密閉空間盾構(gòu)鋼套筒接收、過(guò)站及二次始發(fā)綜合施工技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU755 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-6903（2025）08-0044-03

0 引言

在地下工程建設(shè)中，盾構(gòu)施工發(fā)揮著重要的作用。實(shí)際施工面臨著地質(zhì)條件復(fù)雜多變、端頭加固效果不佳以及周邊環(huán)境限制等諸多復(fù)雜工況，給盾構(gòu)機(jī)的接收、過(guò)站及二次始發(fā)帶來(lái)諸多挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)施工方法在應(yīng)對(duì)這些難題時(shí)存在一定局限，而鋼套筒密閉施工技術(shù)為解決這些問(wèn)題提供了新思路，能夠有效應(yīng)對(duì)復(fù)雜狀況，保障施工安全與質(zhì)量，故深入探討其接收、過(guò)站及二次始發(fā)綜合施工技術(shù)有著重要現(xiàn)實(shí)意義。

1工程概況

本案例為福州市6號(hào)線(xiàn)東調(diào)段工程1工區(qū)濱海中央商務(wù)區(qū)站盾構(gòu)過(guò)站施工。該站為地下四層站，小里程接收端未設(shè)盾構(gòu)吊裝孔，需盾構(gòu)機(jī)空推過(guò)站后在大里程端二次始發(fā)，區(qū)間采用2臺(tái)全新中鐵裝備土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，其主體和后置配套設(shè)備總質(zhì)量約 500t 施工重難點(diǎn)包括大量焊接作業(yè)，對(duì)工藝及質(zhì)量要求高，且需保護(hù)車(chē)站主體結(jié)構(gòu)。

施工進(jìn)度計(jì)劃明確了各施工任務(wù)及工期，如中鐵裝備551#盾構(gòu)機(jī)于2024年9月25日接收進(jìn)洞，后續(xù)按工序逐步推進(jìn)，11月7日完成臺(tái)車(chē)過(guò)站；中鐵裝備835#盾構(gòu)機(jī)于10月16日接收進(jìn)洞，11月28日完成臺(tái)車(chē)過(guò)站。施工過(guò)程涉及端頭井混凝土回填、軌道鋪設(shè)、過(guò)站小車(chē)安裝及盾構(gòu)上架、盾構(gòu)機(jī)過(guò)站、橫向平移、頂升、過(guò)站至鋼套筒、臺(tái)車(chē)過(guò)站及盾構(gòu)主機(jī)與后配套連接等工藝流程，資源配置涵蓋人員、材料及設(shè)備等方面，同時(shí)制定了全面的安全施工保證措施及應(yīng)急預(yù)案，確保施工安全、高效進(jìn)行[]。

2密閉空間盾構(gòu)鋼套筒接收、過(guò)站及二次始發(fā)技術(shù)要點(diǎn) 2.1密閉空間盾構(gòu)鋼套筒接收

2.1.1接收前準(zhǔn)備

濱海中央商務(wù)區(qū)站至沙尾站區(qū)間盾構(gòu)接收端地質(zhì)情況復(fù)雜，自上到下依次為 lt;1-7gt; 回填土、 lt;2-2-1gt; （含泥）細(xì)砂、 lt;2-4-5gt; 泥質(zhì)粉砂及 lt;2-5gt; （含泥）粉砂等地層。接收端采用三軸攪拌樁 + 鋼套筒接收，三軸攪拌樁加固寬度至盾構(gòu)外輪廓兩側(cè) 3m ，縱向加固長(zhǎng)度 4m. 0

接收端加固設(shè)計(jì)旨在確保端頭土體的穩(wěn)定性，為盾構(gòu)接收提供安全保障。加固區(qū)中間及兩側(cè)各設(shè)置一口管井，管井為備用井，降水管井應(yīng)在端頭加固施工完成后施作，管井插入隧道底面以下 5m ，降水時(shí)需降到區(qū)間結(jié)構(gòu)下部。土體加固后應(yīng)有良好的均勻性、自立性和密封性，加固體無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度大于1MPa，滲透系數(shù)小于 10^-7/（cm/s） 。

2.1.2 鋼套筒安裝

鋼套筒采用型鋼及鋼板焊接而成，全長(zhǎng)約 11.2m 內(nèi)徑為 6.8m ，套筒長(zhǎng) 10.8m ，分為上半環(huán)和下半環(huán)，各分為5段進(jìn)行連接，分別為4段標(biāo)準(zhǔn)環(huán)及過(guò)渡環(huán)。標(biāo)準(zhǔn)環(huán)單個(gè)長(zhǎng) 2.5m ，過(guò)渡環(huán)長(zhǎng) 0.8m 。在工作井移交后，對(duì)洞門(mén)預(yù)埋鋼環(huán)進(jìn)行清理、修整，對(duì)預(yù)埋洞門(mén)中心里程進(jìn)行復(fù)測(cè)。聯(lián)測(cè)以地下平面和高程控制點(diǎn)為基準(zhǔn)，確定鋼套筒的準(zhǔn)確位置。采用全站儀免棱鏡模式測(cè)量6個(gè)點(diǎn)（約 60^° 夾角）的三維坐標(biāo)，計(jì)算鋼環(huán)圓心的實(shí)際位置，確保鋼套筒的安裝精度。

安裝過(guò)程中，應(yīng)在盾構(gòu)吊出井內(nèi)確定出盾體中心線(xiàn)，確保鋼套筒一次性放到位，吊下第一節(jié)鋼套筒的下半段，使鋼套筒的中心與井口盾體中心線(xiàn)重合，在左右兩邊的法蘭處放置遇水膨脹密封墊，連接第二節(jié)、第三節(jié)的下半部時(shí)，注意水平和縱向位置的一致性，確保螺栓孔對(duì)位準(zhǔn)確，并用高強(qiáng)螺栓連接緊固。將下半部連接好后，安裝上半部，依次連接過(guò)渡連板與第1節(jié)鋼套筒，再連接第2、3節(jié)上半塊，緊固連接螺栓。后端蓋由鋼環(huán)與后蓋板兩部分組成，在地面上連接好后吊下井，后蓋板與鋼環(huán)之間加橡膠板后用螺栓上緊在鋼套筒后法蘭上。筒體兩側(cè)則用HW200型鋼支撐，每側(cè)5道，外側(cè)撐于結(jié)構(gòu)墻，內(nèi)側(cè)采用膨脹螺栓固定，左上右上兩側(cè)各支撐5道與結(jié)構(gòu)中板，以確保鋼套筒在施工過(guò)程中的穩(wěn)定性。

2.1.3 接收施工過(guò)程

洞門(mén)破除的主要目的是割除盾構(gòu)機(jī)通過(guò)范圍內(nèi)始發(fā)并背土側(cè)端頭圍護(hù)結(jié)構(gòu)的鋼筋，使盾構(gòu)機(jī)順利通過(guò)。搭設(shè)腳手架，在洞門(mén)與刀盤(pán)之間進(jìn)行作業(yè)，確保施工安全。洞門(mén)破除范圍為洞門(mén)鋼環(huán)范圍內(nèi)背土側(cè)鋼筋及鋼筋混凝土保護(hù)層。破除前，需確認(rèn)端頭加固的土體取芯報(bào)告滿(mǎn)足要求。采用人工高壓風(fēng)鎬鑿除，鑿除背土側(cè)鋼筋保護(hù)層混凝土！ （7cm） ，然后自上而下割除鋼筋。

之后進(jìn)行鋼套筒回填，回填前在鋼套筒過(guò)渡環(huán)位置開(kāi)孔增加應(yīng)急注漿孔。底部搭設(shè)混凝土基礎(chǔ)，防止盾構(gòu)栽頭。填料時(shí)底部采用建筑用砂 （黃砂），上部采用盾構(gòu)渣土，地面引輸送管道至鋼套筒預(yù)留灌料口，通過(guò)漏斗將料輸送至鋼套筒內(nèi)。每個(gè)填料孔交替填充，保證分配均勻。同時(shí)在填砂過(guò)程中加水密實(shí)，填砂完成后頂部注入高稠度膨潤(rùn)土漿液進(jìn)行填充[2]。

2.1.4接收過(guò)程中的技術(shù)控制

土壓力的設(shè)定主要依據(jù)地質(zhì)情況和盾構(gòu)機(jī)的性能參數(shù)。一般采用地下靜止土壓力作為土壓力的設(shè)定值。盾構(gòu)始發(fā)端隧道頂部覆土厚度 14m ，區(qū)間地下水自然埋深取 4m ，根據(jù)地質(zhì)縱斷面圖計(jì)算相應(yīng)段土壓值，在接收階段掘進(jìn)時(shí)，上部土倉(cāng)壓力設(shè)定為 0.15～0.16MPa 為宜，加固區(qū)掘進(jìn)時(shí)，因地層自穩(wěn)性較好，以保證推進(jìn)速度為原則，適時(shí)調(diào)整土倉(cāng)壓力。要考慮盾構(gòu)機(jī)的刀盤(pán)扭矩、推進(jìn)速度等因素對(duì)土壓力的影響，確保土倉(cāng)壓力與地質(zhì)條件相適應(yīng)，有效控制地表沉降和隧道變形。

2.2 長(zhǎng)距離過(guò)站

濱海中央商務(wù)區(qū)站在車(chē)站小里程端端頭接收后，需將盾構(gòu)機(jī)平移至大里程端頭進(jìn)行始發(fā)，該過(guò)程涉及長(zhǎng)距離過(guò)站。在過(guò)站規(guī)劃時(shí)，應(yīng)充分考慮車(chē)站主體結(jié)構(gòu)尺寸、盾構(gòu)機(jī)特點(diǎn)以及施工工藝要求等因素，制定詳細(xì)的過(guò)站方案。設(shè)備選型中要選用適合長(zhǎng)距離過(guò)站的盾構(gòu)機(jī)和過(guò)站設(shè)備，如中鐵裝備551#和中鐵裝備835#土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，及專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的過(guò)站小車(chē)等。為便于盾構(gòu)鋼套筒接收后推進(jìn)上過(guò)站小車(chē)，在接收底板回填混凝土?；靥钋皩?duì)吊裝井底板進(jìn)行整理，對(duì)站臺(tái)內(nèi)影響盾構(gòu)過(guò)站的預(yù)留鋼筋進(jìn)行壓彎處理，保證盾構(gòu)機(jī)過(guò)站凈空。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，混凝土需回填 700mm ，回填后與標(biāo)準(zhǔn)段高差為1000 mm[3]。

在盾構(gòu)接收井左、右線(xiàn)底板及標(biāo)準(zhǔn)段底板鋪設(shè)軌枕和軌道，軌枕采用14槽鋼加工，間距 1.2m ，并在槽鋼上鋪設(shè)43軌道，軌距為 3960mm 。接收底板位置焊接壓板至預(yù)埋鋼板上，標(biāo)準(zhǔn)段位置在軌道坐落軌枕處四側(cè)采用 Φ16 鋼筋植筋固定，防止過(guò)站過(guò)程中鋼軌跑偏。軌道鋪設(shè)時(shí)應(yīng)結(jié)合實(shí)際測(cè)量?jī)艨眨乐苟荏w過(guò)站時(shí)剮蹭結(jié)構(gòu)，同時(shí)對(duì)軌道下部脫空較大情況進(jìn)行必要塞墊處理。

過(guò)站小車(chē)選型與安裝應(yīng)采用針對(duì)本盾構(gòu)機(jī)制作的過(guò)站小車(chē)，分為車(chē)架和行走機(jī)構(gòu)兩部分，由型鋼及鋼板焊接而成，尺寸為 9000mm^x4326mm ，高 667mm 導(dǎo)軌中心距 3540mm ，輪軌距 3960mm 。過(guò)站小車(chē)的中心軸線(xiàn)應(yīng)嚴(yán)格按照盾構(gòu)接收姿態(tài)進(jìn)行安裝，確保盾構(gòu)順利上架。盾構(gòu)上過(guò)站小車(chē)前在鋼軌上涂抹黃油，將盾構(gòu)機(jī)推出鋼套筒，調(diào)整刀盤(pán)位置，錯(cuò)開(kāi)邊刮刀與過(guò)站小車(chē)鋼軌位置，防止邊刮刀剮蹭過(guò)站小車(chē)。調(diào)整后不允許在轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤(pán)，過(guò)程中保持通信，副經(jīng)理全程旁站，指引盾構(gòu)機(jī)順利駛上過(guò)站小車(chē)。盾構(gòu)上架采用拼裝下部負(fù)環(huán)管片，拼裝后利用盾構(gòu)掘進(jìn)油缸往前頂進(jìn)上架，盾構(gòu)機(jī)上過(guò)站小車(chē)后拆解連接橋與盾體連接，使連接橋及1-6#臺(tái)車(chē)與盾體分離。

盾構(gòu)機(jī)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)段前需對(duì)車(chē)站凈空尺寸進(jìn)行復(fù)核，并按照過(guò)站設(shè)計(jì)中心線(xiàn)進(jìn)行提前放線(xiàn)，按照過(guò)站中心線(xiàn)鋪設(shè)軌道。車(chē)站標(biāo)準(zhǔn)段凈空 7.45m ，凈空寬 6.85m ，盾構(gòu)寬為 6.45m ，含過(guò)站小車(chē)高度為 6.75m ，滿(mǎn)足盾構(gòu)過(guò)站需求。盾體過(guò)站是利用過(guò)站小車(chē)通過(guò)車(chē)站底板預(yù)先鋪設(shè)的鋼軌上滑行完成的，通過(guò)2根100t液壓千斤頂提供的推力克服盾構(gòu)機(jī)和過(guò)站小車(chē)的重力及過(guò)站小車(chē)與鋼軌之間的摩擦力，將過(guò)站小車(chē)及盾構(gòu)機(jī)向前推動(dòng)。已知盾構(gòu)機(jī)機(jī)頭、螺旋機(jī)、拼裝機(jī)、過(guò)站小車(chē)等共計(jì)重約 378t_o 接觸面為過(guò)站小車(chē)輪子及鋼軌面，正常情況下鋼與鋼之間的摩擦系數(shù)為 0.1～0.15 ，有潤(rùn)滑的情況下的摩擦系數(shù)為 0.05～0.1 ，計(jì)算時(shí)取最大摩擦系數(shù)0.15。根據(jù)公式可得最大動(dòng)摩擦阻力為 56.7t 因此，采用兩個(gè)100t液壓千斤頂及配套液壓站提供的推力，完全滿(mǎn)足平移中的動(dòng)力需求。

加固與支撐通常采用I20工字鋼或鋼板將盾體與小車(chē)焊接固定成整體，每次不少于5處焊接固定位置，并在盾體兩側(cè)各焊制2個(gè)牛腿平臺(tái)，牛腿采用Q235材質(zhì)30mm 鋼板焊制而成，將其作為200t千斤頂著力面，用于盾構(gòu)機(jī)升降之用。焊制完成后進(jìn)行驗(yàn)收，確保滿(mǎn)足使用要求。頂升過(guò)程中進(jìn)行檢查，若有變形則重新進(jìn)行加固。頂升與平移應(yīng)啟動(dòng)液壓泵站，利用4個(gè)200t千斤頂將盾構(gòu)機(jī)與小車(chē)整體升起，當(dāng)小車(chē)高出軌道 5cm ，停止頂升，抽除縱向過(guò)站軌道，橫向插入鋼軌平移。鋼軌安裝之前在鋼軌面上涂抹黃油，盾構(gòu)機(jī)機(jī)頭、螺旋機(jī)、拼裝機(jī)、過(guò)站小車(chē)等共計(jì)重約378t，接觸面為過(guò)站小車(chē)縱梁鋼板及鋼軌面，正常情況下鋼與鋼之間的摩擦系數(shù)為 0.1～0.15 ，有潤(rùn)滑的情況下的摩擦系數(shù)為0.05～0.1 ，計(jì)算時(shí)取最大摩擦系數(shù)0.15。根據(jù)公式可得最大動(dòng)摩擦阻力為 56.7t 因此，采用兩個(gè)200t液壓千斤頂及配套液壓站提供的推力，完全滿(mǎn)足平移中的動(dòng)力需求。橫向平移利用2臺(tái)100t液壓千斤頂作用在過(guò)站小車(chē)上，盾構(gòu)過(guò)站平移支座反力通過(guò)在結(jié)構(gòu)側(cè)墻設(shè)置后座來(lái)提供，反力系統(tǒng)推動(dòng)“盾體－過(guò)站小車(chē)”橫向平移 1275mm ，此時(shí)盾構(gòu)機(jī)停放在過(guò)站線(xiàn)路中線(xiàn)上，具備過(guò)站條件。

2.3 二次始發(fā)

盾構(gòu)機(jī)在完成接收后，需要進(jìn)行二次始發(fā)，才能繼續(xù)推進(jìn)隧道，二次始發(fā)的順利進(jìn)行，能確保施工的連續(xù)性，避免因施工中斷而導(dǎo)致的工期延誤和成本增加。在二次始發(fā)設(shè)計(jì)前，需對(duì)始發(fā)區(qū)域的地質(zhì)條件進(jìn)行詳細(xì)的勘察，包括土層分布、地下水情況、地質(zhì)構(gòu)造等，通過(guò)地質(zhì)勘察，為二次始發(fā)提供準(zhǔn)確的地質(zhì)依據(jù)。由于土壓力的大小直接影響盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)壓力和出土量控制，一般采用地下靜正土壓力作為土壓力的設(shè)定值。例如，在濱海中央商務(wù)區(qū)站 ～ 沙尾站區(qū)間，盾構(gòu)始發(fā)端隧道頂部覆土厚度為 14m ，區(qū)間地下水自然埋深取 4m ，根據(jù)地質(zhì)縱斷面圖計(jì)算相應(yīng)段土壓值。

對(duì)始發(fā)井的結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面檢查，包括結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等方面，確保始發(fā)井結(jié)構(gòu)能夠承受盾構(gòu)機(jī)始發(fā)時(shí)的巨大推力和扭矩，以及施工過(guò)程中的各種荷載。根據(jù)始發(fā)井結(jié)構(gòu)的復(fù)核結(jié)果，采取相應(yīng)的加固措施。在始發(fā)井結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足的情況下，可通過(guò)增加鋼筋、加固混凝土等方式進(jìn)行加固。在始發(fā)井周邊土體穩(wěn)定性較差的情況下，采用注漿加固、旋噴加固等方式進(jìn)行加固。

在盾構(gòu)機(jī)二次始發(fā)前，應(yīng)對(duì)洞門(mén)進(jìn)行鑿除。洞門(mén)鑿除的范圍和方式應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和地質(zhì)條件進(jìn)行確定，確保洞門(mén)鑿除后盾構(gòu)機(jī)能夠順利通過(guò)。洞門(mén)鑿除后進(jìn)行密封處理，以防止地下水和泥土進(jìn)入隧道，一般采用密封橡膠墊、聚氨酯密封劑等材料進(jìn)行密封處理[4]。

鋼套筒安裝與調(diào)試過(guò)程中，應(yīng)將鋼套筒安裝在始發(fā)井內(nèi)，并進(jìn)行精確的定位和固定，確保鋼套筒的中心軸線(xiàn)與盾構(gòu)機(jī)的中心軸線(xiàn)重合，以及鋼套筒與始發(fā)井結(jié)構(gòu)之間的連接牢固可靠。對(duì)鋼套筒進(jìn)行調(diào)試和檢測(cè)，包括鋼套筒的密封性、支撐強(qiáng)度等方面的檢測(cè)，確保鋼套筒在盾構(gòu)機(jī)始發(fā)過(guò)程中能夠正常工作，不會(huì)出現(xiàn)滲漏、變形等問(wèn)題。

在二次始發(fā)過(guò)程中，要密切關(guān)注地質(zhì)變化情況，及時(shí)調(diào)整施工方案。如果地質(zhì)條件發(fā)生變化，影響到盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)速度、出土量控制等，需要及時(shí)采取相應(yīng)的措施。加強(qiáng)對(duì)盾構(gòu)機(jī)設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。在施工過(guò)程中，如果出現(xiàn)設(shè)備故障，要及時(shí)進(jìn)行搶修，并定期進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，確保施工進(jìn)度不受影響。嚴(yán)格遵守安全管理制度，加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理，確保施工人員的人身安全和設(shè)備的安全運(yùn)行，避免發(fā)生安全事故。

3結(jié)束語(yǔ)

密閉空間盾構(gòu)鋼套筒接收、過(guò)站及二次始發(fā)綜合施工技術(shù)的應(yīng)用，是保障盾構(gòu)施工安全、高效的關(guān)鍵，能有效應(yīng)對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)條件和施工環(huán)境，減少對(duì)周邊環(huán)境的影響。在實(shí)際工程中，必須根據(jù)具體的工程特點(diǎn)、地質(zhì)條件和施工要求，精心設(shè)計(jì)施工方案，嚴(yán)格控制施工過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)科學(xué)合理的組織和管理，確保各項(xiàng)技術(shù)措施的有效實(shí)施，從而實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)施工的順利進(jìn)行，為城市軌道交通建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

[1]靳松波.密閉空間內(nèi)盾構(gòu)機(jī)主機(jī)非常規(guī)吊裝施工技術(shù)分析]

建筑科技，2024，8（2）：83-88.

[2]方超剛，李亮.密閉空間盾構(gòu)高位長(zhǎng)距離過(guò)站施工技術(shù)[].云南水力發(fā)電，2022，38（10）：84-88.

[3]姜婧婧.地鐵車(chē)站的密閉空間盾構(gòu)機(jī)暗調(diào)頭施工工藝[].設(shè)備管理與維修，2021（8）：151-153.

[4]張亞勇，薛新枝，沈宏.運(yùn)營(yíng)鐵路站內(nèi)密閉空間多臺(tái)盾構(gòu)機(jī)調(diào)頭技術(shù)研究[].鐵道建筑技術(shù)，2021（2）：111-114+155.