1 概述

软土地层盾构进出洞加固通常采用深层搅拌桩,并在搅拌桩与连续墙之间进行旋喷或注浆,但是在施工场地窄小或地下有建筑管线时,这种方法有时将变得无法进行。本文以上海地铁M8线VB标区间隧道为例，介绍了土地层采用SMW工法开洞施工技术。

盾构孔是指盾构机安装调整完成后，对准设计中心点，根据中心线路，自始井出发，通过井壁，推进加固区整体的施工过程。它涉及到盾构机的安装、布置、调试及其所需配套设施的准备、井壁混凝土的处理、井外地基处理、洞门防流水涌砂处理、盾构机的推广控制、管件的组装和环境保护等工作。

2出洞地面准备

2.1盾构机入场

盾构机本身体积和重量大，在城市繁忙的交通条件下，尽量选择夜深、人少、车少的时间入场，入场前制定合理的行驶路线，征得警察部门的同意，请警察协助运输。

2.2.临时设施

盾构推进施工前，通常设置施工用电、用水、通风、排水、照明等设施的施工所需材料、设备、机械齐全，管道、连接件的储藏量必须满足3天的推进用量井上、井下设置测量控制网进行审查、认可的框架设置，电缆、管道等连接到井下的隧道沿线的建筑物和盾构必须通过的管道配置沉降监测点。沿线盾构障碍物在盾构推进前开始拔除。

吊床盾构机大型吊床到达，主吊床采用200t，辅助吊床选择100t，完成盾构机吊床。

3井下准备

3.1盾构架设备(也称发射架)

作为盾构机在井内的支撑台，在焊接制作时，主要考虑到能够充分承受盾构机的自重，进行安全的移动操作，使用轨道、工字钢或其他材料

3.2盾构机下井安装

盾构机入场和吊装时分为几个部分，下井时焊接安装钩子等连接件。盾构机井下组装时，切除这些连接件，焊接各部件组装。其安装位置是根据设计上的中心位置和高度来确定的。

3.3 反力支撑设备(后盾反力系统)

3.3.1 后盾反力装置及发射架安装

后盾反力装置由钢反力架、146°钢弧形环、钢支撑、钢门及临时衬砌组成。后盾临时衬垫由宽1m的管片构成，用通缝连接。

3.3.2反力架的安装

根据第一环管的距离，决定反力架的平面位置。安装反力架时，用经纬仪双向校正两根柱子的垂直度，使其形成的平面垂直于推进轴线。反力架固定牢固后，用混凝土平整与车站结构之间的间隙。

3.3.3负环安装

负环管片安装前，在反力架上测量最后一环后备管片的投影位置和纵向螺栓位置，弹出控制线，将纵向螺栓焊接到反力架上，使今后的施工变得容易。

最后三环(即-12、-11、-10环)管片需要在盾构机下井后，用起重机吊在井下安装。-9环管片伸入盾构机，从-9环开始，所有负环都安装在盾构机上。

在设置-10环管之前，必须涂上盾牌油脂。同时，控制-11环管的法面，必要时粘贴偏差材料。

-9环管安装完毕后，盾构机准备前进，同时开始打开孔门。此时，橡胶窗帘布板安装完毕，起重机在洞门完全打开之前必须准备好-8环管片。洞门打开,迅速清理洞门垃圾,盾构机向前推进约30ｃｍ,拼装-8环管片。盾构机继续推进，管片紧随组装。

-6环组装结束后，盾构机头部进入橡胶窗帘布板，开始前仓回土，推进100cm后组装-5环管板。-5环管片拼装结束后,再推进约30ｃｍ,安装146°钢弧形环及钢支撑。钢弧形环和钢支撑安装完毕，进约15cm，盾构机开始出土，大刀盘突出孔，推进时控制前仓压力和盾构千斤顶油泵压力，防止切削速度过快引起塌方。

4井外土体加固作业

软土地层盾构孔施工前井外土体加固通常采用深层搅拌桩、SMW桩或冻结法施工。本工程的两个始发井分别位于虹口足球站和曲阳路站，虹口足球站地下2.0m以下分别为粉土层和粘土层，曲阳路地下16m范围基本为砂质粉土层，这土层，这样的土层本身缺乏自立性和防水性，有很大的临空面，土体可能会发生大量滑坡、崩溃、涌水和涌沙现象。综合考虑地质状况、施工现场条件、施工工期和工程成本，决定在虹口足球场站起始井外采用深层搅拌桩结合注入加固的曲阳路站起始井外采用SMW桩结合旋转加固(距端头井4m位置有2根上水管，深层搅拌桩加固范围不足)。注浆和旋风加固的主要作用是补充搅拌桩或SMW桩与井壁外侧形成的加固死角，使加固区形成整体，避免打开孔门时漏浆。本文主要介绍SMW工法开孔加固工程。

4.1ＳＭＷ桩加固区的选定

型钢采用500×200×10×16窄翼缘型钢,搅拌桩采用700直径。型钢每个孔插入一根。插入深度18ｍ。其平面布置见图2。

4.2加固体中型钢的强度和变形检查

型钢W=1927cm3，A=115.5cm2

加固后的土体按:γ=1.9Nm3，金属=22°

上述按每米土体2根钢承受，其强度满足要求。同时，其变形计算符合SMW桩型钢的拔出要求。

4.3SMW桩施工参数的确定

该基础加固工程采用φ650mm水泥混合，混合体长18.6m。靠近墙壁边缘的强度部分为H500×200×10×16型钢，封插入的共计4排水泥搅拌桩，采用32.5级普通硅酸盐水泥，水泥配合比为15%，水灰比为1.5左右，墙壁防渗系数为10-7cm28日无侧限抗压强度在0.8兆a以上的浆液配比根据现场试验，参考配比水泥:水=1:1.5的桩体垂直偏差在1以下，桩位偏差在20mm以下。

5盾构出洞

5.1，加固效果检测

改良的土体，要求具有一定的自立性和稳定性，同时不得漏水、流沙。根据设计指标和规范规定，该类土体改良应检查土体强度和防渗性能指标。土体强度通过钻头取样测定其抗压强度，条件允许的情况下，也可以通过静力触摸或贯入法测定其强度和搅拌的均匀性的抗渗透指标一般进行探孔采样，通过样品的目测，征求监理、业主和质量检查站的意见，确定其抗渗透能否达到开孔门的要求。

5.2洞口井壁混凝土切除

通过分析检测结果，改良土体达到设计要求的各项指标，就可以切除井壁混凝土。出发井施工时，井壁已按设计要求填埋孔门钢圈，孔门切除的部分是钢圈包围的范围。

洞口井壁混凝土切除前，必须研究洞口中心坐标和高度，保证满足盾构机洞口要求的洞口井壁混凝土采用高压风镐切除，切除作业分两层逐步进行，根据井壁厚度，首先切除外层34(约600mm)，切除钢筋埋入材料。外层凿除工作先上部后下部。钢筋及预埋件割除须彻底。以保证预埋门洞的直径。

里层井壁凿除方法是将剩余的1/4厚度分割成九大块,具体做法是在洞门中心位置上凿二条水平槽,沿洞门周围凿一条环槽,然后开二条竖槽,其中一条凿在地坪接缝处。开槽挖混凝土，露出井壁钢筋，同时在各混凝土块上挖出栓绳的位置。

拆除开口脚手架，重建临时拆卸操作平台，钢筋断裂和混凝土块的吊离应先在下部后部，先在中间后两侧，一起吊。合理安排切割顺序，使用长切割器，防止混凝土倾倒。尽可能缩短砼块吊离工作的时间,防止土体塌方,吊离完毕后盾构机须迅速进入洞门。

5.3 洞口止水帘布安装

由于洞口与盾构(或衬砌)存在建筑空隙,易造成泥水流失,从而引起地表沉降,因此,须在洞口安装出洞装置,出洞装置包括帘布橡胶板、圆环板、扇形板及相应的连接螺栓和垫圈。安装前须对帘布橡胶板上所开螺孔位置、尺寸进行复核,确保其与洞圈上预留螺孔位置一致,并用螺丝攻清理螺孔内螺纹。安装顺序为帘布橡胶板→圆形板→扇形板,自上而下进行。安装时圆板的压板螺栓可靠地拧紧，窗帘橡胶板紧贴孔门，防止屏蔽孔出现后同时注入浆液泄漏。