采用鋼套筒進行盾構始發的關鍵施工技術

郭清華/GUO Qing-hua

(廣東華隧建設股份有限公司，廣東 廣州 510620)

目前國內城市軌道交通建設事業步入一個高速發展期，擁有大規模人口的城市相繼建設地下軌道交通作為緩解交通壓力的首要選擇。常規地鐵施工經常占用城市人員與車流量密集路段，采用地面加固方法，這種方法雖然能滿足盾構始發的要求，但是有許多不足之處：①對場地要求高，端頭加固需要使用多種大型施工設備，占用場地大；②城市核心地段底線管線復雜，管線遷改難度大；③傳統加固方法施工工期長；④加固施工產生廢土廢渣，影響文明施工；⑤存在加固效果不好，盾構始發時出現地面坍塌的風險。 盾構密閉始發工藝是根據平衡原理研發的新型盾構始發工藝，密閉始發施工是在盾構掘進前，在盾構始發井內安裝鋼套筒，盾構安裝在鋼套筒內，然后在鋼套筒內填充回填物，通過鋼套筒這個密閉的空間提供平衡掌子面的水土壓力，盾構在鋼套筒內實現安全始發掘進。該技術是國內首次提出并實施的盾構始發施工技術，已在南寧地鐵建設中成功應用。

盾構始發時通過鋼套筒這個密閉的空間提供平衡掌子面水土壓力的施工技術包括：①鋼套筒耐壓設計；②鋼套筒始發裝置密封技術；③鋼套筒內回填及試壓技術。

1 鋼套筒耐壓設計

既然要通過鋼套筒這個密閉的空間提供平衡掌子面的水土壓力，那么鋼套筒本身能承受相應的水土壓力是基礎。鋼套筒筒體鋼結構按耐壓5bar來設計，筒體材料用16mm厚的鋼板，每段筒體的外周焊接縱、環向筋板，以保證筒體剛度，筋板厚20mm，高150mm，間隔約550mm×600mm。鋼套筒如圖1所示。

圖1 鋼套筒實體圖

2 鋼套筒始發裝置密封技術

2.1 前端（鋼套筒與洞門連接處）密封

洞門處設置有預埋好的鋼環，鋼套筒與洞門連接處采用焊接連接，并在焊縫處涂刷防水涂料。連接處處理情況如圖2所示。

2.2 后端（鋼套筒與負環管片連接處）密封

待拼裝完第一環負環管片后，在負環管片的三元乙丙橡膠圈上粘貼遇水膨脹止水條，再用千斤頂將第一環負環管片頂推到鋼套筒后端環梁上，負環管片外側與鋼套筒之間的間隙通過管片壁后注雙液漿進行密封，如圖3所示。

圖2 鋼套筒與洞門連接處密封

圖3 鋼套筒與負環管片的密封圖

2.3 鋼套筒拼裝縫密封

鋼套筒的拼裝縫之間采用橡膠密封圈和玻璃膠進行密封，如圖4所示。

2.4 防止鋼套變形破壞密封的反力調節技術

盾構刀盤切削掌子面時，鋼套筒受反作用力影響，導致鋼套筒與洞門環板連接處、鋼套筒拼裝縫處于受拉狀態而發生密封失效，出現滲漏，無法維持鋼套筒的壓力，故通過在鋼套筒后端與反力架之間安裝反力調節裝置，必要時通過反力調節裝置對鋼套筒施加壓力，確保鋼套筒與洞門環板連接處、鋼套筒拼裝縫處密封完好。

圖4 鋼套筒拼裝縫密封圖

反力調節裝置是在反力架與鋼套筒后端環梁間，一圈均勻設置20個液壓千斤頂，20個液壓千斤頂分為上、下、左、右4組，4組液壓千斤頂可獨立工作。調節時，采用單組或者多組液壓千斤頂進行頂推反力架，以此為鋼套筒相應部位施加反力，使鋼套筒與洞門環板連接處、鋼套筒拼裝縫處密封不會處于受拉狀態，以確保密封完好。反力調節裝置如圖5、圖6所示。

圖5 反力調節裝置設計圖

圖6 反力調節裝置現場圖

3 鋼套筒內回填及試壓技術

3.1 鋼套筒內回填

盾構在破除洞門連續墻后，洞門外水土壓力傳遞至鋼套筒內，為達到平衡外界水土壓力的目的，需先在鋼套筒內填充膨潤土+砂混物，并且填充密實。鋼管筒回填效果如圖7所示。

3.2 試壓技術

圖7 鋼管筒回填效果圖

鋼套筒內回填完成后，盾構正式始發切削洞門掌子面前，對鋼套筒進行整體試壓，試壓合格后才能始發。試壓時，通過向土艙內注入泥漿使土艙壓力達到試壓值（一般取地下水土壓力+0.5bar），壓力保持4h無變化即可證明鋼套筒整體密封效果合格，進行盾構始發。

4 應用效果

密閉始發裝置應用于南寧市軌道交通1號線廣西大學站的盾構始發中，高效、快速、安全地完成了盾構始發施工。 O

[1] GB 5029-1999，地下鐵道工程施工及驗收規范[S].

[2] GB 50446-2008，盾構法隧道施工與驗收規范[S].

[3] 廣東華隧建設股份有限公司．一種用于盾構密閉始發及到達的裝置[P]．中國專利：200920058408.9，2009-06-15．

[4] 廣東華隧建設股份有限公司．一種盾構密閉始發及到達的施工方法[P]．中國專利：200910040235.2，2009-06-15．