地铁盾构钢套筒接收的施工技术

地铁盾构钢套筒接收的施工技术

王文广

中铁二十局集团第四工程有限公司山东省青岛市266000

摘要：现如今，我国地铁工程的建设数量逐步增多，地铁盾构钢套筒在进行接收时很容易出现涌砂和漏水等问题，对盾构安全出洞造成了比较大的影响。文章以实际工程为例，对地铁盾构钢套筒接收施工技术进行了分析和探讨，并提出了提高盾构施工安全的措施，取得了良好的施工效果，在盾构钢套筒接收过程中没有出现涌砂和漏水的情况。

关键词：地铁盾构；钢套筒接收；盾构机

引言

地铁盾构施工过程中，接收风险因素高，事故后果严重。针对特殊工况下的场地和地质条件，文章结合呼和浩特市轨道交通2号线一期工程大学西街站~中山路站区间的实例，介绍了钢套筒接收施工工艺关键技术和施工要点。

1工程背景

1.1工程概况

本区间起讫点里程范围为CK12+004.668～CK12+864.178，区间长度859.51m，左右线区间线间距为14.0m～15.2m。线路平面上，线路出大学西街站后，从直线段行进，而后右线以半径R=2000m曲线右转，进入中山路站。区间线路纵向，隧道纵向分别以20‰下坡、以7.6‰和25‰上坡，进入车站，区间隧道底埋深16.1～21.8m。根据区间的地势及线路坡度，同时结合本区间的使用功能要求，在区间中部设置1座联络通道及排水泵房，里程在CK12+330.000处。

本区间用两台盾构机施工，分别先后自大学西街站北端始发，从小里程段向大里程端掘进区间左右线，最终均在中山路站南端吊出，盾构贯通之后进行联络通道及泵房施工，联络通道及泵房采用冻结法进行施工。

1.2水文地质情况

大-中区间始发端主要为圆砾和细砂，3-5-2细砂（Qal+pl/3-4）：呈透镜体分布于砾砂、圆砾层中，黄褐色，层厚1.8～2.8m，层底深度12.6～17.8m，层底高程1034.10～1037.50m。3-9-2圆砾（Qal+pl/3-4）：与砾砂互层，呈层状分布。黄褐色，主要成分以砂岩、花岗岩组成，磨圆度一般。层厚1.4～8.9m，层底深度10.8～19.4m，层底高程1033.20～1040.70m。

大-中区间接收端主要出于粉质粘土层并夹杂砂层，3-2粉质黏土（Q/3-4al+pl/）：多呈透镜体分布于砂土、圆砾层中，褐黄色，局部灰褐色，层厚0.8～4.7m，层底深度9.5～13.4m，层底高程1036.38～1042.00m。3-5-2细砂（Qal+pl/3-4）：呈透镜体分布于砾砂、圆砾层中，黄褐色，层厚1.8～2.8m，层底深度12.6～17.8m，层底高程1034.10～1037.50m。

地下水主要为孔隙水和裂隙水．孔隙水主要赋存在冲洪积圆砾层中，其次赋存在冲洪积黏性土层、残积砾质黏性土和粉质黏土、全风化混合岩中，基岩裂隙水主要赋存于强风化及中等风化混合岩中．施工期间稳定地下水位埋深7.6～8.2ｍ．

2盾构钢套筒接收施工

2.1盾构钢套筒接收施工原理

盾构钢套筒接收原理就是模拟地下的水土压力状况及覆土条件下在隧道口密封连接一个略大于盾构机盾体长度的、具有一定刚度和强度的密闭压力容器。该密闭容器在盾构机掘进出洞门、盾尾脱出洞门钢环时，能够保证一定的刚度，并承受在注浆填充封闭前施工开挖面和盾尾之间的构筑间隙失水或涌泥沙产生的压力和冲击力。

2.2钢套筒的安装

设计采用厚度为20mm的钢板制作钢套筒，采用宽度为120mm，厚度为20mm的肋板对钢套筒进行加强。肋板纵向间隔距离为600mm，横向间隔距离为550mm。对盾构接收端头的井进行测量。设计钢套筒为准12.24m，长度为10m，在制作钢套筒时，采用分块制作的方法进行制作，一般情况下一块中需要布置两块，各段之间的间隔距离控制在2m。将螺栓连接好后，需要在套筒上设置4个注浆孔，注浆孔为准50mm。在安装套筒时，首先要确定出井口盾构体的中心线，然后将钢套筒安装到中心线处，保证一次性安装好A块底座钢套筒。为了可以准确地连接好螺栓，利用千斤顶精细化调整A块底座钢套筒，在连接过渡连接板和洞门环时，设计使用焊接的方法进行连接。将A块和基准环上部连接好，C块和基准环的下部连接好，并保证连接的牢固性。在安装C块时，要先对顶端封盖和基准环进行连接，然后再将C块安装好，并利用倒链葫芦调整B块，保证C块的安装空间。最后拧紧全部连接螺栓。考虑到盾构和钢套筒之间存在有缝隙，为避免出现“磕头”的情况，使用M7.5砂浆对洞门间隙和洞门连接位置进行回填。安装好钢套筒后，为了便于进行泄压控制，需要在钢套筒上预留两个检查孔，检查孔的规格为800mm×800mm。为了便于出渣，需要将规格为1800mm×1000mm的孔预留在套筒后方。使用M7.5砂浆对洞门连接的位置和洞门间隙进行回填。避免在使用盾构机时产生“磕头”的情况。

2.3洞门破除

（1）验收洞门凿除条件。对盾构接收端土体加固效果进行抽芯检测，当加固效果满足设计，水平探孔无渗漏水并且通过接收条件验收后方可进行洞门凿除工作。对洞门打9个探孔且均布于洞门上中下部，探孔深度为3m，孔径50mm。探孔处出现大量漏水涌砂时，做水平注双液浆止水补强。洞门水平止水孔注浆采取多次、少量的方式完成，必要时在地面进行注浆加固，直至再做探孔无漏水现象为止。（2）洞门凿除。当盾构机掘进至距离加固区1m时，停止掘进，进行地下连续墙凿除作业。在洞圈内搭设钢制脚手架，初步洞门凿除时，搭设落地式脚手架，以方便凿除施工，脚手架要稳固可靠。1）先凿除车站围护结构（地下连续墙）内侧的混凝土，以全部凿出第一排钢筋为宜。2）割去第一排钢筋，进一步凿除洞门围护结构混凝土并暴露第二排钢筋。3）凿除剩余洞门围护结构混凝土。洞门凿除完成后，快速完成钢套筒安装及泥浆回填并做好封闭后盾构机继续推进，同时控制推进速度。

2.4端盖安装及密封检测

洞门破除完成后及时清理碎渣及杂物，并对安装的端盖打压试验。主要检测钢套筒圆度、钢套筒密封性、钢套筒焊缝。

2.5钢套筒填料

为防止盾构机叩头，需要在钢套筒底部４５°圆弧范围内回填厚度约２０ｃｍ的碎石或者低强度砂浆．当钢套筒密封验收完毕，向钢套筒内填料（粗砂），以中粗砂为主，或填质量较好，块头较小的盾构掘进碎石渣土。

2.6盾构接收及吊出

掘进过程中对出土与推进速度的相互关系必须控制好，一方面要避免切削混凝土将其堵塞，另一方面要确保套筒中填砂不能被大量携带出，协调好钢套的外围距离，保证推进合理，使得盾构机运行姿态可控，确保其在规定范围内。当机器进入到套筒中，及时进行盾尾注浆，确保盾尾和洞口之间的构筑间隙被封堵。注浆数量以压力控制为主，当仓压不正常上升时，停止注浆。停止一段时间后，再进行注浆，注浆过程严格监控钢套筒内的压力。当循环注浆结束，浆液达到一定的强度后，将减压口打开，观察是否有水和泥浆涌出，慢慢地将钢套筒内压力降低，严密观察液位是否上升。正常可以泄压至常压，把土仓的观察孔打开，再次对液位观察。如无异常，可以把土仓门打开，将钢套筒填料孔打开，观察注浆情况，保证可以将钢套筒上半部拆开，将盾构机有序吊出。钢套筒的拆解流程及步骤与安装工序相反，起吊设备及要求与安装一致。

3提高盾构施工安全的措施

在进行盾构作业过程中，为了可以实现安全施工，要采用防水措施对钢套筒连接点进行处理，并对螺栓连接的紧密性进行检查。进行填充施工之前，利用止水带和双快水泥等材料从内部封堵住钢套筒中的纵缝，确保回填后洞中土的强度、紧密性、抗渗度可以达到要求。一旦有渗漏水的情况出现，要利用提前布置好的注浆孔进行修补。必要时可以用聚氨酯修补漏水处。

结语

综上所述，采用上述方法进行盾构钢套筒接收施工后，取得了良好的施工效果，在接收过程中没有出现因加固效果不达标而出现涌砂和涌水的情况，有效避免了水土的流失，降低了施工过程中对环境造成的影响，减少了接收风险，取得了良好的施工效果，值得类似工程借鉴和参考。

参考文献：

［1］李文等.地铁盾构钢套筒接收施工技术方案研究［J］.施工技术，2016，（6上）：76-79.

［2］陈珊东.盾构到达接收辅助装置的使用分析［J］.隧道建设，2010（04）：492-494.

［3］赵立锋.土压平衡盾构到达钢套筒辅助施工接收技术［J］.铁道标准设计，2013，（8）：89-93.

［4］李金锋．杭州地铁盾构到达钢套筒接收技术［Ｊ］．施工技术，２０１７，４６（Ｓ１）：６９７－７０１．

［5］陆鹏程.钢套筒结构安全性分析及其在盾构接收中的工程应用［J］.中国市政工程，2017，（06）：69-73+113-114.