地鐵盾構區間鋼套筒接收施工工藝

□文 /牛俊濤

天津地鐵區間施工主要采用盾構法，盾構法施工分為三個階段：始發、掘進和接收。天津地區地下水位高、地層透水性好，導致接收階段風險因素多、風險概率高，存在土體坍塌、涌水、涌砂、地下管線破裂等事故隱患。

目前，盾構接收端頭加固的形式主要包括注漿加固、高壓旋噴樁加固、攪拌樁加固及冷凍法加固等形式。但是在實際工程中，由于周邊環境限制等原因，導致接收端加固長度不能保證盾構接收時的安全要求。鑒于此，鋼套筒接收方法應運而生。

1 工程概況

1.1 周邊情況

天津地鐵區間6號線樂園道站盾構井位于廣東路和樂園道交口，地下兩層，接收端頭存在DN300 mm、DN200 mm輸配水管，DN800 mm雨水管和DN300 mm燃氣管，見圖1。

圖1 端頭井與周邊管線平面關系

1.2 加固方案比選

原接收端頭井加固設計采用三軸攪拌樁（850 mm@600 mm）+靠近地下連續墻一側采用兩排雙高壓旋噴樁（800 mm@600 mm）的加固方式。經現場交通流量調查，樂園道與廣東路交口交通狀況復雜，場地西側由南至北，早晚高峰通往圍堤道車流量較大并且是咽喉要道，若圍擋向西側外擴，縮短路面寬度，無實施可能性且加固區范圍內正在使用的市政管線均無路由進行切改。

由于周邊環境限制，加固形式采用RJP大直徑旋噴樁+鋼套筒。RJP大直徑旋噴樁能有效保證加固質量，直徑為2 400 mm，加固深度為12.2 m，加固區縮短至3.6 m。加固體距離DN800 mm雨水管2.5 m，可以有效保證管線不受影響；可將加固范圍內的自來水管線剖開至全部露出，旋噴樁封孔至管底以下5 m，有效保證管線不受影響，然后加鋼套筒。見圖2。

圖2 RJP大直徑旋噴樁+鋼護筒接收平面

2 鋼套筒設計

鋼套筒主要用于輔助盾構接收，整個裝置設計為一端開口、另一端封閉的容器，開口端與洞門預埋環板用橡膠板相連，形成一個整體密閉的容器，容器內充滿泥漿，用于支撐洞門處裸露的土體。整個鋼套筒結構由筒體、后端蓋板、反力架、基座和支撐。

2.1 鋼套筒構造

2.1.1 筒體

筒體部分長12 000 mm，內徑6 700 mm；分八段。筒體材料為16 mm厚的Q235A鋼板，每段筒體的外周焊接縱、環向筋板形成網狀，以保證筒體剛度，筋板厚20 mm、高150 mm、間隔500 mm×600 m。每段筒體的端頭和筒體之間的接合面均焊接連接法蘭，法蘭為24 mm厚的Q235A鋼，采用M30×90 8.8級螺栓連接，中間加3 mm厚橡膠墊+2條遇水膨脹襯墊，以保證密封效果。見圖3。筒體底部為接收基座，基座上焊接法蘭與筒體用螺栓連接；托架需用型鋼與車站側墻頂緊，鋼套筒上部采用槽鋼與中板梁頂緊；筒體上方設置1個進料口，下部設8個排污孔，預留檢查孔。

圖3 鋼套筒筒體

2.1.2 后端蓋

后端蓋為平面蓋，材料為50 mm厚的Q235A鋼板，平面環板加焊型鋼，井字形焊接在后端蓋上。后端蓋邊緣法蘭與筒體端頭法蘭采用M30×130的8.8級螺栓連接。

2.1.3 筒體與洞門的連接

在原洞門環板預埋板的基礎上，鋼套筒與洞門環板之間設橡膠簾布板，過度長度為0.4m，具體連接方式見圖4。

圖4 筒體與洞門鋼環連接

2.2 施工流程

鋼套筒接收盾構施工流程見圖5。

圖5 盾構鋼套筒接收工藝流程

3 施工關鍵技術

3.1 驗收洞門鑿除條件

對盾構接收端土體加固效果進行抽芯檢測，當加固效果滿足設計，水平探孔無滲漏水并且通過接收條件驗收后方可進行洞門鑿除工作。

對洞門打9個探孔且均布于洞門上中下部，探孔深度為3 m，孔徑50 mm。探孔處出現大量漏水涌砂時，做水平注雙液漿止水補強。洞門水平止水孔注漿采取多次、少量的方式完成，必要時在地面進行注漿加固，直至再做探孔無漏水現象為止。

3.2 洞門鑿除

當盾構機掘進至距離加固區1 m時，停止掘進，進行地下連續墻鑿除作業。在洞圈內搭設鋼制腳手架，初步洞門鑿除時，搭設落地式腳手架，以方便鑿除施工，腳手架要穩固可靠。

1）先鑿除車站圍護結構（地下連續墻）內側的混凝土，以全部鑿出第一排鋼筋為宜。

2）割去第一排鋼筋，進一步鑿除洞門圍護結構混凝土并暴露第二排鋼筋。

3）鑿除剩余洞門圍護結構混凝土。

洞門鑿除完成后，快速完成鋼套筒安裝及泥漿回填并做好封閉后盾構機繼續推進，同時控制推進速度。

3.3 鋼套筒內回填

鑿除完成洞門地下連續墻后，關閉所有預留的艙門，通過頂部預留的注入口進行泥漿的注入，在筒體頂部安裝閥門，注入泥漿時打開閥門，待筒體注滿即閥門處有泥漿噴出時停止泥漿的注入，關閉閥門。

3.4 盾構接收

盾構機進入加固土體后逐漸降低土壓，進入鋼套筒時土壓降為0。同時洞口內10環范圍內注雙液漿做環箍封閉。完成注漿后排出筒內泥漿，然后通過檢查孔檢查洞門是否漏水，如果漏水繼續對臨近洞門10環進行雙液注漿或者注入改性環氧樹脂封堵，確保不漏水后，即可拆除上半圓的箱體，清理泥渣，完成盾構接收，然后進行盾構機拆機作業。

4 結論和建議

1）鋼套筒各構件在運輸和吊裝過程中嚴禁碰撞，以免發生變形影響安裝質量，控制好安裝精度。

2）應嚴格控制盾構推進姿態，盾構接收時，應增加測量頻率，確保盾構順利進入鋼套筒。

3）傳統的端頭加固受到地質條件和場地的限制，盾構接收鋼套筒施工工藝，可以突破地層和場地的限制，是傳統端頭加固技術的有益補充。