地铁盾构钢套筒接收技术分析

2020-03-05魏雪松

工程建设与设计 2020年4期

魏雪松

（中交机电工程局有限公司，北京100041）

1 工程概况

此次地铁工程项目的盾构区间为福州地铁西洋站至宁化站区间，宁化站接收段隧道顶覆土17m,接收段地层主要处在淤泥夹沙地层中，隧道上部主要处于淤泥质中细砂地层中，含水量较大，地下水埋深5.44m，受雨季影响较大，端头地质条件较差，为保证盾构安全到达，所以宁化站端头加固采用冷冻加固法，冷冻加固的上方为白马河，宁化站2 次接收均为钢套筒接收，在冷冻过程中可进行钢套筒部分组装，冷冻管拔完后3d之内要完成钢套筒的全部组装过程且要进行填料。钢套筒主要由筒体、后端盖、过渡连接板、反力架、进料口和注排浆管等部分组成，基于所使用盾构机基本参数保证筒体实际直径与长度的合理性。

2 地铁盾构钢套筒接收技术要点

2.1 准备工作

安装钢套筒前需对洞门预埋钢环进行检查，如不满足要求可进行植筋加固。为避免盾构机开始掘进时刀盘切削地连墙钢筋，引起刀盘损坏，应先凿除盾构洞门周圈的地连墙混凝土保护层，直至露出玻璃纤维筋，确保洞门范围没有钢筋存在。在凿除盾构洞门后，如果仍有钢筋，应先对盾构掘进范围的钢筋进行割除，以保证盾构机能够安全顺利地始发。如发现凿除混凝土保护层后存有钢筋，则应对侵入洞门范围的钢筋进行割除，确保盾构始发的安全、顺利。

2.2 钢套筒的安装

机具与人员到位之后可按照设计方案进行钢套筒安装，要按照既定顺利逐步进行，以保证安装工序合理。首先，进行主体部分的连接，确定基坑内的中心线，对钢套筒实施定位，保证筒架和中心线保持一致，先进行下半部连接，随后将上半部分第1 节钢套筒放下，顺利连接后再与过渡连接板对接，同此方法，逐一进行第2 节、第3 节钢套筒的连接，并将各连接螺栓紧固。其次，进行后端盖的连接，要先在地面上将冠球盖与后盖板对接好之后再连接到筒体上，并在其与筒体连接处增加橡胶板，用螺栓将之固定在钢套筒法兰上。再者将连接好的钢套管沿线路中心线平移至洞门，使洞门环板与过渡连接板结合，然后对中心线测量，确保无误之后将过渡连接板与洞门环板焊接。同时，进行反力架与支撑的安装，反力架需要与后端盖紧贴，但不与冠球部分接触，应在基坑中提前定好位置，结合井口面和洞门中心的标高安装；斜撑需要进行焊接，所以在完成之后要对焊接位置进行检查，避免出现夹渣、虚焊等问题，保证支撑稳固。

2.3 钢套筒的复检

对钢套筒的复检中，主要有以下几点：（1）检查钢套筒整体圆度，以免盾构机进入筒体后因钢套筒间距不均匀而造成挤压碰撞，造成钢套筒位移变形等意外事故；（2）检查钢套筒的密封性，尤其是对各部衔接处的橡胶垫要严格检查质量，避免因为损坏漏洞等造成的漏浆泄压情况发生；（3）对钢套筒焊缝进行检查，确保钢套筒整体性；（4）对反力架各支撑连接、钢套筒的连接螺栓进行检查，确保连接紧密。虽然准备工作主要是以各项检查为主，内容比较烦琐，需严格进行，确保各项参数符合执行方案，避免因数据偏差造成的工程失误问题。

2.4 填料

最后要进行填料施工，本次工程中主要是采用砾石或碎石铺垫底部20～25cm 之后再进行充砂和压注浓泥浆，充砂时同步添加水分保证泥砂紧实，并配合漏斗与管路，以及通过3 个填料孔进行填料。

本工程采用从地面引1 条输送管道连接钢套筒送料口的方式将砂料运送至套筒内，砂料直接从设置于地面的漏斗通过直径26.67cm 的管道进入套筒内。在输送砂料的过程中若出现输送不通顺时，可通过向输送管道内冲水，连带把砂料冲进去，在水进入套筒内并与砂料混合后，能使砂料更加密实。

2.5 钢套筒压力测试

对钢套筒的压力测试主要包括检测渗漏和检测位移，渗漏检测主要工序是从加水孔处向钢套筒内加水。在加满水后，对压力进行检查，如果能够达到300kPa，则停止加水，并保持钢套筒压力的稳定。然后检查各个连接部位是否有漏水的现象，包括钢套筒环向与纵向连接位置、洞门连接板、反力架与钢套筒的连接处；位移检测的主要内容是在试水、加压测试前，将应变片安装在洞门环板与钢套筒连接的部位，用千分计在钢套筒表面进行监测。

2.6 盾构机到达掘进

盾构机到达掘进环节主要可以分为3 个阶段进行：第1 阶段是对盾构机掘进里程保证实际测量，注意监测地面沉降情况，对盾构机掘进参数进行控制，确保盾构井行进路线与原定计划路线保持一致，保证运行状态良好即可进行洞门破除；第2 阶段是在破除洞门后，需要先对钢套筒进行填充，然后推进盾构机，并在刀盘进入加固体之后，立即进行二次注浆，高频次对钢套筒进行检查；第3 阶段是在盾尾密封完成后，出空仓内回填物，使钢套筒内剩余的浆液排出，再检查进行钢套筒变形及漏浆情况。

3 盾构机钢套筒接收风险问题解决方案

本次接收施工中存在一定的风险问题，主要是装置发生变形和接缝渗漏，结合预先风险预制机制顺利解决，应作为施工经验，为随后其他区间的接收工程提供必要的借鉴。

3.1 装置变形问题处理

钢套筒与洞门预埋钢环板连续处开裂，造成钢套筒严重变形，然后影响到反力架，使结构受到破坏。对于洞门环板与钢套筒处的严重变形，需要对变形量较大的位置马上进行补焊，同时加大钢套筒与反力架之间的预加反力；对于钢套筒筒体连接端面法兰处出现严重变形，需要在变形位置补加肋板；对于反力架斜撑出现的位移及变形，需要及时分析发生的原因，可以通过增加斜撑的数量来应对。装置发生变形主要应在安装前对钢套筒各组成部分进行详细检测，确保各处构件质量、连接等符合要求，同时应加强对反力架等的受力验算，并对安装完毕的钢套筒进行必要的压力测试，增加监测机制，确保在出现特殊变化时能够及时的进行处理。

3.2 接缝渗漏

若出现钢套筒与洞门环板连续处、与管片搭接处，钢套筒纵向、环向的接缝处出现泄漏，从而造成土舱内没有足够的压力，无法维持内外压力平衡，引起掌子面塌陷，对于此类问题主要是通过做好压力测试检测，在检测全部合格后，才能让盾构机在钢套筒内接收。

3.3 建立完善的风险管理机制

除本次工程施工中出现的装置变形问题之外，还有包括高处坠落、隧道涌水涌砂等多种问题，不仅影响工程进度，也造成人员及财产损失，所以必须要建立完善的风险管理机制。（1）要严格进行施工计划，包括从准备阶段到工程结束，所有人员都要按照施工技术标准要求进行施工，对于施工监察管理方面要做好钢套筒及盾构机实时状态的记录，监测频率要保证，以便能够及时发现可能出现的风险问题；（2）建立预防—响应—处理的一体化风险管控机制，如加强规范施工要求、提高作业设备维护等；响应端要详细区分应急级别，对于单个风险问题必须采取相对应的措施；处理端各项数据分析汇总以及更全面的风险处理方案，确保在问题发生后及时分析发生原因并解决，提高风险应对能力。