對比分析
為滿足人們出行需要、緩解交通壓力，已有19個省市正在進行地鐵工程建設，盾構法以其安全、可靠、快速、環保等優點成為主要施工方法之一。盾構始發與接收是盾構隧道施工中的高風險階段，影響因素包括場地條件、地質條件、盾構始發與接收端結構設計與施工等等，接收方案的合理性、科學性直接關係到安全、經濟和效益，受到設計、施工及科研單位的重視。
地鐵xx站北端設定盾構接收井，按照施工計畫安全接收是地鐵十號線二期工程洞通的關鍵。由於十號線二期全線路整體工籌的調整，受線路上方麗澤路交通導改的影響，必須在三個月的工期內，完成盾構接受井的全部施工任務。為滿足節點工期要求，安全、可靠進行盾構接收，創新性地進行特定地質環境條件下的施工方案的研究非常有必要，並在進行多方案對比分析的基礎上，採用最優方案，對施工各個環節進行優化和完善。
底板完成後即進行盾構接收這一新的施工技術，不僅成功的解決了地鐵施工技術難題，開拓了盾構接受新的技術選擇，同時對類似的地質條件下進行盾構接收施工也有很高的參考價值。
地鐵xx站為地下三層三跨結構，負三層為10號線二期軌道層。盾構接收段基坑寬21m，長27.1m，,基坑深度為25.
4m，最大深度為26.9m。圍護結構設計採用圍護樁+鋼支撐支撐形式，即基坑周邊採用直徑1000mm鑽孔灌注樁，間距1.
5m，基坑內設定四道鋼支撐，基坑支護結構布置（見圖1和圖2）。場區內表層為人工填土，第二層為新近沉積層，主要是、粉砂、圓礫、卵石②5層；第三層為第四紀沉積層，卵石⑤層、粉質粘土⑤4層、卵石⑦層。地下水位高於結構底板1.
75m，施工前需實施降水。
圖1 基坑支護結構平面布置圖
圖2 1-1斷面
按照設計方案，必須在結構頂板澆築完成且混凝土強度達34mpa後進行盾構進洞接收，充分利用基坑圍護結構及車站結構的支撐作用。考慮場地條件及施工安全、工期等因素，又制定了兩套接收方案，即：
第一，將上部兩道鋼支撐變更為錨索，在結構負三層頂板澆築完成且混凝土強度達到34mpa後進行盾構進洞接收作業，在盾構完全進入車站後拆除第三道鋼支撐並進行盾構吊裝作業。基坑圍護結構（見圖3）。
第二，將上部三道鋼支撐變更為錨索，在結構底板澆築完成且混凝土強度達到34mpa後進行盾構進洞接收作業，盾構進入車站前拆除第四道鋼支撐，進行盾構拆解作業。基坑圍護結構（見圖4）。
圖3 樁+2道錨索支護體系剖面圖
圖4 樁+4道錨索支護體系剖面圖
車站結構或接收井結構完成並達到設計強度後再進行盾構進洞接收是目前在行業中普遍採用，優點主要如下：
（1） 充分利用圍護結構和正式結構自身的強度來維持基坑安全，躲避了深基坑作業這一重大風險源；
（2）場地限制較少，能夠給盾構吊裝提供良好的作業環境；
（3）盾構接近車站進入接收加固階段時產生的巨大推力由圍護結構和主體結構共同承擔，有利於控制盾構區間上方土體穩定。
（4）在結構上預埋鋼環，在盾構接收後施做後澆環梁，提高結構完整性和接頭部位的防水質量。
但不足是，盾構接收受到車站施工進度的限制，一旦結構不能如期封頂，盾構只能在地下等待，加大了盾構施工成本，影響區間隧道施工質量。
原設計在車站中板上預留盾構吊裝口。經過設計調整，將上部兩層支撐變更為錨索，以代替盾構吊裝口上方的鋼支撐。當車站負三層結構混凝土強度滿足設計要求後拆除第三道鋼支撐，盾構抵達後從預埋鋼環中進洞。
該方案的優點如下：
（1）利用負三層結構和圍護結構的強度來維持基坑安全，大大降低深基坑作業的風險；
（2）盾構接近車站進入接收加固階段時產生的巨大推力由圍護結構和主體結構共同承擔，有利於控制盾構區間上方土體穩定；
（3）在結構上預埋鋼環，在盾構接收後施做後澆環梁，提高結構完整性和接頭部位的防水質量；
（4）不需要等結構封頂，即可在中板完成後提前進行盾構接收；
（5）盾構接收並吊裝後，只需要封閉中板上的預留洞口，降低施工成本；
該方案的缺點主要如下:
（1）每道錨索正常施工週期為7~10天，比鋼支撐架設工期長，為縮短工期，需要採用特殊錨索施工工藝；
（2）錨索施工對地下管線和地下環境造成危害；
（3）負三層頂板距離地面深度約15m，在基坑邊進行吊裝作業存在一定風險。
經過設計調整，將上部四層鋼支撐支撐變更為錨索，以代替盾構吊裝口上方的鋼支撐，保留盾構區間結構範圍內的角撐以穩定洞口處的基坑側壁。當車站負三層結構底板混凝土強度滿足設計要求後拆除洞口部位的鋼支撐，盾構進洞後拆解吊出。該方案的優點如下：
（1）不需要等結構封頂，即可在底板完成後提前進行盾構接收，節省工期的效果明顯；
（2）在結構上預埋鋼環，在盾構接收後施做後澆環梁，提高結構完整性和接頭部位的防水質量；
（3）利用錨索+鋼支撐組合內支撐體系和結構底板自身強度保持基坑穩定性，實現盾構進洞接收和吊出的作業條件；
（4）盾構接收並吊裝後，不需要封閉中板、頂板上的預留洞口，在降低施工成本的同時也進一步加快了車站整體進度；
該方案的缺點主要如下:
（1）每道錨索正常施工週期為7~10天，比鋼支撐架設工期長，為縮短工期，需要採用特殊錨索施工工藝；
（2）錨索施工對地下管線和地下環境造成危害；
（3）盾構接近車站時推進力和對上部土體的擾動，嚴重影響錨索錨固效果，可能危及基坑的安全；
（4）負三層頂板距離地面深度約25m，在基坑邊使用重型吊車吊裝作業存在較大風險。
3.4 綜合對比分析
根據前文的對比分析，三種典型工況下的施工方案各具特點，在工期、成本、風險效果及技術要求的比較見表1。
表1 三個方案的工期、成本、風險效果及技術要求對比表
由於工程前期受到場地和管線改移的限制，施工工期壓力較大，經過對現狀條件的研究，最終確定在底板完成後進行盾構接收的方案。在會同設計對基坑內支撐系統進優化的同時，重點分析了施工中的重點、難點，制定了針對性措施。
為了實現加快錨索施工進度的目標，現場引進適用於砂卵石地層的錨索成孔裝置，克服了大粒徑砂卵石地層成孔難、成孔慢等困難；同時採用早強灌漿材料，錨固體一般在8~24h滿足張拉要求。最終實現每道錨索能夠週期不大於3d。
充分重視盾構推進時圍護結構的安全，科技攻關小組運用數值模擬、現場試驗等手段，研究出了一套措施，有效消除盾構推進時對上部土體的擾動，確保支護體系的穩定。
採用plaxis程式模擬計算臨近深基坑進行重物吊裝作業的工況下基坑變形及穩定性，施做完車站底板無起吊盾構機工況水平位移雲圖（見圖5），施做完車站底板有起吊盾構機工況（地面荷載400t）水平位移雲圖（見圖6）。
圖5：施做完車站底板無起吊盾構機工況
圖6 施做完車站底板有起吊盾構機工況（地面荷載400噸）
由兩種工況對比可以明顯看出：因基坑開挖造成承臺樁向基坑側傾斜，又因起吊盾構機的集中荷載存在，加劇了左側圍護樁向基坑內側移動，必然導致第一及第二道支撐軸力變大，結果參見軸力對照表(見表2)。
表2 軸力對照表
從上表可以看出，工況二時第
一、二道支撐的軸力已經大於原設計軸力最大值，應採取措施。考慮到起吊荷載是區域性作用，故採用的措施如下：
第一排錨索：在23號樁和24號樁之間增加一根，在29號樁和30號樁之間增加一根錨索，增加的錨索的規格同第一排錨索的規格，(見圖7)。
圖7 第一道增加2根錨索平面圖
第二排錨索：減少23號樁和24號樁、24號樁和25號樁、29號樁和30號樁、30號樁和31號樁的自由段長度1m，增加錨固段長度1m，錨索的總長度不變，(見圖8)。
圖8 第二道錨索（紅色）調整位置平面圖
盾構接收完成後，末環管片進入基坑約300mm，此時結構側牆還未施做，故取消北側牆左線洞口加強環梁，北側左線後澆環梁與側牆同時澆築，後澆環梁形式及防水收口做法(見圖9)。
圖9 後澆環梁形式及防水收口做法示意圖
嚴格按照監測方案進行監測布點和施工監測工作，同時加強洞口上方錨索應力監測，及時進行補償張拉。在盾構進洞階段（最後8m隧道範圍）將地表及管線沉降觀測頻率調整為2次/d，樁體變形、錨索應力觀測頻率4次/d。根據監測資料和現場巡視報告，一旦發生預警，立即啟動相關應急預案。
詳見監測布點圖(見圖10)。
圖10 監測點平面布置圖
通過完善風險預防措施，加強盾構接收期間的風險管理，認真落實相關措施，盾構順利完成接收，主要監測專案的數值均在正常範圍，參見下表(見表3)。盾構接收時間較原方案提前68天。
表3 盾構接收階段主要監測成果彙總表
影響盾構接收方案的因素不但包括地層條件、場地條件，還包括工期目標、社會經濟綜合效益等。本文結合xx站砂卵石地層環境下，對三個方案的特點進行對比，並對車站底板完成後進行盾構接收的方案進行優化。
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洪中區間盾構右線盾構接收方案
目錄1 編制依據和原則 1 1.1 編制依據 1 1.2 編制原則 1 2 工程概況 2 2.1.端頭井結構形式 2 2.2.接收段地質條件 2 2.3.盾構機情況 3 2.3.盾構平移前準備工作 3 3 重難點分析 4 3.1.盾構接收平移吊出 4 3.2.洞內拆除螺旋機 4 3.3.盾體下降約5...