天津路桥建设工程有限公司天津市300110
摘要：地铁盾构接收施工在不良地质条件和地下水丰富的情况下存在较高风险。本文结合作者在地铁盾构接收施工中采用的垂直冻结结合混凝土明洞施工经验，描述了具体的风险控制措施，为盾构接收施工提供了设计及施工方面的参考。
关键词：地铁；盾构接收；垂直冻结；混凝土明洞
1工程简介
天津地铁5号线建昌道站~金钟河大街站区间隧道为单洞双线隧道，区间隧道全线敷设于地下。右线全长942.514m，左线全长939.237m。
金钟河大街站为盾构接收井。车站围护结构采用1200mm厚地连墙，盾构接收井段负三层侧墙采用1100mm厚混凝土。隧道接收处洞门圈底部覆土深为23.782m。
金钟河大街站接收洞门中心标高为-17.602m，地面标高约为+2.83，所处地层主要为⑧23粉土、⑧2粉砂、⑧25细砂、⑨2细砂层，其中⑧23粉土、⑧2粉砂为第一层承压含水层。由于盾构接收处在承压含水砂性土地层，采用搅拌桩加固、旋喷桩包角的加固方式无法保证加固效果。故采用垂直冻结法对盾构接收位置土体进行加固，双线盾构均采用明洞法接收。
2施工设备
本区间采用两台盾构机施工，右线为中交天和Φ6450型土压平衡盾构机，左线为中交天和Φ6340型土压平衡盾构机。
3盾构接收端土体加固
本区间左、右线盾构接收端土体加固采用垂直冻结孔局部冻结方式。冻结施工前对接收洞门及周边200米范围进行排检，确保该范围内无降水井施工，洞门加固区内无明流。
3.1冻结设计概况
利用冻结孔冻结加固地层，使盾构机洞口范围内土体冻结成强度高和不透水的板块，为破洞门提供条件。经过积极冻结后，通过测温孔观测计算，确定冻结满足洞门凿除条件后，开始破除洞口槽壁。
3.2冻结帷幕
垂直冻结设计冻结壁有效厚度为3.0m，冻结加固区长度3.0m，冻结加固范围从洞口以上3.0m至洞口以下3.0m。
冻结壁与混凝土连续墙界面处平均温度不高于-5℃，其它部位设计冻结壁平均温度为-10℃。冻结壁交圈时间18~25天，积极冻结时间35天。
冻土强度的设计指标为：单轴抗压强度3.6MPa，抗折强度2.0MPa，抗剪强度1.5MPa（-10℃）。
3.3冻结孔及测温孔的布置
盾构进洞左右线各布置垂直冻结孔47根，布置测温孔4个。
表1冻结管特征一览表（单个洞门）
4接收洞门破除
凿除工作工期为10个工作日。积极冻结35天后，且盾构机距离加固区60m时，两个条件同时具备时，首先割除洞门第一层钢筋，露出第二层钢筋。待刀盘距离加固区3m时，破除剩余洞门。
5明洞施工
采用混凝土箱体明洞工艺实施区间左右线接收施工。混凝土箱体填充介质采用水泥砂浆掺膨润土，明洞内预埋钢环至结构底板上表面范围填充M5水泥砂浆掺膨润土，其余部位填充M1.5水泥砂浆掺膨润土，满足盾构机切削要求。
在金钟河大街站北端头井下三层左、右线各布设一混凝土箱体，采用增设墙身方式与既有结构连接，墙身厚度为60cm，在盾构机接收完成后再进行凿除。同时，考虑后期水泥砂浆掺膨润土回灌及洞门封堵施工，在混凝土箱体顶板左右线分别预留两个1.2m×0.8m的检查孔，盾构到达接收过程中采用钢盖板封死。
6盾构接收掘进施工控制要点
（1）盾构机推进至609环位置，速度降至15mm/min，土压力和注浆量不变，位于已拼管片倒15环进行环箍注浆加固。
（2）刀盘距离加固区3m左右时，停止掘进，凿除剩余洞门，接收箱体内注入砂浆，砂浆初凝后位于盾构通过范围内A、B、C、D排冻结管拔至盾构机上方后进行二次冻结，盾构机继续向冻结壁推进，速度降为10mm/min，刀盘连锁解除，保持刀盘常转。
（3）拼装好620环，刀盘进入冻结区，平均土压逐步降为0MPa。
（4）622环拼装完成后，盾体进入冻结区，平均土压为0MPa，空仓进行掘进，保持刀盘常转。
（5）拼完626环盾尾完全进入加固区，注浆量为3.7m³，位于621环、620环管片注浆孔进行环箍注浆加固。管片上开孔，观察止水效果，未发现渗漏时，方可继续接收。
（6）拼装完628环，千斤顶伸2100mm，盾尾离开钢圈1m左右，盾构机就位后，在隧道内注入双液浆封环箍15环，在箱体端面开设观察孔，观察盾构机上部是否有渗漏。
洞门封堵，对箱体及箱体内砂浆进行凿除至盾壳处，观察盾尾与结构内衬墙的相对位置，开始洞门封堵。从上部及两侧破除箱体，暴露出洞门钢圈，进行弧形钢板焊接，完成洞门封堵。最后，对洞门进行注浆。
（7）破除整个箱体，吊出盾构机。
（8）7结语
地铁盾构垂直冻结结合混凝土明洞接收工艺的实施，给今后的地铁设计及施工带来有效的借鉴方案。城市地铁施工要求安全性高，在风险等级较高的情况下，采用垂直冻结加固接收区土体结合明洞接收工艺，可有效降低盾构接收施工时发生涌水事故的风险。
参考文献：
[1]GB50299-1999地下铁道施工及验收规范[S]
[2]GB50446-2008盾构法隧道施工与验收规范[S]
[3]GB50652-2011城市轨道交通地下工程建设风险管理规范[S]