随着基坑深度的加深、盾构直径的加大，盾构的进出洞存在着巨大的风险，主要有以下方面：

（1）封门外土体加固效果欠佳、地下水丰富、土体软弱自立性差、封门拆除工艺不合理及土体暴露时间长等，都有可能引起凿除封门时土体坍塌。

（2）盾构进洞时，由于接收基座中心交角轴线与推进轴线不一致，盾构姿态发生突变，盾尾使在其内的圆环管片位置产生相应的变化；最后的两环管片在脱离盾尾后，与周围土体的空隙由于洞口处无法及时填充，在重力作用下产生沉降。

（3）洞门加固方案选取不合理，造成加固土体底部抗承压水不能满足要求，在洞门打开后出现涌水、涌砂。

（4）盾构机进洞过程中，如果纵向渗漏水通道封堵效果不好或封堵不及时，洞口短时间内就将会与承压水层连通，造成洞门大量涌水、涌砂和地面沉陷，甚至基坑坍塌等严重事故。

（5）盾构机进洞后，洞门封堵不及时、洞口补注双液浆不及时或补浆不饱满，使压注的油溶性聚氨酯封堵失效，造成大量涌水、涌砂和洞口成环管片大量下沉和拉裂。

（6）若采用冻结法加固，盾构机切削冻结加固体时，土仓被冻住，刀盘被卡死，造成长时间停止掘进，而被部分破除的地下连续墙不能满足冻结土体解冻后的侧压力，造成门口坍塌。

盾构隧道的始发施工时的端头加固主要有以下几种类型，如表5-6所示。

表5-6　进出洞土体加固方法

5.1.5.1　深层水泥搅拌技术（CSM）

CSM 是双轮铣深层搅拌水泥土墙（Cutter-Soil-Mixing），该技术是法国地基建筑公司、德国宝峨公司等于2004年研发的。它吸收了液压铣槽和搅拌技术的优点，避免了铣槽机成本高、配套设备多的缺点，也避免了搅拌设备深度和精度受限的缺点，具有深度大、精度高、速度较快、质量可靠、成本相对低、能适应复杂地层的优点，如图5-19所示。

CSM 工艺分为下钻成槽和上提成墙两部分。下钻成槽时，两个铣轮铣削地层，并通过注浆管路系统向槽内注入膨润土泥浆护壁；上提成墙时，铣轮依然旋转，并通过注浆管路系统向槽内注入水泥浆液，然后浆液和渣土混合凝固成墙，如图5-20、图5-21所示。

通常一期槽段完成后再实施二期槽段，下面介绍其优缺点：

①深度大、精度高：CSM 设备分为悬索式和导杆式两种。导杆式成墙深度一般小于50m；悬索式最大成墙深度达80m，垂直度可达1／500。

图5-19　CSM设备

图5-20　CSM成槽工艺

图5-21　实际效果和最终成型墙体

②施工速度快：根据目前实践，下钻速度0.5～1m／min，上提速度1～2m／min，与三轴搅拌桩相近，工效明显高于其他成槽设备。

③泥浆量少：CSM 不需要抓斗出渣，仅因在下钻注入的膨润土泥浆产生少量废浆，约为成槽方量的10%～20%，对泥浆场地要求相对较低。

④质量可靠：上提成墙过程中注入的水泥浆液，可根据需要调配配比，最终成墙墙体的抗压强度可以达到Rc28=1～12MPa，渗透系数可以达到1×10-8 m／s。(www.daowen.com)

⑤应用领域：该工法目前在德国、日本、意大利、美国等已有大量成功应用案例，国内天津等地下连续墙近年来也有较多应用，应用领域在深基坑挡土止水、防渗等方面。通过在CSM 成墙槽段内插入型钢，可作为基坑挡土结构，型钢可以拔出重复使用。另外，也可以直接用作防渗墙。在特深竖井工程中，CSM 技术应用可以有两处：进出洞加固和止水帷幕。

5.1.5.2　冻结法帷幕技术

人工地层冻结技术起源于19世纪的英国和德国。1883年在德国阿尔巴里煤矿中首先应用冻结法施工井筒。到20世纪50年代，冻结技术已经广泛用于矿山、地铁、隧道、基坑、边坡等许多工程建设中。冻结法具有技术成熟、可靠性高、实施深度大、无须降低地下水等优点，显示出其独有的加固和封水优势，在其他工法难以应用时，它往往成为工程师最后的技术手段。

我国的地层冻结技术始于1955年开滦煤矿风井，之后冻结技术在国内得到快速发展，目前已有1000多座煤矿工程应用冻结法，最大冻结深度近1000m，处于国际先进行列。冻结技术在我国城市地下工程中的应用相对较晚，20世纪七八十年代在沈阳、南通等地有零星应用。到20世纪90年代，上海地铁1号线、延安东路隧道等成功应用冻结法。此后国内地下工程中冻结法的应用日益广泛。目前国内软土地区市政工程中，地层冻结法主要用于盾构隧道进出洞止水、旁通道水平加固、基坑涌水涌砂局部封堵等，作为大范围整体式冻结帷幕的案例相对较少。

（1）从工程实践来看，软土地层采用冻结法止水帷幕的经验

①冻结帷幕局部止水的可靠性高：受地层不确定性、地下水流动、成孔垂直度偏差、基坑开挖变形等因素影响，软土地层大范围整体冻结帷幕尚有不足。

②冻结法宜与其他工艺结合：冻土壁怕流水，冻土壁形成过程中即使土中存在着流速极低的水流，也会对冻土形成产生很大的影响。因此，冻结法宜结合注浆、旋喷加固等封闭工艺减缓地下水流速，减少对冻结影响，这也有利于降低后期融沉影响。另外，结合人工示踪等方法，明确渗漏点位置和地下水流向后采用相应处理措施，可有效提高冻结成功率。

③重视冻胀、温度应力的影响：润扬大桥南锚锭工程即使采取控制冷冻液温度、设置卸压孔等措施，冻胀力依然比预估值（近水土压力50%）大得多，而且局部渗漏后补冻产生的最大冻胀力甚至达到水土压力的1倍以上。另外，基坑开挖后，围护墙两侧温度差较大，对结构尤其是逆作结构有影响。

（2）冻结形式

①墙外整圈冻结（图5-22）：将冻结孔沿地下连续墙的外圈布置，孔深度同地下连续墙，净距离约0.5m，冻结管间距约1.2m。竖向冻结范围可主要针对特殊土层，也可视情况采用全深冻结。

图5-22　墙外整圈冻结方案平、剖面图

②墙缝冻结（图5-23）：在地下连续墙（二期槽段）施工时，冻结管与钢筋笼整体绑扎，冻结管布置于地下连续墙接缝位置，主要是针对墙缝止水冻结，竖向冻结范围可以是局部冻结或者全深。

图5-23　墙缝冻结方案平面图

两种方式优缺点对比见表5-7。

表5-7　冻结帷幕的方案比较

根据表5-7比较可知，墙外整圈冻结施工灵活，但受成孔垂直度影响，冻结效果不易控制，冻胀危害较大；墙缝冻结具有可靠性高、冻胀危害小、实施难度低等优点，但一定程度上受地墙施工水平的影响。

从表5-8中的已施工案例分析，对超深竖井的进出洞加固都采用了两种以上工法相结合的施工方法，且都使用了冻结方法。

表5-8　已建超深竖井施工案例

盾构进出洞加固采用水泥系加固与冻结法相结合的方法进行加固，利用水泥系加固抵抗洞口的水土压力，冻结法主要用于止水。

目前根据国内水泥系加固的深度，可采用CSM 工法与MJS工法。CSM 工法目前施工深度已可达65m 左右的施工业绩。上海已引进宝峨公司BCM10型CSM 工法设备，其成墙深度可达80m，成墙垂直度1／500。MJS工法在上海有施工达到62m 的施工业绩，目前正在开展深度达100m 的MJS工法试验。通过采用超深水泥系土体加固工法，可满足盾构进出洞时的土体强度和均匀性，为超深工作井盾构进出洞的安全提供了保障。