地铁盾构钢套筒接收施工技术的解析

地铁盾构钢套筒接收施工技术的解析

申春

中铁十一局集团城市轨道工程有限公司湖北武汉430074

摘要：地铁工程盾构接收过程是难度最大、风险最高的环节，由于城市地铁盾构隧道施工地质条件及周边环境复杂，盾构到达接收过程中易发生漏水、涌砂等风险，为确保盾构出洞安全，故选取适当的盾构接收方法便显得尤为重要。为了提高盾构出洞的安全性，需合理选则盾构接收方案。本文以实际工程为例，结合工程的施工风险和工期情况，采用钢套筒接收方案，顺利完成了盾构接收，整个接收过程中没有出现涌砂、漏水等事故，保证了盾构安全出洞，可供参考。

关键词：盾构施工；钢套筒制作；基准环

1工程概况

本项目以某市地铁2号线盾构区间为例，区间单线长424m。接收端地质条件由上而下为素填土、残积黏性土（硬塑）、全风化石英正长斑岩、强风化花岗岩（砂土状）、强风化石英正长斑岩（砂土状）、强风化石英正长斑岩（碎块状），基岩裂隙水赋存于强风化花岗岩（砂土状）<7.1>层、强风化石英正长斑岩（砂土状）<7.1.2>层、强风化花岗岩（碎块状）<7.2>层、强风化石英正长斑岩（碎块状）<7.2.2>层及中风化花岗岩<8>层，地层场地本层水埋深6.82～7.20m，水位标高7.63～8.02m，主要接受侧向径流及越流补给，以侧向径流方式排泄，受雨季影响较大。为保证盾构安全到达接收，采取在中间竖井设置钢套筒的形式进行盾构接收工作。

2接收钢套筒制作和安装

进行钢套筒的制作时，进行分块操作，一段内包含两块，段与段之间相隔2m，连接使用螺栓完成，并在每段套筒上预留4个直径为50mm的注浆孔。钢套筒安装成型后，预留2个规格为800x800mm的孔，可进行泄压控制也可用于检查，并且在套筒后方进行规格为1800x1000mm的孔径预留，用于出渣。同时在洞门间隙、连接等地方使用M7.5砂浆进行回填，预防盾构机在使用过程中出现“磕头”现象。

套筒安装前期，预先对井口盾构体的中心线进行确定，在中心线的位置安装钢套筒，确保A块底座钢套筒的安装一步到位，为了使螺栓连接更加精准，对安装好的A块底座钢套筒再次使用千斤顶进行细节调整。对洞门环板和过渡连接板两部分进行连接时，应采取焊接等方式使其连接紧密牢固。

连接基准环的上部和A块，基准环的下部和C块，需保证连接牢固。进行C块安装时，首先连接基准环与其顶端的封盖，然后再安装C块，与此同时对B块使用倒链葫芦进行细节调整，确保C块有足够的空间进行安装，最后将所用到的连接螺栓拧紧。

3盾构机钢套筒的接收

3.1准备器材

进行封锁洞门的施工时，提前在现场准备双液浆及压浆泵，方便注浆工作进行和对洞口进行封闭，并将二次注浆采用的工具在隧道相应位置准备到位。同时也要提前准备电焊机、钢丝绳、气焊设备、双快水泥、吊带、排水泵、照明工具、卡环等施工器材。

3.2盾构姿态复核测量

为了明确盾构的方位和到达姿态在贯通前进行复核测量，测量结果作为盾构到达区域的推进坡度、施工轴线的控制依据。目的是为了盾构施工按照方案实施，并以规范姿态进入钢套筒。测量结果可辅助工作人员对加固土体与刀盘、动圈与地连墙的位置进行了解，方便对盾构机进洞进行指引。

3.3盾构到达段掘进施工

3.3.1严格控制盾构施工参数

盾构掘进过程中要对土压进行平衡，最好将土压稳定在小幅度范围内。当掘进至加固区时，要对其进行降压处理，此阶段土压范围大概为150～170Kpa。并且进入加固区时，使盾构以抬头的姿态进入，目的在于减少该段出现盾构机磕头的问题。具体压力值应通过监测分析进行调节。

盾构施工时，向加固区掘进，遇到土层质地较硬，为了施工安全，对加固区土层进行磨削掘进，这种方法可减小周边土体的形变但速度较慢，综合考虑控制施工速度不超过15～10mm/min，刀盘的扭矩范围不超过2000kNM。

3.3.2对出土量进行控制

进行推进作业时要对作业产生的出土量进行控制，通过出土量的多少对作业区土壤的加固程度进行判定。一旦发现出土量不符合常规，要及时上报实际情况。

3.3.3注浆控制

掘进的同时对形成空隙进行同步注浆，缓解由于施工造成的地面塌陷。由现场施工分析得出，注浆量由产生的建筑空隙来决定，为建筑空隙的200%～250%，注浆的理论范围为每环5～6m3，实际值参考监测数据进行动态调整。基本不可能完全控制地面变形，故调整壁后注浆使用的浆液。当盾构机掘进至钢套筒时，选取盾尾外5环的点完成双液浆封堵“打环箍”工作，并在挖掘过程中对注浆量的饱满程度进行判断。

当刀盘掘进至明洞中时，要加速管片的拼装。拼装过程中注意螺栓的紧固程度，出现问题及时进行复紧。通过吊装孔拉紧10环管片，保证管片缝隙不会由于盾构反推力不足而增大，防止密封效果不好引起渗漏。

4钢套筒盾构接收的工作要点

4.1接收前第9环施工要点

钢套筒盾构接收前第9环的施工要点如图1所示。

图1接收前第9环施工示意图

刀盘进入钢套筒初期时，会接触到加固土体，此时应对土压进行控制，略降低土压至范围150～170kpa内，控制推力和掘进速度的最大值分别为1200t、15mm/min，刀盘的扭矩范围为1300～1600kN·m。注意在刀盘掘进的同时进行及时单液浆注浆，并确保盾构姿态和洞圈、钢套筒的测量偏差不超过10mm。

4.2接收前第8～6环施工要点

刀盘向钢套筒掘进时，刀盘位置处于加固层，此时应对土压进行控制，略降低土压至范围130～150kpa内，控制推力和掘进速度的最大值分别为1000t、15mm/min，刀盘的扭矩范围为1300～1600kN·m。注意在刀盘掘进的同时进行及时注浆，并密切观察施工造成的地面沉降。

4.3接收前第5环施工要点

进行接收前第5环施工时，首先将盾构机的刀盘伸进洞门圈，此时进行回填的砂浆层为前边的土层，对土层进行适当降压，使其压强保持在80～110kPa，并将挖掘速度、推力的上限分别控制在15mm/min、1200t，刀盘扭矩以1300～1600kN·m为标准。同时对洞内及时进行注浆。

刀盘进入钢套筒到达砂浆层，要对土压进行控制，稍微降低压强使其范围在50～80kpa，同时控制刀盘进入推力和速度最大值分别为800t、15mm/min，并使其扭矩达到范围1000～1200kN·m，同时洞内及时进行注浆。

当刀盘掘进在钢套筒内距离盾尾1000mm时，要通过二次注浆来填补分界处的空隙，为了将加固区和原状土间间隙完全封堵，可在压力不超过0.2MPa时加大注浆量。

5结束语

综上所述，在富水复杂地层使用钢套筒进行盾构接收工作，其模拟了土压平衡状态，能很好地避免接收时加固效果不好而出现的涌水、涌砂风险，防止了水土流失，减少对周边环境的扰动，大大降低了接收的风险。

参考文献：

[1]詹涛.地铁工程中盾构钢套筒接收的施工技术[J].公路交通科技（应用技术版），2017（05）

[2]李文袁天海郭谱.地铁盾构钢套筒接收施工技术方案研究[J].施工技术，2016（06）