浅谈地铁盾构隧道端头加固设计与施工技术应用构建.docx

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浅谈地铁盾构隧道端头加固设计与施工技术应用构建

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摘要：地铁盾构隧道端头加固设计并选择适合的施工技术有助于施工安全、稳定，从而也得到了广泛应用。盾构隧道施工时，盾构端头施工有着较大危险性，因此首先确定始发端头土体加固技术与范围，成为地铁施工重要研究内容。鉴于此，笔者结合实践研究，就地铁盾构隧道端头加固设计与施工技术的应用进行简要分析。

关键词：地铁盾构；隧道端头；加固设计；施工技术应用

现代地铁施工中，盾构法是一种常见施工技术，具有高质量、施工效率高、安全的优势。盾构施工端头土体加固是其重要组成部分，决定着施工能否顺利进行；端头加固的直接目的是确保盾构施工有效进行。因此，采取适合的加固方案，进行端头土层加固与施工方案设计有着重要作用。

一、隧道加固设计方案

如果土层较软则需要在加固设计时注意地层水文地质环境与工程地质环境，洞门加固设计方案集中于几点：第一，做好地下水水位监测。提升隧道外土体强度并对地表沉降科学管控，防止端头坍塌。第二，盾构机始发控制。结合实际环境以及以往盾构隧道土体加固成功案例，盾构始发与接收洞门土体应使用双重管旋喷桩与混凝土素桩加固形式。第三，使用大型设备操作过程中应提升端头土体受力。

二、确认端头加固科学性

第一，结合横端加固大小在软土区域的盾构隧道端头通常横向加固直接影响是稳固地层与止水，注重横向加固区和盾构壳融合目的是防止四周水土带来较大压力。结合以往成功案例得出，横向加固区域通常会取在盾构壳以外1.4--3.0m。端头纵向加固因为盾构隧道端头地层带有水层，由于止水性长度要求需要在盾构始发过程中，横向加固长度应为盾构主机长度基础上增加1.5--2.0m止水厚度。简而言之，纵向加固长度为8--10m。隧道端头加固土体用于临时支撑，另一端利用主体强度能够弥补后端未加固问题，施加水土压力且防止后端土体滑移问题。

第二，使用竖直抽芯和水平探孔融合检验隧道端头加固状态。竖直抽芯检验位置需要注意桩咬合位置，芯样持续性应保持在90%。水平探孔部位多分布在隧道端头四周，其深度控制在深入加固体1m左右。若加固效果不符合规程需求立即制定弥补加固方案，及时处理。

三、隧道端头稳固方法与加固土体防水标准

（一）隧道端头稳固方法

当盾构机达到现场后，由于洞门密封使用帘布橡胶，其端头呈现内翻。因此，其密封效果与盾构机始发密封性有一定偏差，加之盾构机挖掘后对土体的影响，使得外部水土会经过盾构机壳体与土体之间的缝隙流失。在砂性地层中，流砂与水土流失也是难以规避的，由于端头外部出现塌落而受到限制。对此，建议延长加固尺寸在后端使用加固土体的直接目的是优化土体，对强度要求较低。

（二）加固土体防水标准

现阶段，常见加固土体防水衡量标准是需要渗透系数常规范围内，但是根据以往工程施工看该指标过高，且标准的检验方法在具体落实时具有较大难度。加固土体防水效果的首要条件就是达到标准要求，才能确保端头井围护结构凿除去后没有加固土体内地下水不致透过加固体渗出，导致水土流失。因此，根据以往施工案例基于盾构机始发、达到安全角度且要求加固后土体应满足科学性需求。同时，检测方法也更为简单。保证盾构始发条件下安全促进，在始发前的洞门探孔检验，若无异常则正常施工；若存在异常应立即制定修补方法。若探孔出现渗漏建议通过以下方法展开。

第一，降水深度由于四周条件影响而无法落实，可以使用垂直冻结方法。基于传统加固区域二次加固，若问题严重可以使用液氨冻结。第二，启动端头降水井展开紧急处理。

四，施工技术应用方法

第一，通常条件下使用的加固技术的加固强度应1.5MPa。因此，具体施工过程中能够对水泥用量进行适时缩减，不过需要试桩。第二，使用抽芯检验方法检测加固土体强度与具体强度偏差，由于抽芯过程中扰动是必然存在的容易造成具体检测强度低于实际强度。实际测试强度达到3MPa后，盾构机挖掘具有较大难度。同时，实验过程中单轴抗压强度和具体施工的三轴承载状态不一。第三，具体施工时建议盾构机先掘进部分加固土体，从而维持达到较高条件下，靠后土体加固强度降低。因此，在确保安全的条件下有助于盾构机掘进管控。第四，加固长度相同后，隧道加固土体和原状土体的伸缩缝部位能够精准的设计，施工时建议使用复合式伸缩缝的弹性密封垫。

五、工程实例

笔者以某工程为例，该地区位置珠江三角洲冲洪积平原，人工填土，地铁五号线盾构端头加固根据地质环境、地面环境采取三种方法即：搅拌桩、旋喷桩、矿山法提前开洞法+注浆法+SEW方法。

第一，搅拌桩与旋喷桩法。该种方法是在盾构井端头区域内使用搅拌桩对隧道下端2m以上底层加固，四周旋喷桩止水。该种复合加固地层施工简便、施工时能够结合具体状态调节搅拌桩与旋喷桩数量。第二，矿山法提前开动法+注浆法。本工程是基于盾构机始发前，刀盘事先进入施工好的区间隧道中。随后，