地铁盾构钢套筒接收技术

·112·

2019年第24期

地铁盾构钢套筒接收技术

明登飞

（中国水利水电第七工程局有限公司，四川 成都 610000）

摘 要：随着城市轨道交通的飞速发展，新建盾构隧道遇到不良地层的概率增大，在不良地层盾构的接收的过程是难度最大并且风险最高的环节。在外界条件和施工中相关设备条件等的影响下，该过程很容易出现一些风险，比如漏水、涌砂等。而在这样的情况下，如果可以合理选择盾构接收方法，则可以进一步提高其安全性能。盾构钢套筒接收施工基于水土进洞原理，延长洞门封堵时间，实现安全接收理念，在盾构接收洞门处有效减压的条件下，可以保质保量地完成盾构出洞的过程，确保了安全性。文章对福州地铁5号线金山站盾构到达采用钢套筒接收的关键技术进行介绍。关键词：地铁；盾构；钢套筒；接收施工

中图分类号：U231+.3；U455.43

文献标志码：A 文章编号：2096-27（2019）24-0112-02 作者简介：明登飞（1979—），男，工程师，研究方向：铁路和地铁施工。

1 工程概况

福州地铁5号线金环路站～金山站区间隧道覆土

11～19m ，盾构机由金环路站始发、金山站使用套筒接收。盾构到达端隧道埋深为16.5m ，隧道主要穿越淤泥夹砂、中砂及淤泥质土地层。根据资料，孔隙承压水主要包括两层：孔隙承压水层组1，赋存于淤泥粉细砂交互层和含泥中砂中，主要分布在隧道上方和洞身范围。孔隙承压水层组2，赋存于泥质粉砂、含泥中砂、含泥中砂和含泥卵石中，主要分布于隧道洞身范围和隧道下方。

2 钢套筒接收方案

2.1 钢套筒的组成

钢套筒的主要组成成分包括筒体、后端盖、反力架等（见图1）。

（1）筒体：筒体总长11600mm ，筒体内径6800mm ，由过渡环300mm 、筒体3300mm ×3+1000mm （共4段）、后端盖500mm 及封头组成。（2）后端盖：后端盖由冠球盖和平面环板组成，冠球盖和平面环板材料用30mm 钢板。（3）反力架：反力架的安装需要首先让盾构到达反力架，随后紧贴后盖进行安装过程，执行这一安装工作的过程中应当确保冠球和反力架之间没有接触。（4）连接筒体和洞门：连接这两者的时候，应当首先做好预埋板的安装，在此基础上在洞门环板和钢套筒之间安装一个连接板，厚度通常为24mm ，两者之间的连接使用焊接完成，同时钢套筒和过渡板之间使用螺栓来进行稳固。

（5）进料口和注排浆管：每段筒体顶部设置1个进料口，共3个；每段钢管的底部应当留出是3个3寸左右的排浆管，每个排浆管之间等间距布置，这样一来一旦盾构机出现了栽头的趋势，就可以进行下步注浆的操作，进行回顶。

2.2 钢套筒安装要点

（1）确保其端头的底板能够保持平整，防止底板出现了过大的偏差而导致受力不均匀的情况。（2）洞门中心点的确认应当以实际中心为准，以此为基准进行测量放样，进一步做好钢套筒的安装工作。（3）钢套筒由多块部分拼装而成，各个块连接必须加橡胶垫。（4）螺栓在完成紧固工作时，应当再次检查密封胶条的安装情况，确保气密性良好，进而避免后续试验中可能出现的问题。2.3 钢套筒填料及检验

（1）填料。钢套筒安装完毕后向钢套筒内填料，填充材料主要使用粗砂。在对其进行填充的过程中，根据实际情况适当加入水，进而确保粗砂能够足够密实。填料的过程是通过3个填料孔完成的，填料时3个填料孔同时注入填料，填满之后注入泥浆以确保其能够充满钢套筒。（2）钢套筒压力测试。①渗漏检测。填料饱满后进行加压测试，加水时从加水孔直接向其中加入水，进而确定其中压力数值。本工程钢套筒采用逐级加压及停留保压的方式进行检测，每个等级之间加压压力值为1.0bar ，0～1.0bar 加压时间共使用10min ，加压完成之后维持压力并进行检查维持10min 。1.0～2.0bar 的加压过程在15min 完成，加压完成之后维持压力25min 。2.0～2.5bar 的加压过程持续45min ，随后持续120min 。加压过程中，需要不断检测是否存在了漏水等问题，检查时重点内容包括洞门连接板、钢套筒和反力架之间的连接等位置。一旦发现问题，应立刻采取措施进行解决。直到加压至3.0bar 后，发现依然没有存在漏点，则可认为密封性良好。②钢套筒位移检测。进行盾

构的组装过程中，经常会应用到各种各样的检测设备，这些设备的安装也需要充分确保有效性。这一过程的主要目的是在于检测钢套筒的变形情况是否得到良好的解决，并能够避免钢套筒纵向连接位移的问题。加水试压工作开始之前，首先应当安装应变片，安装位置位于钢套筒和洞门环板连接部位，同时还需要在钢套筒上安装千分计来对其进行监控。加压工作开始之后，如果发现应变超标，则应立刻进行卸压，并对相关数据进行记录和调查，确保能够尽快分析出其中的原因，并进一步采

图1 钢套筒结构组成

取针对性策略进行解决。

2.4 盾构机到达掘进及控制要点

盾构到达盾构端头墙前100m为到达段掘进，盾构机

进入达段后，要严格按照以下要求进行控制：（1）在盾

构机到达位置之前首先应当测量出里程，确定盾构机刀

盘两端加固的连续墙长度和里程。盾构机达到一定里程

时就可以直接转换为掘进状态，在掘进状态持续时，每

天连续监测两次相关数据情况，判断地面的沉降，并在

必要时使用浆补之类的方式进行维护。盾构机到达测量

点前10m、50m和100m时应当再次进行一次系统控制

内容的判定，进行平差计算，并且人工测量盾构机的机

头位置。贯通前50m、30m、10m加强对管片姿态的监

测，并将管片姿态与盾构机姿态进行比较，比较差必须

在30mm以内，如果差距过大则必须进行盾构机姿态人工

复核，确保盾构机沿设计轴线推进到达洞门。（2）加固

区前推进设置。在盾构机进入加固区之前就需要针对性

的做好相关的测量工作，确保参数的判定足够有效，进而避免纠偏过急之类的问题，确保碰壁时良好的盾构姿态。进入加固区后，首先减小推力、降低推进速度以及刀盘转速等参数，进而确保土量的足够，这样的条件下盾构机的推力不能小于1000t，盾构机推进速度也应当控制在20mm/min以内。（3）过连续墙掘进参数设置。速度控制在5mm/min，推力＜8000kN，刀盘转速0.8rpm。推进时加泡沫推进。（4）测量计算刀盘到达连续墙里程，刀盘触碰端头连续墙后，先开仓，经检查仓内稳定、刀具正常后再破除洞门。（5）进钢套筒掘进参数设置。速度控制在5mm/min，必要时采用掘进模式，在刀盘转动开始之前首先应当联系钢筒套的外部，确保监测工作人员完成相关工作时候再应用掘进模式进行工作。盾构机实际掘进的过程中，如果不能够和外界保持频繁的信息交换则会导致严重的后果，因而需要时刻和外界进行联系，进而实时监控钢套筒的运行情况，一旦发生渗漏或者超量之类的问题，需要立刻进行处理。进入套筒的时候，应当确保钢套筒的中心线安装和盾构机姿态相符合，并且中心线需要足够精准，偏差一般应当控制在10mm以内。（6）盾构机在实际运行的过程中，盾构机上的注脂孔在打到连续墙时，盾构体内的注脂孔向外注入聚氨酯，而聚氨酯可以和墩体之外的水分发生反应，聚氨酯和地下水之间的反应产生填充物，这样的填充物可以有效的填充连续墙和盾构之间的间隙并避免地下水进入盾构前方。（7）注浆封堵是指盾构到达，而盾尾正在通过洞口的时候每环都进行双液注浆，注浆的量至少在隧道间隙和管片的180%。（8）盾构机的筒体推进位置进行处理，完成密封工作之后，就可以进行回填，这一过程中应当确保刀盘没有转动。（9）在打开钢套筒排浆管之后，将其中剩下的浆液排出，随后对管道的密实性能进行检测，确定稳定性之后就可以开始拆除钢套筒（见图2）。

（10）测量与监测。盾构机在进行掘进的过程时，首先应当采取措施进一步强化测量频率的增加，在此基础上可以对控制点进行复核，这样一来就可以完善化监控过程，必要时应当在盾构机到达之前在周围建筑物和连续墙附近布置多个观测点以确保观测效果的准确性。在进行检测的过程中，首先应当测量初始值，盾构经过之后再次测量变形的情况，每天应当测量两次以上。如果出现了较为严重的变形问题，应当及时反映到上级，并及时采取措施进行处理。

2.5 总结与建议

（1）钢套筒接收优势。①有效降低了因盾构到达端头加固条件缺陷和软土不良地质条件而引发的盾构接收安全风险。②省去了洞门铰链板的安装，橡胶帘布安装和接收托架等项目工作量。③经有效管理，可以实现多次循环使用。（2）钢套筒接收建议。①钢套筒在吊装过程中易发生变形导致难以满足安装精度要求，建议在加强吊装施工过程管理的同时适当增加各项原材料钢材强度。②受盾构机自身结构尺寸和接收钢套筒结构尺寸影响和，在盾构接收前必须做好轴线测量和盾构机姿态调整。③盾构机穿越连续墙和洞门钢环并进入钢套筒是该技术的关键内在控制因素。

3 结束语

盾构机钢套筒的接收方式用于地铁的盾构接收有着良好的应用效果，最大程度上保证了隧道的贯通性，并且表现出十分优越的经济性和安全性等，有着重要的现实应用意义。这一技术是传统加固技术的补充技术，能够在较大的压力条件下有效完成工作任务，而对其中填充料进行优化可以进一步促进施工进度和效率，确保地铁的运行质量。

参考文献：

[1]赵伟.地铁盾构钢套筒接收与旋喷桩端头加固对比分析

[J].江苏建筑职业技术学院学报,2018,18(3):32-35.

[2]朱英伟,李立志,马晓峰,等.地铁盾构钢套筒接收技术[J].

现代城市轨道交通,2015(4):28-30.

[3]王斌.地铁盾构施工对既有桥隧影响的力学行为模拟研究

[D].合肥:合肥工业大学,2015.

[4]赵立峰.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):-93

.

图2 钢套筒开盖拆除