密闭钢套筒+冷冻法加固接收盾构施工技术应用.pdf

密闭钢套筒 + 冷冻法加固接收盾构施工技术应用 杨智麟 刘传江 羊涛 尹清锋 陈立 （ 中建交通建设集团有限公司，北京 ， 1001 66 ） 摘要 ：本文以郑州轨道交通 3号线土建 04 标凤台南路站 ~中州大道站区间工程为例，采用了密闭钢套筒 +冷冻法加固 接收技术进行创新，解决了郑州地铁 3号线三层车站富水砂层盾构接收的难题，避免了盾构接收端头涌水、涌砂、 地面坍塌的风险，对同类工程施工具有积极的指导作用和良好的借鉴价值 。 关键 词：土压 平衡 盾构 ，富水砂层 ，水平冷冻 ，密闭钢套筒接收 1 前言 在地铁工程盾构法区间隧道施工 中，盾构始发和接收是整个工程 中的关键工序，也是难度最大、 风险最高的环节，尤其是盾构接收过程尤为明显。由于城市地铁盾构隧道施工地质条件及周边环境 复杂，盾构到达接收过程中易发生漏水、涌砂等风险，为确保盾构接收安全，故选取适当的盾构接 收方法便显得尤为重要 [1-4]。 盾构接收风险主要在于凿除洞门围护结构时，端头土体自稳性差可能引起洞门土体坍塌、地面 塌陷，尤其是在富水砂层接收时更易发生涌水涌砂的风险。冻结法是一种采 用制冷 技术 将 施工地层 中的岩土变为冻土的方法，不仅增强了土体的强度和稳定性也隔绝了冻结区内的地下水，从而 提高 了凿除洞门围护结构的安全性。但在深覆土、高水压的粉细砂等复杂地层中，常规洞门密封很难保 证抵抗得住地下水压力，一旦地下水击穿洞门密封，地下水将夹杂地层中的细砂沿盾体周边缝隙涌 出，将造成严重的安全质量事故。为确保盾构顺利到达接收，配合采用钢套筒密闭接收施工技术， 在盾构机进入钢套筒之后，可实现保压状态下封闭洞门，能最有效地保证盾构机接收安全 [5-8]。 2 工程简介 凤 ~中区间接收端头井为地下三层结构，覆土 埋深 17.62m ，主要地层为有机质粉质粘土，黏质 粉土，富水粉、细砂等地层。地下水类型属第四系孔隙潜水， 地下水主要赋存于约 30m 以上的粉土、 粉砂、细砂层中，属强透水层，水位埋深 8.2 m，在此地层中盾构接收易出现涌水、涌砂的风险。且 端加固区存在楼房地下室围护结构的预应力锚索，锚索虽未侵入隧道结构，但隧道上方被锚索覆盖， 导致水泥搅拌桩、旋喷桩等常规端头加固方式无法实施。针对盾构接收端头地处富水砂层，地下水 丰富，渗透性强，管线密集，传统加固方案效果难以保证等问题，决定采用水平冻结技术对接收端 头冻结加固并配合采用钢套 筒密闭 接收 施 工技术来解决这一工程难题 。 3 密闭钢套筒 +冷冻法加固施工工艺 冻结加固采用“杯型 ”冻结壁进行土体加 固， 杯底”厚度 3.5m ，“杯壁”长度为 12m ，厚度为 2m 。 考虑到接收端头水文地质情况，常规洞门密封很难 保证抵抗得住地下水压力，一旦地下水击穿洞门密 封，地下水将夹杂地层中的细砂沿盾体周边缝隙涌 出，造成涌水、涌砂事故。为确保盾构顺利到达接 收，配合采用密闭接收装置，即在洞门外，采用特 制钢套筒与洞门预埋环连接。钢套筒后端盖安装之 前，要先凿除洞门车站围护结构，安装完钢套筒后 在钢套筒内采 用流塑 性材 料 回填，接收钢套筒内可 预加一定压力，与土仓切口压力相同，然后盾构机 直接掘进至钢套筒内，在洞门封堵完成后，依 次拆 解钢套筒和盾构机并吊出，此时洞门外圈仍要继续 冻结确保洞门环梁施工安全，待环梁施工完成后停 止冻结，根据 地表监测情况及时通过管片预留注浆 孔进行融沉注浆，直至地面沉降满足规范要求后，停止施工 [9-10]。 图 1 工艺流程图 冷冻 设计 钢套 筒及盾 构机拆 除 盾构 到达进 钢套筒 钢套 筒安装 冷冻 加固施 工 钢套 筒填料 加压 密封检 测 洞门 凿除 洞门 环梁施 工 钢环 外圈冻 结管处 理 钢环