间设置一排注浆孔，在盾构始发前，需进行压密注浆，封堵可能产生的施工冷缝。 5.2 端头加固方法
目前常见的端头加固方法主要有：注浆法、深层搅拌桩、高压旋喷桩、冻结法、素砼地下连续墙（钻孔灌注桩）以及降低地下水位等工法，各工法见表1。
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表1 端头加固工法汇总表
工法名称 简述 工法特点 适用范围 有单重管、二重管、三重管以及近几年出现的多重管法，在高压旋喷 地基加固、提高地基承载力、改善土质进行护壁、挡土、隔水等起到很好的作用。 ①可指定加固某一深度的土层。 ②可克服渗透系数很小的细颗粒适用于砂土、粘土层中无法进行灌浆的土体加固。 性土、淤泥土及③在间距狭小处可施工。 人工填土等土④结合定喷法，可有效的形成垂直质。 向、水平向或封闭式隔水墙。 ⑤使用方便，移动灵活。 ①固化桩与原地基构成复合地基，改善承载力和变形模量。 ②能自立支护挡土， ③桩体连接成壁后有隔水帷幕作适用于粘性土、用。 砂性土等地层中④施工中无振动，无噪声、无污染，施工。 对周边建构筑物和地下管线影响小。 ⑤施工机具简单，操作方便，造价低。 通过深层搅拌机器搅拌均匀，深层 使水泥类悬浊液在原地层中搅拌桩 与土体反复均匀混合，水泥固结后，形成水泥土加固体。 人工降低地下水位是在施工范围内埋设一定数量的滤水管（井），用抽水设备抽其井内水，降低地下水位到有利工降水法 程施工，在过程中保持不间断抽水，使工作面土体始终保持干燥，从根本上防止流砂现象发生，同时动水压力减少或消除，土体竖直面更为稳定。 ①盾构工作井施工中，防止井内涌泥或产生流砂。 ②盾构隧道施工中，稳定开挖面土体，防止盾尾漏泥漏水。 ③井点降水尤其适用盾构的进出洞施工。 适用土层为粉砂、砂质粉土、粉质粘土。 当用其他方法难以达到稳定开挖面土体时，采用冻结法可取得较好的效果，可使不稳定冻结法 的含水地层能形成强度很高的冻土体，形成完整的防水屏蔽，起到隔水和挡土墙的作用。 ①可有效隔绝地下水，其抗渗透性能是其它任何方法不能相比的，对使用范围冻结法于含水量大于10%的任何含水、松适用于地下水散，不稳定地层均可采用冻结法施大，但流动性较工技术； 小的地层；粉细②冻土帷幕的形状和强度可视施砂层厚度大。目工现场条件，地质条件灵活布置和前在地铁盾构隧调整，冻土强度可达5-10Mpa，能道掘进施工、双有效提高工效； 线区间隧道旁通③冻结法是一种环保型工法，对周道和泵房井施围环境无污染，无异物进入土壤，工、地下工程堵噪音小，冻结结束后，冻土墙融化，漏抢救施工等方不影响建筑物周围地下结构； 面得到了广泛的④冻结施工用于桩基施工或其它应用。 工艺平行作业，能有效缩短工期。 3