富水砂层超深圆形盾构接收井施工关键技术

　　摘要以华电灵武电厂向银川市智能化集中供热项目(一期)下穿黄河段盾构接收井施工工程为依托，针对该段地表水系发达、饱和砂层、含水丰富、黄河水补充充分的难题，论述了富水砂层中超深圆形盾构接收井施工关键技术，提出圆形超深地下连续墙施工技术、接收井基坑主体结构逆作施工技术、富水砂层超深基坑防突涌及地下水治理技术，解决了富水砂层中超深圆形接收井施作难题。

　　关键词超深盾构;盾构接收;主体结构防水;逆作法;降水井施工

　　引言

　　近年来，随着国内经济的发展及工程技术的发展与创新，跨河越江隧道工程不断增多。盾构法施工凭借其施工速度快、对隧道周边环境影响小、安全性较高的特点成为水下隧道施工的常用方法[1]。盾构法施工水下隧道可分为进洞始发、区间掘进、出洞接收个阶段，盾构进洞始发、出洞接收是盾构法施工中的关键环节4]。不良地质或全断面富水砂层中大直径泥水平衡盾构的出洞接收是施工的一大难点[5]。该施工阶段中，坍塌、涌砂和喷水等事故频发[6]，需采用合理的施工工艺保障施工安全。对于富水砂层中盾构的接收，不同地区结合自身施工条件和具体地质条件，提出适宜的接收井施工技术以保证其安全接收。

　　长春地铁号线某区间盾构采用地面三重管旋喷桩加固止水工艺对在富水砂层中的盾构接收井进行土体加固[7];武汉长江隧道接收井采用钢筋网喷射混凝土地下连续墙和深井降水的方式进行加固[8];广州地铁某区间盾构使用密闭接收装置进行接收井施工[9];天津地铁号线某区间使用水平冻结法[10]和接收箱接收工艺实现安全接收;济南地铁R1线使用垂直冻结加固、外凸式洞门设计等方法实现水下接收;南京长江隧道工程[1在接收井施工中使用冷冻加固、三轴搅拌加固等方法，并对江心洲接收井降水[1进行深入研究。 目前，国内外已有关于不良地质情况下盾构接收井施工技术、风险控制和事故处理的案例[1，但在富水砂层超深圆形盾构接收井施工技术尚未成熟，也未形成一套完整的、成熟的施工工艺[1。

　　本文基于华电灵武电厂向银川市智能化集中供热项目(一期)穿黄河隧道工程，对接收井主体结构防水、主体结构逆作法施工、地下水治理和防突涌等内容进行研究，总结富水砂层超深圆形盾构接收井施工的经验和关键技术，为今后类似工程提供一定参考。

　　1工程概况

　　华电灵武电厂向银川市智能化集中供热项目(一期)下穿黄河段盾构接收井施工工程位于永宁县与灵武市交界处。河东接收井工程项目所处位置位于河东侧黄河河道滨河大道约150m，接收井外边缘距黄河大堤坡脚处水平距离约80m。河东接收井直径23.60m，周长69.42m，成槽深度73.00m。地下连续墙深70.30m，宽1.50m，共16幅，采用液压抓斗协助双轮成槽机分期槽段进行施工。工程场区位于黄河河床及两侧一、二级阶，主要由第四纪全新统冲湖积、冲洪积细砂、粉土组成。接收井地层全断面以粉细砂地层为主，各地层参数如表所示。

　　2富水砂层超深圆形地下连续墙施工技术

　　河东接收井地下连续墙分期槽段进行施工，Ⅰ，Ⅱ期槽各个，Ⅰ期槽长6.42m，分三铣成槽;Ⅱ期槽长2.80m，一铣成槽;Ⅰ，Ⅱ期槽搭接，搭接长度为53cm(轴线位置)。

　　2.1地下连续墙施作

　　Ⅰ期槽上部使用SG60液压抓斗成槽机施作，对于液压抓斗成槽机无法保证垂直度的部分，即Ⅱ期槽采取铣槽机一铣成槽。先进行Ⅰ期槽段的制作，再使用铣接法工艺在个已灌注混凝土的Ⅰ期槽段中间施作Ⅱ期槽。

　　此工艺的基本原理为：在个施作完毕的先行幅中施作嵌幅，先行幅的一边由铣槽机切割出粗糙面，提供止水接头，从而在两幅间形成止水接缝;地下连续墙接头由铣槽机切割成齿状，形成较长的防水路线，使该工艺施作的地下连续墙具有较好的防水性能，同时具有较高的垂直精度。槽孔验收合格后，使用泵吸法清孔换浆。由于成槽时反复使用的泥浆比重和粘度增大，传统的扫孔刷壁清孔换浆顺序会导致接头处仍存在泥皮，因此采用清孔刷壁扫孔工艺，以确保地下连续墙防水性能。

　　2.2泥浆配合比设计

　　由于地下连续墙较深且各工序施工时间长，易产生沉渣增厚和槽段失稳等问题，因此需对泥浆的配合比进行设计并对泥浆性能进行检验以保证施工安全。从护壁及携渣能力角度出发，选用新型复合钠基膨润土(优钻00)泥浆，以满足砂层中超深地下连续墙护壁要求。泥浆配合比为：膨润土150kg;纯碱5kg;自来水1000kg。

　　3接收井主体结构防水技术

　　河东接收井位于位于④细砂层中，主体结构为1.5m厚、73m长地下连续墙，墙底穿越④细砂和⑤粉质黏土层。结构防水接收井主体结构采用抗渗等级≥P8的高性能防水混凝土，使混凝土结构浸水一定深度而不发生渗漏。通过加入UEA膨胀剂等材料，减少混凝土收缩，增强其抗裂性能，并采取相关措施，尽量减少混凝土在固化过程中出现0.2mm及以上的微裂缝，以保证结构抗渗性能。

　　主体结构方面通过防水卷材和防水垫层等使整个框架形成封闭的防水体系：①在顶板上涂抹2.5mm厚双组分聚氨酯防水涂料，并铺脂胎油毡隔离层和耐根系穿刺层，最后设置mm厚C20细石混凝土保护层;②侧墙水泥砂浆找平层及底板浇筑200mm厚C20混凝土垫层，铺设沥青基聚酯胎防水卷材;③顶板、侧墙及底板变形缝处设置中埋式止水带。

　　建筑论文投稿刊物：《隧道建设》杂志是隧道及地下工程领域实践性很强的技术类科技期刊，北大核心期刊。主要刊载内容为国内外隧道及地下工程领域的新理论、新方法、新技术、新工艺、新设备、新材料、新经验和工程实录，相关领域的国内外科技信息、行业动态等。选稿突出创新性、实用性、系统性和导向性。

　　结语

　　以华电灵武电厂向银川市智能化集中供热项目(一期)穿黄隧道河东超深圆形盾构接收井工程为依托，针对该段地表水系发达、饱和砂层、含水丰富、黄河水补充充分的难题，论述了富水砂层中超深圆形盾构接收井施工关键技术。1)针对接收井主体结构防水，从接收井结构防水和施工缝防水两方面入手，采用加入UEA膨胀剂的高性能防水混凝土施作主体结构，并在结构上铺设防水卷材，形成封闭的防水体系，确保接收井主体结构的防水性能。

　　2)针对富水饱和砂性地层中超深圆形盾构接收井圆形支护结构及主体结构逆作法施做难题，采用铣接法工艺以提高超深地下连续墙成槽垂直精度，并形成可靠的止水接头，同时采用新型复合钠基膨润土泥浆解决超深地下连续墙施工过程中可能产生的沉渣增厚和槽段失稳等问题。

　　3)针对富水饱和砂性地层超深圆形基坑突涌及地下水控制难题，在计算基坑涌水量的基础上，确定降水井数量及深度，结合降水井现场施工工艺，提出降水运行管理及应急保障措施。

　　参考文献：

　　[1]CHOA,BOWERST,LARSENB.SlurryWallExcavationsforaStarterTrenchandReceivingShaftofaNewYorkCitySiphonTunnelProject[C]//GeotechnicalandStructuralEngineeringCongress2016,2016.

　　[2]洪开荣路耀邦梁奎生等越海泥水盾构提前到达施工关键技术研究[J].隧道建设,2012,32(2):192196.

　　[3]王荔平富水软弱地层盾构接收施工技术[J].铁道建筑技术,2012(10):8387.

　　[4]胡乘恺何源孙国华等富水砂层泥水平衡盾构钢套筒接收技术[J].施工技术,2019,48(12):6063

　　[5]祝和意贾良冯欢欢郑州轨道交通号线盾构法施工钢套筒接收技术[J].施工技术,2016,45(15):122127140.

　　作者：董云涛1，董阔1，牛秀宝1，黄君1，金钰寅2,3