鋼套筒接收技術在地鐵盾構法施工中的應用

張天波

（中鐵二十局集團第五工程有限公司，云南 昆明 650200）

1 工程概況

福州軌道交通5號線高仕路站—螺洲鎮站區間線路出螺洲鎮站后沿規劃螺福路下方由西向東行進并下穿規劃內河、敖峰村民房、農田到達高仕路站。規劃螺福路寬度50m，規劃道路標高6.63～7.37m，現狀地面標高5.8～6.6m，規劃25m河道河底標高2.7m。區間左右線為分修的兩條單線隧道。線路出螺洲鎮站后沿螺福路向東敷設，最終到站高仕路站，起終點里程右（左）DK34+640.725～右（左）DK35+290.551，區間右線長649.826m，左線長646.155m（短鏈3.671m），總長度為1295.981m。隧道覆土厚度約9.99～14.06m。

2 采用鋼套筒接收原因分析

2.1 接收端地質情況

螺洲鎮站—高仕路站區間盾構接收段地層為（含泥）中細砂，地層土質情況與車站（高仕路站）地層相同，（含泥）中細砂滲透性強，滲透系數達10.84m/d，水量豐富，隧道出洞時可能產生突水、涌砂等現象，導致車站端頭地面不穩定，地表沉降超限甚至塌陷，使盾構接收存在較大風險。

2.2 端頭加固情況

高螺區間在盾構始發前進行水平探孔作業時，某些探孔出現大量的涌水、涌砂現象，說明端頭三軸攪拌樁加固存在一定的盲區。

2.3 端頭周邊環境情況

盾構始發與接收端周邊環境復雜，其高螺區間始發端距離村莊房屋建筑群較近，區間接收端距離福州市內河約30m，且周邊居民樓較多。為最大限度減少盾構接收施工對周邊環境產生影響，使用鋼套筒接收十分必要。

綜合所述，如果螺高區間螺洲鎮站按照原設計采用洞門簾布裝置接收，風險極大。為使盾構接收風險系數降至最低，保證盾構接收安全、周邊環境安全，所以決定采用鋼套筒接收工法。

3 盾構鋼套筒接收施工總體思路

盾構鋼套筒密閉接收工法：采用該工法接收時本無需對端頭進行地層加固，但前期已按照原設計端頭加固完成。故該區間盾構接收采用原設計端頭加固+大鋼套筒密閉接收工法。

總體安排原則：技術領先、設備先進、施工科學、組織合理、措施得力、突出重點、預案在先、規避風險、穩步推進、安全接收。

4 地鐵盾構鋼套筒接收的關鍵施工準備工作

4.1 鋼套筒安裝準備

4.1.1 技術準備

①接收井尺寸復核，接收井底板標高及洞門中心和輪廓復測，根據復測結果及鋼套筒尺寸確定回填層標高及鋼套筒安裝位置。②組織相關技術人員學習鋼套筒圖紙，對特殊部位重點難點安裝部位進行詳細交底。③鋼套筒接收工人進場后組織安全技術培訓并交底。④針對盾構接收制定盾構推進及鋼套筒安裝專項技術交底。

4.1.2 物資材料準備

盾構接收時，除準備正常盾構施工物資設備材料和鋼套筒接收設備材料外，還需準備洞門封堵漿液材料和設備及應急相關物資設備。洞門封堵所應用的雙液漿原材料和注漿泵應預先進入施工現場，以便及時注漿封閉洞門。注漿采用盾構自帶注漿系統或另外配置設備進行，同時，封門預留注漿孔，以便后期補充注漿填充。

4.1.3 現場準備

確定盾構進口中心線，確定好鋼筒安裝位置，為防止因底板標高偏差引發鋼套筒受力不均影響安裝精度，要確保端頭井底板平整、無水。

4.2 接收鋼套筒主要檢驗項目

4.2.1 鋼套筒圓度檢驗

在鋼套管使用之前必須對其整體圓度進行檢驗，避免因盾構機進入鋼套管時出現與鋼套筒間距不均的現象，導致盾體與鋼套筒碰撞，使鋼套管出現變形、位移現象。

4.2.2 密封性檢驗

鋼套管是由不同的、分多塊構成的，為了保證其鋼套管的密封性，在組塊與組塊之間需要增加橡膠墊。同時，必須對橡膠墊質量進行嚴格檢驗，確保橡膠墊的完整性，避免發生漏漿泄壓現象，確保掘進倉壓力建立成功。另外，還要加強對螺栓連接面的檢查，由于螺栓是緊密連接鋼套筒各個構件的關鍵，使用之前必須確保連接螺栓的質量，對于出現變形或者損壞部位必須及時修復，以確保各個部分緊密連接，避免出現漏洞。

4.2.3 鋼套筒焊縫

鋼套筒焊接必須由具備相應資格的作業人員進行，焊接完成后使用前，必須全面檢查鋼套筒各個部位的焊縫質量，不得有漏焊、空洞、焊瘤、未焊透等缺陷，確保焊縫質量，保證鋼套筒的整體性、密封性。

4.3 鋼套筒內填料及檢驗

鋼套筒在組裝、檢查完成后，需要在其內部填充物料，以建立與盾構在該位置土壓相一致的壓力。所填充的物料主要是填盾構掘進出的渣土，其為全斷面砂層，且內部填充有泡沫劑等渣土改良劑，流動性好，填充鋼套筒內土體較密實。另外，在填料時可增加膨潤土，對渣土進行改良。在填充過程中可適當加水，保證砂的密實，從填料孔管道進行填料，直至填滿，然后加水至完全充滿鋼套筒。

5 盾構接收段的推進施工

5.1 盾構進洞段的推進施工

第一階段：盾構機推進至加固體范圍以內，同時刀盤未抵達套筒時，在刀盤推進加固2m后，將刀盤前面以及后面的水利連接切斷，在刀盤進入加固體3.5m之后，及時停止對盾構機的檢查工作，待盾構機達到最佳狀態，進入下一階段的推進工作。

第一階段推進注意事項：（1）在推進過程中，必須控制好推進的力量與速度，防止因進刀力量偏大出現刀盤被卡的現象。同時，推進速度控制在1.5cm/min左右。（2）加強對盾構姿態尤其是盾構切口姿態的控制，控制目標水平以及垂直都在±15mm范圍內。（3）推進施工全過程必須保證推進的連續性、均衡性，以確保土倉內土壓在規定范圍以內，防止出空土倉盾構機抬頭上浮現象。（4）注漿需要從管片上拼裝孔向管片外側雙注漿，以防止盾尾后的水進入盾尾前面。

第二階段：近鋼套筒掘進。（1）參數的設置。推進速度必須控制在小于5mm/min；推力大小控制在4000kN以內，特殊情況則根據實際推力的大小進行把控。（2）鋼套筒內掘進采用管片拼裝的方式。盾構機在鋼套管掘進過程中，密切觀察鋼套筒頂部情況，一旦發現形變、超量和滲漏等問題，馬上停止掘進工作，并立即采取有效的處理措施。（3）根據壓力表數值及時調整推進壓力，防止因壓力過大，套管筒出現滲漏問題；如發現壓力過大，可打開鋼套筒后板蓋排漿筒泄壓，直至壓力恢復正常。（4）進套管筒姿態控制。以實際測量的鋼套筒安裝中心線為準，中心線偏差控制在2cm以內。盾構機在進入鋼套筒內后控制好姿態。（5）打開鋼套筒底部的排漿管，排出管內剩余的漿液，待洞門漿液凝固且情況穩定后拆除鋼套管。

5.2 洞門密封及其質量檢查

洞門密封在盾構接收以及推進的過程中是非常關鍵的環節，直接關系到能否接收成功。為了保證洞門密封效果，需要采取以下措施：（1）盾構機中盾進入加固體后適當加大同步注漿量，并及時進行二次注漿工作。需要格外注意的是，填充盾體與加固體兩者之間的縫隙必須做好防護工作，以防止地下水的滲入。（2）在盾尾進入加固體后，向管片的外側注入漿液，同時，隨時注意是否出現漏漿、變形的問題，如發現漏漿或者變形及時采取有效措施。（3）在鋼套管和洞門環板預埋板中間設置一個厚度為2.5cm的過渡連接板，并用焊接的方式連接牢固。鋼套管的法蘭端與過渡連接板采用8.8級M24×65螺栓連接。

5.3 盾體進入鋼套筒泄壓拆除工藝

接收完成后，及時在盾尾與洞口結構位置注雙液漿，注漿量按理論注漿量180%～200%，確保填充密實。隨時觀察管片上拼裝孔的球閥水量大小，如果發現水量過大，則通過管片吊裝孔、注漿孔注漿采取放水措施。直接打開球閥放水，直到觀察沒有水流出以后，再進行上半部分鋼套筒和盾構機拆卸工作。最后，清理鋼套筒內的回填料，并吊出轉場。

6 結束語

福州軌道交通5號線螺洲鎮站—高仕路站區間采用鋼套筒接收技術實現了成功接收，避免了出洞過程中存在的各種風險，采用鋼套筒接收工法，不僅確保了盾構到達安全，在工期、安全、質量、成本等各方面都得到了有效保障。