富水圓礫層盾構(gòu)密閉套筒接收技術(shù)

郭洋 張永煥

中國建筑第八工程局軌道交通分公司

富水圓礫層盾構(gòu)密閉套筒接收技術(shù)

郭洋 張永煥

中國建筑第八工程局軌道交通分公司

針對圓礫層含水量大，注漿效果差等特點，采用密閉鋼套筒接收技術(shù)保證施工安全。從鋼套筒的設(shè)計加工、鋼套筒的現(xiàn)場安裝、盾構(gòu)接收段的的掘進等方面對鋼套筒接收技術(shù)進行了設(shè)計研究，同時對鋼套筒接收關(guān)鍵技術(shù)進行了詳盡論述，主要包括確定合理的盾構(gòu)接收段掘進參數(shù)、鋼套筒各部件安裝技術(shù)分析、質(zhì)量控制等。

隧道工程；盾構(gòu)；富水圓礫層；密閉套筒接收；施工技術(shù)

1 密閉套筒盾構(gòu)接收概述

密閉套筒盾構(gòu)接收指的是在洞門外，將洞門預埋鋼環(huán)與特制的鋼套筒連接，安裝完鋼套筒后在鋼套筒內(nèi)回填砂土壓實，接收鋼套筒內(nèi)預加一定壓力，與土倉切口壓力相同，盾構(gòu)機正常掘進至密閉套筒內(nèi)，在盾尾處二次注漿，待漿液凝固后，再對盾構(gòu)機及鋼套筒進行拆解，完成盾構(gòu)接收施工。

2 密閉套筒的設(shè)計制作

2.1 筒體

筒體分三部分與一個后端蓋，每部分又分為上下兩塊，主要材料為Q235B鋼板厚度16mm和25mm厚的筋板鋼板和100*100方鋼組成，為保證密閉套筒的強度及剛度，套筒每部分均焊有環(huán)、縱向筋板形成網(wǎng)狀，另外用4道鋼板作為鋼板筋板成井字形焊接在后端蓋上，每部分的上下兩塊及與后端蓋間均采用螺栓連接，螺栓尺寸為M30強度不小于8.8級，為保證密封性中間連接處墊加厚橡膠墊。

2.2 進料口

為了滿足盾構(gòu)接收需求，鋼套筒上預留三個下料口，平均每節(jié)套筒各一個。

2.3 排漿孔及泄料閘門

后端蓋平面板處預留一個排漿孔（帶球閥的注漿管）和一個泄料閘門。鋼套筒內(nèi)殘留的回填料及洞門破除的渣土，均從泄料閘運出。

2.4 壓力表

在后端蓋平面板設(shè)置1個壓力表。

3 密閉套筒的安裝

3.1 筒體部分的安裝

(1）密閉套筒安裝之前，在接收井確定線路中心線，密閉套筒定位時，要求線路中心線與筒體中心線兩條控制線重合。

(2)在地面組裝密閉套筒的傳力架1，并把過渡連板與傳力架1連接好，將連接好的整體吊裝到接收井內(nèi)，確保線路中心筒體中心重合，向洞門移動傳力架1與連接板，并與預埋鋼環(huán)焊接。然后依次完成傳力架2～4的下井連接。

(3)密閉套筒安裝完成后，復測筒體的中心線，查驗與盾構(gòu)接收的線路中心線是否重合。

(4)傳力架連接部位采用8mm橡膠墊密封進行密封。

3.2 后端蓋的安裝

筒體與后端蓋間用8㎜厚的橡膠板密封，后端蓋與筒體采用用法蘭連接，并用M30螺栓（8.8級）緊固。

3.3 支撐的安裝

支撐的安裝采用類似盾構(gòu)始發(fā)反力架支撐的安裝方式，反力架用9根609鋼管做支撐，支撐前端與鋼套筒后端蓋連接，支撐后端上部6根與車站底板連接，下部3根支撐直接頂在車站主體。支撐安裝就位后，為消除筒體、反力架、支撐的安裝空隙，用千斤頂密閉套筒安裝后的整體千斤頂宜采用400t推力。在此過程中注意檢查焊縫是否松動，連接螺栓是否松動。

完成后，檢查各部連接處,對每一處聯(lián)結(jié)安裝的地方進行檢驗,確保其連接的完好性,尤其是對于鋼套筒的上下半圓和節(jié)與節(jié)部分之間聯(lián)結(jié)的檢查,還要檢查過渡連接板與洞門環(huán)板之間的焊接,看是否存在著點焊或浮焊，發(fā)現(xiàn)有隱患，要及時處理。

檢查確認后，安裝鋼套筒與接收井結(jié)構(gòu)的支撐。根據(jù)實際尺寸及現(xiàn)場情況每邊設(shè)置橫向支撐不少于4到，頂?shù)浇邮站Y(jié)構(gòu)梁上。

支撐安裝完成后，檢查每道支撐的牢固性。并再次查驗筒體中心線與盾構(gòu)接收的線路中心線是否重合。

3.4 檢查密封性

密閉套筒安裝完成后需檢查其密封性，一般在筒體內(nèi)壓水進行密封性試驗，水壓一般為0.2MPa，密封合格條件為12h內(nèi)壓力保持在0.15MPa以上。如果不滿足要求，排查出密封不嚴部分，進行修復，然后再次壓水試驗，反復試驗直至滿足密封要求。

3.5 砂漿基座

在密閉套筒底部60°范圍內(nèi)澆筑C20的混凝土或鋪碎石作為接收的砂漿基座，并保證砂漿基座伸入洞門內(nèi)與地連墻相接，以保證刀盤出加固體時不栽頭。

4 盾構(gòu)機到達掘進

4.1 施工準備工作

(1)盾構(gòu)接收施工前，復核現(xiàn)場的控制點，在最后50環(huán)掘進前，進行定向測量機聯(lián)系測量，保證盾構(gòu)推進軸線，確保盾構(gòu)機安全進入密閉套筒內(nèi)。

(2)盾構(gòu)機在最后50環(huán)的掘進過程中，根據(jù)聯(lián)系測量機定向測量的數(shù)據(jù)，有計劃地糾偏掘進，糾偏遵循“少糾偏、勤糾偏”的原則，每次糾偏量不得大于4mm。

(3)現(xiàn)場提前準備好兩環(huán)轉(zhuǎn)彎環(huán)管片，用于盾構(gòu)接收過程中及時糾偏。

4.2 盾構(gòu)接收段掘進

盾構(gòu)接收段掘進分三個階段。

第一階段：到達圍護結(jié)構(gòu)前的掘進。

(1)嚴格按照制定的參數(shù)進行盾構(gòu)掘進，避免刀盤切入圍護結(jié)構(gòu)過快，造成同步注漿分部不均，后期無法通過二次補漿形成封閉。

(2)及時加注泡沫及膨潤土等改良渣土，確保出渣順暢。

(3)二次補漿時控制好注漿壓力、注漿量等注漿參數(shù)，避免注漿參數(shù)不當注漿時間過長，造成盾尾固結(jié)。

(4)根據(jù)實際拼裝情況，均勻采用每環(huán)管片上的吊裝孔，確保二次補漿均勻。

第二階段：破除圍護結(jié)構(gòu)。

(1)嚴格按照制定的參數(shù)進行盾構(gòu)掘進，及時加注泡沫及膨潤土等改良渣土，避免扭矩過大，影響接收井主體結(jié)構(gòu)。

(2)通過加氣及土倉內(nèi)預留土保證土倉壓力穩(wěn)定，避免土倉壓力波動造成盾構(gòu)姿態(tài)偏差。

(3)及時檢查盾尾情況，保證盾尾油脂的注入量，避免盾尾漏漿。

(4)及時二次注漿形成環(huán)箍，防止?jié)B漏。第三階段：盾構(gòu)進入密閉套筒的掘進

(1)時刻監(jiān)控筒體頂部的壓力表的讀數(shù)，及時調(diào)整盾構(gòu)推力，避免推力過大，影響套筒密封性，如果壓力持續(xù)過大，可打開排漿孔，進行泄壓。

(2)接收過程中盾構(gòu)姿態(tài)控制：盾構(gòu)進入密閉套筒內(nèi)嚴格根據(jù)套筒安裝的中心線來控制姿態(tài)，允許偏差為2mm以內(nèi)。

(3)二次注漿從每環(huán)管片上部預留的注漿孔注入左右交替選擇注漿孔，及時采用雙液漿施做封閉環(huán)。注漿壓力不大于0.3MPa，水泥漿水灰比為1:1，水玻璃與漿液比為1:1.15。

(4)接收過程中需加大測量頻率，保證盾構(gòu)姿態(tài)準確及接收井結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，現(xiàn)場安排人員24小時值班監(jiān)控密閉套筒的的變形及穩(wěn)定情況，如有異常情況及時停機。

5 質(zhì)量控制

5.1 洞門封水環(huán)的注漿及檢測

注漿封堵：在盾構(gòu)接收過程中，盾尾通過洞門每環(huán)均需二次注漿，嚴格控制注漿量及注漿壓力，時刻檢查筒體變形情況及是否漏漿，注漿是否飽滿除打開觀測孔檢查外還可在漿液中添加顏料并轉(zhuǎn)動刀盤出土如果出的渣土中有有色漿液即可判定套筒內(nèi)已注漿飽滿。

5.2 鋼套筒變形監(jiān)測

在密封性檢測前，需在洞門與套筒的連接板處設(shè)置應變片，在筒體表面安裝千分表，在推進過程中，當發(fā)現(xiàn)位移過大或應變超標時，需立即停止掘進，泄掉筒內(nèi)壓力，分析原因采取有效措施后方可恢復掘進。根據(jù)設(shè)計計算，位移量控制要求最嚴格的為洞門連接板處和后端蓋中心位置，這兩處受推進影響最大，接收過程中必須監(jiān)測其變形情況，允許變形量最大值為5mm。

6 結(jié)束語

盾構(gòu)接收是盾構(gòu)施工的重大風險源，套筒接收作為關(guān)鍵環(huán)節(jié)，必須做到以下幾點

(1)密閉套筒安裝完成后需檢查其密封性，一般在筒體內(nèi)壓水進行密封性試驗，水壓一般為0.2MPa，密封合格條件為12h內(nèi)壓力保持在0.15MPa以上。

(2)套筒位移及變形監(jiān)測，在套筒過渡連接板、后蓋橢球體的中心圓點位置、反力架位置安裝千分表，當千分表讀數(shù)顯示位移過大或應變超標，需立即停止掘進，泄掉筒內(nèi)壓力，分析原因采取有效措施后方可恢復掘進。

(3)洞門密封措施，在盾構(gòu)接收過程中，盾尾通過洞門每環(huán)均需二次注漿，注漿漿液為雙液漿，停機后繼續(xù)對盾尾處管片進行注漿，注漿過程中檢查密閉套筒是否有形變或者漏漿情況，如有異常可適當降低推進速度，調(diào)整土倉壓力，拆除套筒前需打開觀測孔檢查注漿情況，注漿飽滿無水后方可拆除套筒。

(4)套筒預加壓力，通過液壓泵站對套筒內(nèi)預加壓力，壓力與土倉壓力相同。