盾构钢套筒接收和旋喷桩端头加固施工技术

（中铁十六局集团地铁工程有限公司，北京 100023）

1 工程概况

长沙市地铁1号线一期工程5标段包括1站（侯家塘站）4区间（五一广场站～黄兴广场站、黄兴广场站～南门口站、南门口站～侯家塘站、侯家塘站～南湖路站）。侯家塘站主体沿劳动西路布置，紧临贺龙体育馆广场，该站两端为盾构区间，主体选取明挖顺作技术进行建设施工。

2 旋喷桩加固施工方法

1）钻机就位 选择较为平整的施工场地，将所需设备运至相应位置，然后对钻机进行水平方向的校正，保证钻杆的轴线与钻孔在同一垂直线上，原则上钻孔位置不能偏离大于设计值50mm的范围。

2）钻孔 需将旋喷钻杆按照设计深度向地下钻进，如果在钻进过程中遇到坚硬的岩石或其他特殊地质等特殊情况，需借助地质钻或者取芯机的作用实施引孔作业。

3）旋喷注浆 当旋喷钻杆钻入到所需深度后，需根据相应的配合比对浆液进行充分搅拌。在旋喷时，要注意自上而下，旋转的同时也要缓缓提升旋喷管，并且及时记录相关参数，提升至设计高度后停止该环节的作业。

4）冲洗机具 当停止旋喷注浆后，还要对相关设备进行冲洗，确保管内、设备内没有泥浆残渣。在冲洗时，要从下向上喷射，以保证将内部的浆液冲洗干净。

5）移动机具 以上环节全部完成后，再将相关设备移至新位置，继续进行下一轮的旋喷注浆作业。

3 钢套筒接收施工方法

3.1 安装过渡环

将过渡环焊接到A板上，并且对圈内焊缝进行侧点焊，而后贴上止水条进一步增强其安全性。如果二者间仍有较明显的孔隙，则要填充钢板并确保连接处的牢固性。洞门环直径为6 620mm，钢套筒内径为6 500mm，由于二者直径不同，因此在进行安装时，要对A环进行仔细测量，确保二者的孔中心重合，避免存在过多误差。

3.2 安装钢套筒下半圆和反力架

1）钢套筒正式安装前要确定盾体的中心，从而确定钢套筒的相应位置，确保将钢套筒一次安装到位，避免多次挪动。

2）先将第一节钢套筒的下半段进行安装，确保其中心与之前确定的盾体中心保持在同一垂直线上。

3）选取螺栓对二者进行牢固连接。

4）反力架按照普通安装方法进行安装。反力架在安装时，要考虑始发井的直径、钢套筒长度及洞门标高等参数，确定相应的水平位置和标高。

5）反力架的上、下位置都均匀分布4根工字钢，将其与中板和底板进行加固顶紧，在两侧也有4根钢管紧密固定在洞口墙体上。起到支撑作用的所有预埋件都要确保焊接的牢固性，尤其是要排除焊缝处可能存在的多种隐患。

3.3 安装钢套筒上半圆

在对钢套筒进行上半圆的安装后，还要进一步压紧螺栓，仔细检查每个连接处的完好性、固定性，尤其是上半圆与下半圆的结合处、各节之间的连接位置，杜绝脱开的情况出现，要及时解决各种隐患。

3.4 预加反力

安装完上半圆以后，还要按照相关要求对环梁的预压千斤顶进行调整，根据要求每个千斤顶支撑的预压力为30t，反力架总共所需的预加压力在600t左右。在该环节，要对反力架的各个支撑结构进行反复检查，避免出现松动、不牢固的情况，还要检查钢套筒的连接螺栓，如果发现安全隐患立刻处理，如图1所示。

图1 预加反力螺栓调整

3.5 钢套筒内填料

由于钢套筒与盾构之间存在空隙，所以要进行填砂处理。

1）填料过程 进行填料时，需借助1条输送管路，一般选取8寸的管路连接至钢套筒上，另一端设置1个漏斗，以保障将砂料顺利运送至钢套筒内。在该过程中，需加入适量的水，让砂料更加密实。

2）填料密实 为了确保填料的均匀密实性，需按规定分别对每个孔进行填充以保障施工质量。

3.6 钢套筒压力测试

1）渗漏检测 利用加水孔向钢套筒内注水，利用钢套筒上的压力计观察其压力，当压力达到3Pa时，停止加水。在保持压力稳定的同时对各连接处进行检查，观察有无漏水现象。

2）钢套筒位移检测 在盾构区间施工过程中还需使用多种测量工具，这类工具主要是测量钢套筒是否发生超范围的变形、环向纵向连接处是否存在位移偏差等情况。在施工过程中，会有专门的技术人员对其位移进行实时测量与记录。试水、加压测试前，需分别在钢套筒表面及其与洞门环板连接处安装精度为0.01mm的百分表，量程在3～5mm的范围内。加压测试时，安排专职人员记录百分表的变化，不断调整预应力千斤顶，从而确保钢套筒与洞门环板间的压力始终为正值，以避免钢套筒发生较大位移。

3.7 盾构到达

1）盾构机在进行到达掘进时需时刻关注刀盘掘进素混凝土连续墙段、掘进砂浆墙段、刀盘进入钢套筒段3个阶段相关参数的动态，进行细化分析记录。

2）盾构机一旦完全进入钢套筒内，需立即采用双液浆对盾尾与洞门处进行封堵，需注入的浆液应是理论值的1.5～2倍，确保封堵效果满足工程需要，还可在注浆完成后通过管片吊装孔来检查其封堵效果。另外，还需对洞门处10环内的管片进行补浆操作，以保证管片背部也有同样的注浆效果。

3）在注浆基本凝固后，需打开钢套筒上预留的卸压口，观察是否存在水流涌出的现象。若没有水流涌出，就慢慢降低土仓压力，待土压完全释放，再打开土仓门，若没有水流涌出，则打开填料孔检查注浆效果。在没有异常的情况下，将盾构机吊出。

4）在拆解盾构机前，先要将钢套筒相关结构完全拆卸。盾构机的拆解与盾构接收的流程一致，当盾构机运送至起吊井并与接收基座对接后，即可实施拆解和吊出作业。

5）左线盾构机完成接收后，对钢套筒进行拆除，断开盾体的相关连接，并将其平移至右线的相应位置进行拆解吊出。再切断台车间的连接管线，先将连接桥吊出，然后将1#～5#的台车分别吊出。

6）在盾构到达接收端前，还要对钢环的相关位置进行仔细测量，计算出与设计值的偏差，并根据误差来调整盾构的掘进方式，从而使其顺利进入钢套筒内。盾构机在掘进时要密切关注盾构的姿态，必要时进行相应调整，确保盾构顺利完成。

4 施工质量的对比

该项目左右线始发端的地质条件较好，没有特殊构造，隧道埋深等因素也满足旋喷桩加固技术，采用这一技术加固后，无论取芯检测强度还是渗水系数都符合设计标准，满足始发的相关要求，确保施工时，左右线始发都能实现安全无故障。

该项目左右线的接收端地质条件相对特殊，如洞顶存在构筑物、管线较多等。如果单纯采用旋喷加固往往会导致固结体质量不能满足施工需求，施工中易出现钻孔困难、冒浆等诸多问题，在很大程度上降低工程的施工质量。同时，旋喷桩加固技术最显著的特点就是整体性，一旦有个别的桩位质量得不到保证，就会影响到整个工程的质量。因此，针对接收端的地质特点及周围的实际情况，选取了钢套筒接收技术。现场施工作业表明，该技术不但能满足设计的质量要求，而且没有出现涌水、涌砂等事故。

5 工期及费用对比

区间始发端，左右线采取旋喷桩技术的实际工期为65d，如果接收端也采取旋喷桩技术预计工期为90d。若选择钢筒套接收技术，安装与拆卸共用时15d，会大大缩短地铁盾构施工的工期，并降低投资成本。同时，接收端用钢套筒接收技术，钢套筒能实现循环利用，与旋喷桩加固技术相比能节约成本约130万元，同时能获取更多社会效益。

6 结语

综上所述，在地质条件相对复杂特殊的情况下，在盾构区间的始发与接收环节中，钢套筒技术比传统加固方法具有更明显的优势。因此，这种方法值得被进一步推广，不仅能大大缩短建设工期，还可降低投资成本，安全性也能得到保障，同时可满足社会发展的需要。