盾构钢套筒接收在地铁富水砂层中的应用

刘翔

摘 要： 近些年，盾构钢套筒接收慢慢在市面上普及开来，主要是由于它能够在破除洞门后为盾构接收维持水土平衡的关系。对于盾构施工来说，盾构接收具有重大风险。为了保证盾构接收施工的安全，就要加固接收端头土体，例如，旋喷桩、搅拌桩等一些常见的加固方式，但是它在砂层中的加固质量不能达到预期的效果，尤其是因为场地条件的限制而使接收端头无法进行加固。常规盾构接收方案在砂层地质条件下不能防止出现涌水涌砂的情况，而盾构钢套筒接收方案则可以解决这种状况的出现，这就大大降低了盾构接收风险。

关键词： 盾构钢套筒接收;地铁富水砂层;应用

【中图分类号】U231.3 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.34.245

引言：在砂层地层端头加固质量存在缺陷或未加固的条件下，成功应用盾构钢套筒接收并辅以注浆封堵洞门的施工方案，有效避免了洞门涌水、涌砂施工安全隐患，实现了盾构机安全接收。

1 地质条件

因为接收端盾构推进的主要底层为中砂，周围是粉砂，所以在到达过程中就会出现涌水涌砂的情况，如果使用常规的加固措施不能满足对于施工的要求，为了把风险降到最低，保证施工安全和施工质量，相关单位经过商议共同决定，使用钢套筒接收来进行左线接收。

2 施工难点分析

2.1 盾构机出洞操作困难。

由于各方面因素的影响，盾构机在进入钢套筒以后，很难进行操作。首先要对土仓压力进行准确的控制，如果压力过小就会致使掌子面失去平稳，如果压力过大则会加速钢套筒的变形甚至是破坏，其次对盾构机的姿态控制要非常严格，由于刀盘外廓与钢套筒之间的最短距离是160mm，如果千斤顶的推进稍微有一点疏忽，就会导致刀盘剐蹭到钢套筒，同时致使管片错台等一系列的问题。

2.2 盾构机土仓内易发生喷涌。

钢套筒由于填充砂、泥浆和其自身的密封性，所以盾构机出洞后土仓内还会保持有一定的压力，用来保证端头的稳定性，然而掌子面存在加压的泥砂会致使土压平衡机土仓内发生喷涌的状况，土仓很难保压。但是如果只填砂而不添加泥浆，就没有充足的压力来保证端头的稳定性。

3 盾构钢套筒接收在地铁砂层中的应用

3.1 接收前准备工作。

①及时清理左线洞内淤积的水、冰等堆集的杂质。②要依照设计时的标准高度，再一次测量盾构井底板标准高度、侧墙和端墙的存在位置以及倾斜度、标准段底板的标准高度、标准段侧墙净空、中板底的标准高度。③因为左线接收洞门没有洞门钢环接收方法，所以就要在洞门四周设置整圈厚度为16mm弧形板+10mm橡皮密封，从而在侧墙上进行固定。

3.2 监控量测。

监测点（位移报警器）要在盾构机到达前进行安装，从而能够对盾构进入套筒以后的套筒位移数据进行监测。并能及时剖析钢套筒位移的监测数据，如果变形比较大，就要选择有针对性的措施。

3.3 筒体安装。

在钢套筒开始安装之前，为了能保证从地面上吊下的钢套筒一次安装到位，就先要确定接收井内钢套筒的中心和高度。在钢套筒基底设置找平层的时候，首先按照设计标高浇筑混凝土，其次再进行铺砂防止钢套筒变形，最后在依照设计标高通过垫不同厚度的钢板进行找平。安装钢套筒主体结构完成之后，在进行位移和压力检测装置的安装。

3.4 钢套筒施工。

①套筒安装：首先把过渡连板与传力架1衔接在一起，然后整个吊装都要被下放到端头井内，最后把过渡连板与传力架1向前挪动并且与洞门钢环焊合在一起。接着2/3/4号部件也依照相同的方式来进行装配。②端盖支撑安装：端盖后部是靠方钢及3根φ609钢管来支撑的，其中端盖上部反力架是直接与中板顶住支撑的，下部则采用6根200×200方钢与底板进行支撑的，斜撑是中间采用3根φ609的钢管。确定好钢套筒的位置以后，首先用100t千斤顶向洞门方向顶推，使钢套筒与洞环板顶紧，端盖上下都要布置支撑，对于斜撑与底板预埋件来说必须要焊接坚固，然后还要严格检验焊缝的位置，从而保证不会发生夹渣、虚焊等情况。③钢套筒加固：为避免进入钢套筒后由于套筒侧向力的作用而使盾构产生变形的情况，要认真查验并确定钢套筒与洞门环板焊接是否完成，完成后才能开始对筒体上部支撑及下部支撑的安装施工，每个钢套筒上部的各个辺都是由3道横向来支撑的，它们顶起了中板梁，套筒底部各个辺都由8根横向来支撑的，它们顶起了侧墙和底板的底梁，从而使钢套筒的位移和形变得到了有效的控制。④砂浆基座：在接收过程当中，为了避免盾构机在进入钢套筒后扎头现象的发生，完成对钢套筒的安装以后，要把15cm厚的砂浆浇洒在钢套筒的底层，从而达到垫层的作用，并且能够确保在砂浆垫层进入到洞门内能与加固土体相连接，使盾构机得到支撑，避免因盾构机剐蹭钢套筒底部，而对套筒的稳定性产生一定的影响。⑤通过对洞内管片开孔检查并确认注浆效果之后，还需要通过钢套筒过渡环预留的注浆口进行检查并把钢套筒顶部的阀门打开以确保没有水砂流出。如果注浆确认达到要求，那么就要排空刀盘前方的土体，同时还要把过渡环切除并且还要做到一边切除一边对扇形钢板进行焊接，扇形钢板外环要和预埋钢环焊接牢靠而且内环也要和管片外环紧密贴合。完成扇形板的焊接之后要按照拆除钢套筒后部支撑及端盖→拆除钢套筒及过渡环上半圆→盾构机盾尾与最后一环管片分离→盾构机及桥架拆除→钢套筒及过渡环下半圆拆除的顺序，在钢套筒及盾构机撤除之后要及时施做后浇洞门环梁。

3.5 掘进参数分析。

钢套筒在接收之前要对洞门周围的土体进行加固处理，项目部采用的是三轴搅拌桩+高压旋喷桩+素墙联合支护，盾构机在到达洞门前首先会通过土体加固区，掘出洞门加固区之后然后才进入钢套筒的内部填土区。

3.6 姿态控制。

盾构开始挖掘直径6.52m，钢套筒内径6.8m，盾构允许有14cm的误差，如果姿态不正确的话就有可能顶住钢套筒，使其不能成功的接收。因此为了保证盾构姿态，以便能成功接收采用了以下方法。在盾构接收前100环，要重新审核盾构轴线以及到达段洞門的方位，保证有充足的空间对盾构姿态进行调节。洞门的位置钢套筒安装坡度比较小，盾构需要在破除洞门前进行调平铰接，用以对姿态进行控制。导向系统需要沿轴向延长到钢套筒的后端盖，方便盾构对于钢套筒内姿态的检测。

结束语：综上所述，得出以下结论：1）钢套筒安装应加强过渡环与洞门钢环的焊接质量及钢套筒气密性试验;盾构掘进参数应分阶段细化，并结合钢套筒位移和压力进行调整。2）现场监测数据表明刀盘进入钢套筒时，过渡环位移变化最明显;盾尾进入钢套筒时，地面沉降最大，但均在允许范围内.整体上来说，本工程盾构钢套筒接收在砂层中成功运用。

参考文献

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