钢套筒接收技术在地铁盾构法施工中的应用

张天波

（中铁二十局集团第五工程有限公司，云南 昆明 650200）

1 工程概况

福州轨道交通5号线高仕路站—螺洲镇站区间线路出螺洲镇站后沿规划螺福路下方由西向东行进并下穿规划内河、敖峰村民房、农田到达高仕路站。规划螺福路宽度50m，规划道路标高6.63～7.37m，现状地面标高5.8～6.6m，规划25m河道河底标高2.7m。区间左右线为分修的两条单线隧道。线路出螺洲镇站后沿螺福路向东敷设，最终到站高仕路站，起终点里程右（左）DK34+640.725～右（左）DK35+290.551，区间右线长649.826m，左线长646.155m（短链3.671m），总长度为1295.981m。隧道覆土厚度约9.99～14.06m。

2 采用钢套筒接收原因分析

2.1 接收端地质情况

螺洲镇站—高仕路站区间盾构接收段地层为（含泥）中细砂，地层土质情况与车站（高仕路站）地层相同，（含泥）中细砂渗透性强，渗透系数达10.84m/d，水量丰富，隧道出洞时可能产生突水、涌砂等现象，导致车站端头地面不稳定，地表沉降超限甚至塌陷，使盾构接收存在较大风险。

2.2 端头加固情况

高螺区间在盾构始发前进行水平探孔作业时，某些探孔出现大量的涌水、涌砂现象，说明端头三轴搅拌桩加固存在一定的盲区。

2.3 端头周边环境情况

盾构始发与接收端周边环境复杂，其高螺区间始发端距离村庄房屋建筑群较近，区间接收端距离福州市内河约30m，且周边居民楼较多。为最大限度减少盾构接收施工对周边环境产生影响，使用钢套筒接收十分必要。

综合所述，如果螺高区间螺洲镇站按照原设计采用洞门帘布装置接收，风险极大。为使盾构接收风险系数降至最低，保证盾构接收安全、周边环境安全，所以决定采用钢套筒接收工法。

3 盾构钢套筒接收施工总体思路

盾构钢套筒密闭接收工法：采用该工法接收时本无需对端头进行地层加固，但前期已按照原设计端头加固完成。故该区间盾构接收采用原设计端头加固+大钢套筒密闭接收工法。

总体安排原则：技术领先、设备先进、施工科学、组织合理、措施得力、突出重点、预案在先、规避风险、稳步推进、安全接收。

4 地铁盾构钢套筒接收的关键施工准备工作

4.1 钢套筒安装准备

4.1.1 技术准备

①接收井尺寸复核，接收井底板标高及洞门中心和轮廓复测，根据复测结果及钢套筒尺寸确定回填层标高及钢套筒安装位置。②组织相关技术人员学习钢套筒图纸，对特殊部位重点难点安装部位进行详细交底。③钢套筒接收工人进场后组织安全技术培训并交底。④针对盾构接收制定盾构推进及钢套筒安装专项技术交底。

4.1.2 物资材料准备

盾构接收时，除准备正常盾构施工物资设备材料和钢套筒接收设备材料外，还需准备洞门封堵浆液材料和设备及应急相关物资设备。洞门封堵所应用的双液浆原材料和注浆泵应预先进入施工现场，以便及时注浆封闭洞门。注浆采用盾构自带注浆系统或另外配置设备进行，同时，封门预留注浆孔，以便后期补充注浆填充。

4.1.3 现场准备

确定盾构进口中心线，确定好钢筒安装位置，为防止因底板标高偏差引发钢套筒受力不均影响安装精度，要确保端头井底板平整、无水。

4.2 接收钢套筒主要检验项目

4.2.1 钢套筒圆度检验

在钢套管使用之前必须对其整体圆度进行检验，避免因盾构机进入钢套管时出现与钢套筒间距不均的现象，导致盾体与钢套筒碰撞，使钢套管出现变形、位移现象。

4.2.2 密封性检验

钢套管是由不同的、分多块构成的，为了保证其钢套管的密封性，在组块与组块之间需要增加橡胶垫。同时，必须对橡胶垫质量进行严格检验，确保橡胶垫的完整性，避免发生漏浆泄压现象，确保掘进仓压力建立成功。另外，还要加强对螺栓连接面的检查，由于螺栓是紧密连接钢套筒各个构件的关键，使用之前必须确保连接螺栓的质量，对于出现变形或者损坏部位必须及时修复，以确保各个部分紧密连接，避免出现漏洞。

4.2.3 钢套筒焊缝

钢套筒焊接必须由具备相应资格的作业人员进行，焊接完成后使用前，必须全面检查钢套筒各个部位的焊缝质量，不得有漏焊、空洞、焊瘤、未焊透等缺陷，确保焊缝质量，保证钢套筒的整体性、密封性。

4.3 钢套筒内填料及检验

钢套筒在组装、检查完成后，需要在其内部填充物料，以建立与盾构在该位置土压相一致的压力。所填充的物料主要是填盾构掘进出的渣土，其为全断面砂层，且内部填充有泡沫剂等渣土改良剂，流动性好，填充钢套筒内土体较密实。另外，在填料时可增加膨润土，对渣土进行改良。在填充过程中可适当加水，保证砂的密实，从填料孔管道进行填料，直至填满，然后加水至完全充满钢套筒。

5 盾构接收段的推进施工

5.1 盾构进洞段的推进施工

第一阶段：盾构机推进至加固体范围以内，同时刀盘未抵达套筒时，在刀盘推进加固2m后，将刀盘前面以及后面的水利连接切断，在刀盘进入加固体3.5m之后，及时停止对盾构机的检查工作，待盾构机达到最佳状态，进入下一阶段的推进工作。

第一阶段推进注意事项：（1）在推进过程中，必须控制好推进的力量与速度，防止因进刀力量偏大出现刀盘被卡的现象。同时，推进速度控制在1.5cm/min左右。（2）加强对盾构姿态尤其是盾构切口姿态的控制，控制目标水平以及垂直都在±15mm范围内。（3）推进施工全过程必须保证推进的连续性、均衡性，以确保土仓内土压在规定范围以内，防止出空土仓盾构机抬头上浮现象。（4）注浆需要从管片上拼装孔向管片外侧双注浆，以防止盾尾后的水进入盾尾前面。

第二阶段：近钢套筒掘进。（1）参数的设置。推进速度必须控制在小于5mm/min；推力大小控制在4000kN以内，特殊情况则根据实际推力的大小进行把控。（2）钢套筒内掘进采用管片拼装的方式。盾构机在钢套管掘进过程中，密切观察钢套筒顶部情况，一旦发现形变、超量和渗漏等问题，马上停止掘进工作，并立即采取有效的处理措施。（3）根据压力表数值及时调整推进压力，防止因压力过大，套管筒出现渗漏问题；如发现压力过大，可打开钢套筒后板盖排浆筒泄压，直至压力恢复正常。（4）进套管筒姿态控制。以实际测量的钢套筒安装中心线为准，中心线偏差控制在2cm以内。盾构机在进入钢套筒内后控制好姿态。（5）打开钢套筒底部的排浆管，排出管内剩余的浆液，待洞门浆液凝固且情况稳定后拆除钢套管。

5.2 洞门密封及其质量检查

洞门密封在盾构接收以及推进的过程中是非常关键的环节，直接关系到能否接收成功。为了保证洞门密封效果，需要采取以下措施：（1）盾构机中盾进入加固体后适当加大同步注浆量，并及时进行二次注浆工作。需要格外注意的是，填充盾体与加固体两者之间的缝隙必须做好防护工作，以防止地下水的渗入。（2）在盾尾进入加固体后，向管片的外侧注入浆液，同时，随时注意是否出现漏浆、变形的问题，如发现漏浆或者变形及时采取有效措施。（3）在钢套管和洞门环板预埋板中间设置一个厚度为2.5cm的过渡连接板，并用焊接的方式连接牢固。钢套管的法兰端与过渡连接板采用8.8级M24×65螺栓连接。

5.3 盾体进入钢套筒泄压拆除工艺

接收完成后，及时在盾尾与洞口结构位置注双液浆，注浆量按理论注浆量180%～200%，确保填充密实。随时观察管片上拼装孔的球阀水量大小，如果发现水量过大，则通过管片吊装孔、注浆孔注浆采取放水措施。直接打开球阀放水，直到观察没有水流出以后，再进行上半部分钢套筒和盾构机拆卸工作。最后，清理钢套筒内的回填料，并吊出转场。

6 结束语

福州轨道交通5号线螺洲镇站—高仕路站区间采用钢套筒接收技术实现了成功接收，避免了出洞过程中存在的各种风险，采用钢套筒接收工法，不仅确保了盾构到达安全，在工期、安全、质量、成本等各方面都得到了有效保障。