复杂地质条件下超大直径盾构始发及接收工法

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1、复杂地质条件下超大直径盾构始发及接收工法中铁**集团有限公司1、前言随着我国城市化的迅速发展，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。随着社会对生态人文的重视日益增强，地下工程越来越依赖有利于环境保护的盾构施工技术。鉴于盾构始发和接收施工风险较大，盾构始发和接收风险也成为盾构法施工技术发展的瓶颈，特别是对于大型泥水盾构，在始发和接收时难以建立或保持泥水压力平衡，其掌子面的保压效果受到限制，易出现盾构与洞门圈间隙涌泥涌砂及地表沉降现象，严重时会造成隧道废弃、盾构被埋等重大事故。因此，如何安全、顺利地完成盾构始发和接收，是盾构

2、法地下工程亟需解决的难题之一。中铁**集团有限公司承建的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，隧道分为东西两线，自浦口工作井始发，在梅子洲工作井进洞接收。隧道起点里程为LK3+600.00（RK3+599.421），终点里程为LK6+622.025（RK6+614.181），左线全长3022.025m，右线全长3014.76m。盾构隧道采用Φ14.93m的泥水平衡式盾构机，盾构管片环外径14.5m，内径13.3m，壁厚0.6m，环宽2m，混凝土强度等级C60，抗渗等级S12。始发段和接收段各150米，含75环正线隧道管片及首、末环管片，首、末环管片

3、为适应盾构进出洞的需要，管片外圈全周预埋钢板。本工程盾构隧道位于长江河床底部及长江冲淤积低漫滩，盾构施工穿越多种地层，始发段，主要穿越4层淤泥质粉质粘土、6层淤泥质粉质粘土夹粉土,接收段主要穿越7-1层粉细砂、8层粉细砂。盾构隧道始发段平面为直线，纵向为4％下坡。隧道最小埋深6m，约为0.4D（D为盾构直径），最小线间距为23.33m，净间距只有8.4m。接收段盾构隧道纵断面处于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2500m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

4、仅有7.49m。2、工法特点2.1提出了相应而新颖的始发和接收技术与工艺。2.2使用的机械设备及材料均为常规材料，施工工艺操作及控制简单易行有效；避免了始发和接收涌水涌砂对隧道施工带来的灾难性后果，缩短了长大隧道的施工工期并节约了成本。2.3始发段和接收段采用三轴搅拌加固前方土层，洞门前采用双排冷冻管冷冻加固，确保了掘进地层的稳定性和掌子面自稳能力，控制地表沉降；2.4盾构始发洞门密封采用密封钢环加两道帘布密封，确保了泥水压力平衡的建立；始发时配合进行周边地层降水，防止涌泥涌砂事故发生。2.5盾构接收时在工作井内灌水配合周边地层降水，减小了盾构破洞时内外水土压力

5、差，降低了涌泥涌砂风险，既保证了施工安全又降低了工程成本。3、适用范围本工法适用于大直径的越江穿河隧道工程中采用盾构法施工的复杂地质条件下的盾构始发和接收工程。4、工艺原理超浅埋始发与接收是南京长江隧道工程的一大难点，泥水混合式盾构在始发和接收时存在的风险有以下几点:1)围护结构破除后，洞门失稳；2)洞门密封失效，泥水压力难以建立，造成掌子面坍塌、涌泥涌砂；3)地面冒浆或地表沉陷；4)压力不当，地表变形大。针对以上风险，确定采用相应的处理方法,以旋喷或搅拌加固改善盾构掘进地层土的力学性质，增强其自稳能力；降低地下水位，减小掌子面内外水头差，确保始发洞门密封安全有

6、效，井内回填灌水接收，在工作内营造与正常掘进相似的工况环境以实现安全接收。5、施工工艺流程及操作要点图1始发流程图端头搅拌加固5.1总体施工顺序5.1.1始发施工顺序在始发井主体结构施工完成以后，首先进行始发基座与反力架施工；盾构机运至工地后，进行整机下井组装，在组装过程中进行端头冻结加固、洞门密封安装及泥水设备联机测试；组装完成后进行盾构机空载调试，同步进行洞门破除、反力架钢支撑制安以及泥水投料试车等工作；盾构机空载调试完成后进行负载调试、拼装负环管片；然后盾构机向前推进，刀盘接触土体，进行洞门密封二次注浆、开始盾构机试掘进施工等。盾构始发施工主要流程见图1。

7、盾构始发过程中端头冻结加固、地下连续墙破除、洞门密封以及泥水平衡的建立是保证开挖面土体稳定、减少对周边土体扰动、确保盾构一次始发成功的关键技术。5.1.2接收施工顺序盾构机拆解接收基座施作盾构机定位及洞口位置复测掘进参数调整到达段掘进掘进方向控制端头搅拌加固洞门破除端头冷冻加固端头井点降水竖井内灌水接收条件验收盾构破除冻土墙盾构机步上接收基座洞门注浆加固图2接收流程图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

8、体，并同步开展洞门破除施