密閉空間盾構鋼套筒接收、過站及二次始發綜合施工技術

中圖分類號：TU755 文獻標識碼：A文章編號：2096-6903（2025）08-0044-03

0 引言

在地下工程建設中，盾構施工發揮著重要的作用。實際施工面臨著地質條件復雜多變、端頭加固效果不佳以及周邊環境限制等諸多復雜工況，給盾構機的接收、過站及二次始發帶來諸多挑戰。傳統施工方法在應對這些難題時存在一定局限，而鋼套筒密閉施工技術為解決這些問題提供了新思路，能夠有效應對復雜狀況，保障施工安全與質量，故深入探討其接收、過站及二次始發綜合施工技術有著重要現實意義。

1工程概況

本案例為福州市6號線東調段工程1工區濱海中央商務區站盾構過站施工。該站為地下四層站，小里程接收端未設盾構吊裝孔，需盾構機空推過站后在大里程端二次始發，區間采用2臺全新中鐵裝備土壓平衡盾構機，其主體和后置配套設備總質量約 500t 施工重難點包括大量焊接作業，對工藝及質量要求高，且需保護車站主體結構。

施工進度計劃明確了各施工任務及工期，如中鐵裝備551#盾構機于2024年9月25日接收進洞，后續按工序逐步推進，11月7日完成臺車過站；中鐵裝備835#盾構機于10月16日接收進洞，11月28日完成臺車過站。施工過程涉及端頭井混凝土回填、軌道鋪設、過站小車安裝及盾構上架、盾構機過站、橫向平移、頂升、過站至鋼套筒、臺車過站及盾構主機與后配套連接等工藝流程，資源配置涵蓋人員、材料及設備等方面，同時制定了全面的安全施工保證措施及應急預案，確保施工安全、高效進行[]。

2密閉空間盾構鋼套筒接收、過站及二次始發技術要點 2.1密閉空間盾構鋼套筒接收

2.1.1接收前準備

濱海中央商務區站至沙尾站區間盾構接收端地質情況復雜，自上到下依次為 lt;1-7gt; 回填土、 lt;2-2-1gt; （含泥）細砂、 lt;2-4-5gt; 泥質粉砂及 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外輪廓兩側 3m ，縱向加固長度 4m. 0

接收端加固設計旨在確保端頭土體的穩定性，為盾構接收提供安全保障。加固區中間及兩側各設置一口管井，管井為備用井，降水管井應在端頭加固施工完成后施作，管井插入隧道底面以下 5m ，降水時需降到區間結構下部。土體加固后應有良好的均勻性、自立性和密封性，加固體無側限抗壓強度大于1MPa，滲透系數小于 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，全長約 11.2m 內徑為 6.8m ，套筒長 10.8m ，分為上半環和下半環，各分為5段進行連接，分別為4段標準環及過渡環。標準環單個長 2.5m ，過渡環長 0.8m 。在工作井移交后，對洞門預埋鋼環進行清理、修整，對預埋洞門中心里程進行復測。聯測以地下平面和高程控制點為基準，確定鋼套筒的準確位置。采用全站儀免棱鏡模式測量6個點（約 60^° 夾角）的三維坐標，計算鋼環圓心的實際位置，確保鋼套筒的安裝精度。

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

2.1.3 接收施工過程

洞門破除的主要目的是割除盾構機通過范圍內始發并背土側端頭圍護結構的鋼筋，使盾構機順利通過。搭設腳手架，在洞門與刀盤之間進行作業，確保施工安全。洞門破除范圍為洞門鋼環范圍內背土側鋼筋及鋼筋混凝土保護層。破除前，需確認端頭加固的土體取芯報告滿足要求。采用人工高壓風鎬鑿除，鑿除背土側鋼筋保護層混凝土！ （7cm） ，然后自上而下割除鋼筋。

之后進行鋼套筒回填，回填前在鋼套筒過渡環位置開孔增加應急注漿孔。底部搭設混凝土基礎，防止盾構栽頭。填料時底部采用建筑用砂 （黃砂），上部采用盾構渣土，地面引輸送管道至鋼套筒預留灌料口，通過漏斗將料輸送至鋼套筒內。每個填料孔交替填充，保證分配均勻。同時在填砂過程中加水密實，填砂完成后頂部注入高稠度膨潤土漿液進行填充[2]。

2.1.4接收過程中的技術控制

土壓力的設定主要依據地質情況和盾構機的性能參數。一般采用地下靜止土壓力作為土壓力的設定值。盾構始發端隧道頂部覆土厚度 14m ，區間地下水自然埋深取 4m ，根據地質縱斷面圖計算相應段土壓值，在接收階段掘進時，上部土倉壓力設定為 0.15～0.16MPa 為宜，加固區掘進時，因地層自穩性較好，以保證推進速度為原則，適時調整土倉壓力。要考慮盾構機的刀盤扭矩、推進速度等因素對土壓力的影響，確保土倉壓力與地質條件相適應，有效控制地表沉降和隧道變形。

2.2 長距離過站

濱海中央商務區站在車站小里程端端頭接收后，需將盾構機平移至大里程端頭進行始發，該過程涉及長距離過站。在過站規劃時，應充分考慮車站主體結構尺寸、盾構機特點以及施工工藝要求等因素，制定詳細的過站方案。設備選型中要選用適合長距離過站的盾構機和過站設備，如中鐵裝備551#和中鐵裝備835#土壓平衡盾構機，及專門設計的過站小車等。為便于盾構鋼套筒接收后推進上過站小車，在接收底板回填混凝土。回填前對吊裝井底板進行整理，對站臺內影響盾構過站的預留鋼筋進行壓彎處理，保證盾構機過站凈空。根據設計要求，混凝土需回填 700mm ，回填后與標準段高差為1000 mm[3]。

在盾構接收井左、右線底板及標準段底板鋪設軌枕和軌道，軌枕采用14槽鋼加工，間距 1.2m ，并在槽鋼上鋪設43軌道，軌距為 3960mm 。接收底板位置焊接壓板至預埋鋼板上，標準段位置在軌道坐落軌枕處四側采用 Φ16 鋼筋植筋固定，防止過站過程中鋼軌跑偏。軌道鋪設時應結合實際測量凈空，防止盾體過站時剮蹭結構，同時對軌道下部脫空較大情況進行必要塞墊處理。

過站小車選型與安裝應采用針對本盾構機制作的過站小車，分為車架和行走機構兩部分，由型鋼及鋼板焊接而成，尺寸為 9000mm^x4326mm ，高 667mm 導軌中心距 3540mm ，輪軌距 3960mm 。過站小車的中心軸線應嚴格按照盾構接收姿態進行安裝，確保盾構順利上架。盾構上過站小車前在鋼軌上涂抹黃油，將盾構機推出鋼套筒，調整刀盤位置，錯開邊刮刀與過站小車鋼軌位置，防止邊刮刀剮蹭過站小車。調整后不允許在轉動刀盤，過程中保持通信，副經理全程旁站，指引盾構機順利駛上過站小車。盾構上架采用拼裝下部負環管片，拼裝后利用盾構掘進油缸往前頂進上架，盾構機上過站小車后拆解連接橋與盾體連接，使連接橋及1-6#臺車與盾體分離。

盾構機過標準段前需對車站凈空尺寸進行復核，并按照過站設計中心線進行提前放線，按照過站中心線鋪設軌道。車站標準段凈空 7.45m ，凈空寬 6.85m ，盾構寬為 6.45m ，含過站小車高度為 6.75m ，滿足盾構過站需求。盾體過站是利用過站小車通過車站底板預先鋪設的鋼軌上滑行完成的，通過2根100t液壓千斤頂提供的推力克服盾構機和過站小車的重力及過站小車與鋼軌之間的摩擦力，將過站小車及盾構機向前推動。已知盾構機機頭、螺旋機、拼裝機、過站小車等共計重約 378t_o 接觸面為過站小車輪子及鋼軌面，正常情況下鋼與鋼之間的摩擦系數為 0.1～0.15 ，有潤滑的情況下的摩擦系數為 0.05～0.1 ，計算時取最大摩擦系數0.15。根據公式可得最大動摩擦阻力為 56.7t 因此，采用兩個100t液壓千斤頂及配套液壓站提供的推力，完全滿足平移中的動力需求。

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，并在盾體兩側各焊制2個牛腿平臺，牛腿采用Q235材質30mm 鋼板焊制而成，將其作為200t千斤頂著力面，用于盾構機升降之用。焊制完成后進行驗收，確保滿足使用要求。頂升過程中進行檢查，若有變形則重新進行加固。頂升與平移應啟動液壓泵站，利用4個200t千斤頂將盾構機與小車整體升起，當小車高出軌道 5cm ，停止頂升，抽除縱向過站軌道，橫向插入鋼軌平移。鋼軌安裝之前在鋼軌面上涂抹黃油，盾構機機頭、螺旋機、拼裝機、過站小車等共計重約378t，接觸面為過站小車縱梁鋼板及鋼軌面，正常情況下鋼與鋼之間的摩擦系數為 0.1～0.15 ，有潤滑的情況下的摩擦系數為0.05～0.1 ，計算時取最大摩擦系數0.15。根據公式可得最大動摩擦阻力為 56.7t 因此，采用兩個200t液壓千斤頂及配套液壓站提供的推力，完全滿足平移中的動力需求。橫向平移利用2臺100t液壓千斤頂作用在過站小車上，盾構過站平移支座反力通過在結構側墻設置后座來提供，反力系統推動“盾體－過站小車”橫向平移 1275mm ，此時盾構機停放在過站線路中線上，具備過站條件。

2.3 二次始發

盾構機在完成接收后，需要進行二次始發，才能繼續推進隧道，二次始發的順利進行，能確保施工的連續性，避免因施工中斷而導致的工期延誤和成本增加。在二次始發設計前，需對始發區域的地質條件進行詳細的勘察，包括土層分布、地下水情況、地質構造等，通過地質勘察，為二次始發提供準確的地質依據。由于土壓力的大小直接影響盾構機的推進壓力和出土量控制，一般采用地下靜正土壓力作為土壓力的設定值。例如，在濱海中央商務區站 ～ 沙尾站區間，盾構始發端隧道頂部覆土厚度為 14m ，區間地下水自然埋深取 4m ，根據地質縱斷面圖計算相應段土壓值。

對始發井的結構進行全面檢查，包括結構強度、剛度、穩定性等方面，確保始發井結構能夠承受盾構機始發時的巨大推力和扭矩，以及施工過程中的各種荷載。根據始發井結構的復核結果，采取相應的加固措施。在始發井結構強度不足的情況下，可通過增加鋼筋、加固混凝土等方式進行加固。在始發井周邊土體穩定性較差的情況下，采用注漿加固、旋噴加固等方式進行加固。

在盾構機二次始發前，應對洞門進行鑿除。洞門鑿除的范圍和方式應根據設計要求和地質條件進行確定，確保洞門鑿除后盾構機能夠順利通過。洞門鑿除后進行密封處理，以防止地下水和泥土進入隧道，一般采用密封橡膠墊、聚氨酯密封劑等材料進行密封處理[4]。

鋼套筒安裝與調試過程中，應將鋼套筒安裝在始發井內，并進行精確的定位和固定，確保鋼套筒的中心軸線與盾構機的中心軸線重合，以及鋼套筒與始發井結構之間的連接牢固可靠。對鋼套筒進行調試和檢測，包括鋼套筒的密封性、支撐強度等方面的檢測，確保鋼套筒在盾構機始發過程中能夠正常工作，不會出現滲漏、變形等問題。

在二次始發過程中，要密切關注地質變化情況，及時調整施工方案。如果地質條件發生變化，影響到盾構機的推進速度、出土量控制等，需要及時采取相應的措施。加強對盾構機設備的維護和保養，確保設備的正常運行。在施工過程中，如果出現設備故障，要及時進行搶修，并定期進行養護，確保施工進度不受影響。嚴格遵守安全管理制度，加強對施工現場的安全管理，確保施工人員的人身安全和設備的安全運行，避免發生安全事故。

3結束語

密閉空間盾構鋼套筒接收、過站及二次始發綜合施工技術的應用，是保障盾構施工安全、高效的關鍵，能有效應對復雜的地質條件和施工環境，減少對周邊環境的影響。在實際工程中，必須根據具體的工程特點、地質條件和施工要求，精心設計施工方案，嚴格控制施工過程中的各個環節，通過科學合理的組織和管理，確保各項技術措施的有效實施，從而實現盾構施工的順利進行，為城市軌道交通建設提供堅實的技術支持。

參考文獻

[1]靳松波.密閉空間內盾構機主機非常規吊裝施工技術分析]

建筑科技，2024，8（2）：83-88.

[2]方超剛，李亮.密閉空間盾構高位長距離過站施工技術[].云南水力發電，2022，38（10）：84-88.

[3]姜婧婧.地鐵車站的密閉空間盾構機暗調頭施工工藝[].設備管理與維修，2021（8）：151-153.

[4]張亞勇，薛新枝，沈宏.運營鐵路站內密閉空間多臺盾構機調頭技術研究[].鐵道建筑技術，2021（2）：111-114+155.