盾构法施工是近几年在国内兴起的隧道开挖的先进施工方法‚以其成形质量高、安全可靠、施工进度快、造价合理等优点‚成为城市隧道施工的首选。它可以根据不同的地质条件‚采用与之相适应的构造复杂的盾构机‚通过计算机精确控制‚并且能在地下向前掘进的同时‚在尾部拼装可以承受巨大压力的相互咬合的管片而形成圆形隧道。在隧道挖掘过程中‚盾构始发与接收是盾构施工中风险最大的环节‚特别是在盾构进出洞施工过程中‚最容易发生工程事故‚并且多是较为严重的事故‚如南京某地铁工地忽视端头加固所造成的隧道上方地面坍塌。其原因大部分是围岩不稳定（主要为软土地层）所致‚一定程度上说‚它已成为盾构法隧道成败的关键因素之一。而土体加固的成功与否直接关系到盾构机能否安全始发、到达‚采用合理的端头土体加固施工工法‚是保证盾构顺利施工的非常重要的环节。所以确保盾构始发、接收‚端头的加固质量是防止或减少盾构施工风险的关键。

       盾构始发与接收的风险主要是在始发与接收过程中要进行洞门的凿除‚在凿除洞门阶段最容易发生坍塌‚主要体现在以下3个方面。（1）加固体本身强度不够‚难以满足抗滑移或剪切的要求。（2）加固体不连续局部出现渗漏。（3）加固节点处理不好‚特别是围护桩与加固体之间的间隙处理、不同工法之间的界面处理。因此‚选取何种方法对盾构施工进出口端头土层进行加固是整个盾构隧道工程的关键环节。笔者主要结合南京地铁2号线莫愁湖至茶亭区间到达端头加固工程实践‚针对富水软土地层实际条件‚提出盾构进出洞端头地层加固范围和加固措施。

一、工程概况南京地铁2号线茶亭站

       莫愁湖站区间西南起于茶亭东街交汇处东端‚沿茶亭东街北侧向东延伸‚经过北圩路‚北拐下穿金基花园（原为南京锅炉总厂）‚在莫愁湖公园西北角进入莫愁湖站‚全长1067∙82ｍ。

     （一）工程地质情况

       隧道区间地貌单元属长江漫滩‚根据区域地质资料‚场地地层呈二元结构‚上部以淤泥质粉质黏土为主‚下部以粉土、粉细砂为主。基岩面以上均为第四纪松散层‚覆盖层厚度大‚基岩埋深60ｍ左右‚区间地质条件差‚隧道上部主要穿越淤泥质粉质黏土‚下部主要穿越粉质黏土。地质资料显示‚在隧道茶亭端距端头100ｍ范围主要有粉细砂‚地下水带有一定的承压性。其中‚茶亭接收端从茶亭站端墙往莫愁湖站方向110ｍ在隧道范围内均含有粉砂层。

     （二）水文地质情况

       根据茶亭站—莫愁湖站区间的地质勘探资料‚结合区域地质条件‚长江漫滩沉积物呈二元结构‚上部主要以淤泥质粉质黏土为主‚下部以砂性土为主‚赋存于黏性土中的地下水类型属孔隙潜水‚赋存于砂层中的地下水具微承压性‚属微承压水。勘察期间测得地下水水位埋深1∙80～2∙60ｍ‚高程5∙51～6∙37ｍ。地基土的渗透性：以微透水～弱透水层为主。场地地下水对混凝土及混凝土结构中钢筋不具有腐蚀性‚对钢结构也不具有弱腐蚀性。

二、盾构端头加固技术方案

     （一）端头加固方法选择端头加固所采用的施工方法很多‚根据地质情况不同‚软土地层多用搅拌桩（双轴搅拌、三轴搅拌）、高压旋喷桩（单重管、双重管、或三重管）、注浆、ＳＭＷ、ＳＥＷ、水平冻结、垂直冻结等工法‚而硬塑土层或软岩地层多用与围护结构类似的素钻孔桩、素挖孔桩、素连续墙、砂浆桩、玻璃纤维加筋桩等工法。工法选择不当‚会使加固效果达不到设计要求‚不仅会造成外部水土流失2∙2端头、坍加塌固等长风度险确‚定还及会风造险成对工策程造价成倍增加。

     （二）（1）盾构始发：加固长度9ｍ‚加固宽度为盾构外径两侧和底部各3ｍ。盾构到达：加固长度6ｍ‚加固宽度为盾构外径两侧和底部各3ｍ。（2）采用泥水盾构或土压平衡式盾构机（注浆管外凸式）或在砂层中始发接收时加固长度应大于盾构机长度和一环管片宽度；加固深度应穿透承压水层或经过计算可以抵抗承压水头。（3）重点控制加固的薄弱环节‚包括桩的咬合位置、加固体与围护结构之间的间隙等。（4）采用竖直抽芯和水平探孔相结合的方式检查洞门加固效果‚竖直抽芯的检查部位更注重桩的咬合部位‚芯样的连续性应达到90％以上；水平探孔的位置主要分布在洞门周圈‚其深度应以深入加固体1ｍ以上为原则。如发现加固效果达不到要求‚立即采取补充加固措施

     （三）加固设计。根据前期地质勘查‚结合其他隧道盾构施工中端头加固所采用的方法‚在南京地铁2号线莫愁湖至茶亭区间到达端头处地基采用高压旋喷桩与三轴搅拌桩进行加固。端头隧道埋深为8∙84ｍ‚采用850ｍｍ＠600ｍｍ三轴深层搅拌桩进行端头加固施工。车站围护结构采用1000ｍｍ钻孔灌注桩进行围护施工‚1000ｍｍ三重管高压旋喷桩止水帷幕‚搅拌桩与车站围护止水帷幕相咬合‚原设计在接缝处采用600ｍｍ双重管高压旋喷桩进行冷缝处理。

三、盾构端头加固施工及效果检测

     （一）（1）施工过程中的工艺及参数控制为了保证施工质量‚施工中必须加强主要技术参数的控制‚并要求在施工现场做到挂牌施工‚初步拟定三轴深层搅拌桩主要技术。施工前‚必须先做2根试桩‚根据实际情况确定合理的技术参数。桩间咬合部位。（2）（桩体垂直度的控制）抽芯数量按规范选取‚且每个端头不应少于1根。（3）冻结法测温检测。确定冷却速度、厚度等参数。（4）水平抽芯检测。沿洞门四周加固体范围内打数个水平探孔‚观察渗水情况。探孔数量不少于6个‚中间和四周均布加固后的检测结果。

     （二）加固后的检测结果

       28ｄ后经检测加固的芯样连续完整‚最小强度为1∙42ＭＰａ‚满足设计要求的最小强度0∙8ＭＰａ‚而且保证盾构机能安全的接收。

四、结论

       针对南京地铁2号线莫愁湖至茶亭区间为富水软弱地层的地质条件‚通过采用高压旋喷与三轴搅拌桩方法进行加固‚在富水软弱地层中‚采用何种方法加固端头对土层有很大的影响。确定采用何种方法后‚应针对地层特点选择可靠的施工设备‚确定合理的参数。选用旋喷桩或三轴搅拌桩‚应通过试桩确定施工工艺参数。通过对南京地铁2号线茶亭站端头加固处理‚认为在软土地层中采用三轴搅拌桩与旋喷桩进行端头加固是一种行之有效的方法。端头加固的长度对于软土地层（特别是砂层）和采用土压平衡式的小松盾构机（小松盾构机的注浆管是外凸式的）特别重要‚最大风险不仅仅来自加固强度‚还来自于盾构机机壳与土体之间间隙形成的渗流通道。