富水圓礫層盾構密閉套筒接收技術

郭洋 張永煥

中國建筑第八工程局軌道交通分公司

富水圓礫層盾構密閉套筒接收技術

郭洋 張永煥

中國建筑第八工程局軌道交通分公司

針對圓礫層含水量大，注漿效果差等特點，采用密閉鋼套筒接收技術保證施工安全。從鋼套筒的設計加工、鋼套筒的現(xiàn)場安裝、盾構接收段的的掘進等方面對鋼套筒接收技術進行了設計研究，同時對鋼套筒接收關鍵技術進行了詳盡論述，主要包括確定合理的盾構接收段掘進參數(shù)、鋼套筒各部件安裝技術分析、質量控制等。

隧道工程；盾構；富水圓礫層；密閉套筒接收；施工技術

1 密閉套筒盾構接收概述

密閉套筒盾構接收指的是在洞門外，將洞門預埋鋼環(huán)與特制的鋼套筒連接，安裝完鋼套筒后在鋼套筒內回填砂土壓實，接收鋼套筒內預加一定壓力，與土倉切口壓力相同，盾構機正常掘進至密閉套筒內，在盾尾處二次注漿，待漿液凝固后，再對盾構機及鋼套筒進行拆解，完成盾構接收施工。

2 密閉套筒的設計制作

2.1 筒體

筒體分三部分與一個后端蓋，每部分又分為上下兩塊，主要材料為Q235B鋼板厚度16mm和25mm厚的筋板鋼板和100*100方鋼組成，為保證密閉套筒的強度及剛度，套筒每部分均焊有環(huán)、縱向筋板形成網狀，另外用4道鋼板作為鋼板筋板成井字形焊接在后端蓋上，每部分的上下兩塊及與后端蓋間均采用螺栓連接，螺栓尺寸為M30強度不小于8.8級，為保證密封性中間連接處墊加厚橡膠墊。

2.2 進料口

為了滿足盾構接收需求，鋼套筒上預留三個下料口，平均每節(jié)套筒各一個。

2.3 排漿孔及泄料閘門

后端蓋平面板處預留一個排漿孔（帶球閥的注漿管）和一個泄料閘門。鋼套筒內殘留的回填料及洞門破除的渣土，均從泄料閘運出。

2.4 壓力表

在后端蓋平面板設置1個壓力表。

3 密閉套筒的安裝

3.1 筒體部分的安裝

(1）密閉套筒安裝之前，在接收井確定線路中心線，密閉套筒定位時，要求線路中心線與筒體中心線兩條控制線重合。

(2)在地面組裝密閉套筒的傳力架1，并把過渡連板與傳力架1連接好，將連接好的整體吊裝到接收井內，確保線路中心筒體中心重合，向洞門移動傳力架1與連接板，并與預埋鋼環(huán)焊接。然后依次完成傳力架2～4的下井連接。

(3)密閉套筒安裝完成后，復測筒體的中心線，查驗與盾構接收的線路中心線是否重合。

(4)傳力架連接部位采用8mm橡膠墊密封進行密封。

3.2 后端蓋的安裝

筒體與后端蓋間用8㎜厚的橡膠板密封，后端蓋與筒體采用用法蘭連接，并用M30螺栓（8.8級）緊固。

3.3 支撐的安裝

支撐的安裝采用類似盾構始發(fā)反力架支撐的安裝方式，反力架用9根609鋼管做支撐，支撐前端與鋼套筒后端蓋連接，支撐后端上部6根與車站底板連接，下部3根支撐直接頂在車站主體。支撐安裝就位后，為消除筒體、反力架、支撐的安裝空隙，用千斤頂密閉套筒安裝后的整體千斤頂宜采用400t推力。在此過程中注意檢查焊縫是否松動，連接螺栓是否松動。

完成后，檢查各部連接處,對每一處聯(lián)結安裝的地方進行檢驗,確保其連接的完好性,尤其是對于鋼套筒的上下半圓和節(jié)與節(jié)部分之間聯(lián)結的檢查,還要檢查過渡連接板與洞門環(huán)板之間的焊接,看是否存在著點焊或浮焊，發(fā)現(xiàn)有隱患，要及時處理。

檢查確認后，安裝鋼套筒與接收井結構的支撐。根據(jù)實際尺寸及現(xiàn)場情況每邊設置橫向支撐不少于4到，頂?shù)浇邮站Y構梁上。

支撐安裝完成后，檢查每道支撐的牢固性。并再次查驗筒體中心線與盾構接收的線路中心線是否重合。

3.4 檢查密封性

密閉套筒安裝完成后需檢查其密封性，一般在筒體內壓水進行密封性試驗，水壓一般為0.2MPa，密封合格條件為12h內壓力保持在0.15MPa以上。如果不滿足要求，排查出密封不嚴部分，進行修復，然后再次壓水試驗，反復試驗直至滿足密封要求。

3.5 砂漿基座

在密閉套筒底部60°范圍內澆筑C20的混凝土或鋪碎石作為接收的砂漿基座，并保證砂漿基座伸入洞門內與地連墻相接，以保證刀盤出加固體時不栽頭。

4 盾構機到達掘進

4.1 施工準備工作

(1)盾構接收施工前，復核現(xiàn)場的控制點，在最后50環(huán)掘進前，進行定向測量機聯(lián)系測量，保證盾構推進軸線，確保盾構機安全進入密閉套筒內。

(2)盾構機在最后50環(huán)的掘進過程中，根據(jù)聯(lián)系測量機定向測量的數(shù)據(jù)，有計劃地糾偏掘進，糾偏遵循“少糾偏、勤糾偏”的原則，每次糾偏量不得大于4mm。

(3)現(xiàn)場提前準備好兩環(huán)轉彎環(huán)管片，用于盾構接收過程中及時糾偏。

4.2 盾構接收段掘進

盾構接收段掘進分三個階段。

第一階段：到達圍護結構前的掘進。

(1)嚴格按照制定的參數(shù)進行盾構掘進，避免刀盤切入圍護結構過快，造成同步注漿分部不均，后期無法通過二次補漿形成封閉。

(2)及時加注泡沫及膨潤土等改良渣土，確保出渣順暢。

(3)二次補漿時控制好注漿壓力、注漿量等注漿參數(shù)，避免注漿參數(shù)不當注漿時間過長，造成盾尾固結。

(4)根據(jù)實際拼裝情況，均勻采用每環(huán)管片上的吊裝孔，確保二次補漿均勻。

第二階段：破除圍護結構。

(1)嚴格按照制定的參數(shù)進行盾構掘進，及時加注泡沫及膨潤土等改良渣土，避免扭矩過大，影響接收井主體結構。

(2)通過加氣及土倉內預留土保證土倉壓力穩(wěn)定，避免土倉壓力波動造成盾構姿態(tài)偏差。

(3)及時檢查盾尾情況，保證盾尾油脂的注入量，避免盾尾漏漿。

(4)及時二次注漿形成環(huán)箍，防止?jié)B漏。第三階段：盾構進入密閉套筒的掘進

(1)時刻監(jiān)控筒體頂部的壓力表的讀數(shù)，及時調整盾構推力，避免推力過大，影響套筒密封性，如果壓力持續(xù)過大，可打開排漿孔，進行泄壓。

(2)接收過程中盾構姿態(tài)控制：盾構進入密閉套筒內嚴格根據(jù)套筒安裝的中心線來控制姿態(tài)，允許偏差為2mm以內。

(3)二次注漿從每環(huán)管片上部預留的注漿孔注入左右交替選擇注漿孔，及時采用雙液漿施做封閉環(huán)。注漿壓力不大于0.3MPa，水泥漿水灰比為1:1，水玻璃與漿液比為1:1.15。

(4)接收過程中需加大測量頻率，保證盾構姿態(tài)準確及接收井結構穩(wěn)固，現(xiàn)場安排人員24小時值班監(jiān)控密閉套筒的的變形及穩(wěn)定情況，如有異常情況及時停機。

5 質量控制

5.1 洞門封水環(huán)的注漿及檢測

注漿封堵：在盾構接收過程中，盾尾通過洞門每環(huán)均需二次注漿，嚴格控制注漿量及注漿壓力，時刻檢查筒體變形情況及是否漏漿，注漿是否飽滿除打開觀測孔檢查外還可在漿液中添加顏料并轉動刀盤出土如果出的渣土中有有色漿液即可判定套筒內已注漿飽滿。

5.2 鋼套筒變形監(jiān)測

在密封性檢測前，需在洞門與套筒的連接板處設置應變片，在筒體表面安裝千分表，在推進過程中，當發(fā)現(xiàn)位移過大或應變超標時，需立即停止掘進，泄掉筒內壓力，分析原因采取有效措施后方可恢復掘進。根據(jù)設計計算，位移量控制要求最嚴格的為洞門連接板處和后端蓋中心位置，這兩處受推進影響最大，接收過程中必須監(jiān)測其變形情況，允許變形量最大值為5mm。

6 結束語

盾構接收是盾構施工的重大風險源，套筒接收作為關鍵環(huán)節(jié)，必須做到以下幾點

(1)密閉套筒安裝完成后需檢查其密封性，一般在筒體內壓水進行密封性試驗，水壓一般為0.2MPa，密封合格條件為12h內壓力保持在0.15MPa以上。

(2)套筒位移及變形監(jiān)測，在套筒過渡連接板、后蓋橢球體的中心圓點位置、反力架位置安裝千分表，當千分表讀數(shù)顯示位移過大或應變超標，需立即停止掘進，泄掉筒內壓力，分析原因采取有效措施后方可恢復掘進。

(3)洞門密封措施，在盾構接收過程中，盾尾通過洞門每環(huán)均需二次注漿，注漿漿液為雙液漿，停機后繼續(xù)對盾尾處管片進行注漿，注漿過程中檢查密閉套筒是否有形變或者漏漿情況，如有異常可適當降低推進速度，調整土倉壓力，拆除套筒前需打開觀測孔檢查注漿情況，注漿飽滿無水后方可拆除套筒。

(4)套筒預加壓力，通過液壓泵站對套筒內預加壓力，壓力與土倉壓力相同。