淺談在運營地鐵車站采用鋼套筒接收盾構(gòu)機技術(shù)

韓鳳江

摘 要：在地鐵工程盾構(gòu)法區(qū)間隧道施工中，盾構(gòu)始發(fā)和接收是整個工程中的關(guān)鍵工序，也是難度最大、風(fēng)險最高的環(huán)節(jié)。由于盾構(gòu)進入到達接收洞口前難以建立起土壓以平衡開挖面的土壓和水壓，目前只有兩種比較有效的方法，一種是傳統(tǒng)的水土進洞，另外一種是采用鋼套筒法。文章通過昆明地鐵1號線支線春融街站～市政府站區(qū)間在運營春融街地鐵站采用鋼套筒接收工藝，確保了盾構(gòu)機順利接收和1號線春融街運營安全。文章詳述這種工法的技術(shù)原理、組裝流程、接收工藝。

關(guān)鍵詞：運營車站；鋼套筒；盾構(gòu)接收

1 概況

昆明軌道交通1號線支線春融街站～市政府站區(qū)間采用2臺土壓平衡盾構(gòu)機，左右線并行掘進，由市政府站站西端始發(fā)，到達運營的春融街站后，由預(yù)留的2個盾構(gòu)井接收并調(diào)出。

設(shè)計的春融街站～市政府站區(qū)間左右線在春融街站南端頭接收位置均距離既有線較近，其中左線最小凈距3.8m。根據(jù)首期工程春融街站在該盾構(gòu)端頭井頂板埋深約6m，地下含水豐富，常規(guī)加固措施難以滿足施工要求，更難以保證運營線安全，為此經(jīng)相關(guān)單位共同研討，將盾構(gòu)機接收調(diào)整為鋼套筒接收。

2 鋼套筒接收方案

在盾構(gòu)機到達端頭不具備加固條件或加固條件不能滿足盾構(gòu)接收條件時，使用鋼套筒接收機。為保證1號線運營線的結(jié)構(gòu)安全及運營正常，春融街站南端頭盾構(gòu)接收端采用旋噴樁+鉆孔素咬合樁+鋼套筒接收方案。

2.1 接收端頭加固設(shè)計

接收端頭加固采用旋挖咬合樁+旋噴樁，咬合樁為φ1000@800mm

布置，在端頭設(shè)置3排，成孔后采用C5水下混凝土灌注，待灌注至加固標(biāo)高后，空樁部分采用灌砂注漿密室；咬合樁成孔時采用“隔三跳一”的方式打孔，在車站圍護結(jié)構(gòu)與咬合樁之間施工單排三重管旋噴樁，旋噴樁為為φ800@600mm，旋噴樁水泥摻量為25%～40%，經(jīng)加固的土體有很好的均質(zhì)性、自立性，其28d無側(cè)限抗壓強不小于1MPa，滲透系數(shù)不應(yīng)大于10-7cm/sec，抽驗標(biāo)準(zhǔn)為檢驗數(shù)量不小于樁總數(shù)的1%，且不少于3點。

加固范圍立面為隧道結(jié)構(gòu)上下各3m，加固長度：右線平面位置為隧道結(jié)構(gòu)東側(cè)2.2m，西側(cè)3m；左線平面位置為隧道結(jié)構(gòu)東西各3m；加固寬度：為春融街站圍護墻以南3.2m。

2.2 接收筒

盾構(gòu)接收筒主要用于輔助盾構(gòu)到達接收，整個裝置設(shè)計一端開口與洞門鋼環(huán)連接，另外一段全封閉的容器。鋼套筒內(nèi)在盾構(gòu)到達之前要進行填料。鋼套筒結(jié)構(gòu)主要有筒體、后端蓋、反力架及支撐等。見下圖。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)及措施

區(qū)間隧道盾構(gòu)到達端頭近鄰既有線，隧道埋深較深，需對到達前水文地質(zhì)情況調(diào)查清楚，制定針對性措施。特別是對既有線影響要控制到最小，過程中必須按照經(jīng)專家評審后方案實施。

3.1 關(guān)鍵施工準(zhǔn)備工作

盾構(gòu)機鋼套筒輔助接收工法增設(shè)了鋼套筒，對應(yīng)的工序較繁雜，關(guān)鍵技術(shù)卡控主要有：鋼套筒安裝、洞門地連墻混凝土鑿除、鋼套筒填料及檢驗；盾構(gòu)機掘進穿越加固區(qū)（素混凝土樁加固區(qū)+旋噴樁加固區(qū)）進入鋼套筒，盾構(gòu)機到達后鋼套筒拆解的安全保障措施。

（1）鋼套筒定位安裝

a.確保車站端頭井底板平整，防止因底板標(biāo)高偏差過大引發(fā)鋼套筒受力不均。

b.根據(jù)洞門實際中心進行測量放樣，確定好鋼筒安裝位置。

c.過渡環(huán)在地面組裝、加固，整體吊裝，安裝。

d.洞門鋼環(huán)與過渡環(huán)連接位置力求保證密封良好，采用焊接方式；鋼套筒的過渡連接板與預(yù)埋鋼鋼環(huán)相接觸后，要檢查兩個平面是否全部貼緊。

e.在地面把三節(jié)鋼套筒下半段拼裝緊固好，尤其是底部連接螺栓力求一次緊固到位。然后進行整體起吊，安裝就位后，同樣將三段上半部分連接緊固，吊裝。

f.反力架安裝要求鋼管斜撐在底板預(yù)埋件上，施加合適的預(yù)應(yīng)力。

（2）接收筒主要檢驗項目

一是接收筒圓度，二是接收筒的滲漏情況。

滲漏檢測：在安裝鋼套筒內(nèi)部未填料前從水孔加水，至加滿水檢查，直至壓力穩(wěn)定且并未發(fā)現(xiàn)有漏點時方可確認鋼套筒的密封性。

（3）鋼套筒內(nèi)填料及檢驗

盾構(gòu)機到達鋼套筒后模擬在黏土及粉土中掘進。鋼套筒當(dāng)檢查完畢后，向鋼套筒內(nèi)填料，主要是填黏土及粉土，并對土體進行改良，增強土體的流動性。填料工序作為順利接收的重要保證。填料在回填飽滿后要進行滲漏、加壓和位移的再次監(jiān)測。主要包括以下內(nèi)容：

a.填料密實度要高，易于掘進、螺旋機輸送及皮帶機運輸。若填料不夠密實會導(dǎo)致內(nèi)外壓力失衡，造成水土流失。

b.在加壓過程如果發(fā)現(xiàn)有滲漏或者連接有缺陷的情況，必須馬上進行泄壓，及時處理。維修后必須再次進行檢驗，檢驗合格后方可投入使用。

3.2 盾構(gòu)穿越加固區(qū)及進入接收筒施工

（1）進入加固區(qū)前

掘進速度和土倉壓力與正常段掘進一樣，按常規(guī)控制， 土倉壓力根據(jù)隧道實際埋深進行調(diào)整，避免地層中推進時壓力有較大的波動，掘進速度稍減慢，由原來正常段的30～60mm/min減至15～30mm/min。進入加固區(qū)前，進行剩余洞門破除。

（2）加固區(qū)內(nèi)掘進

盾構(gòu)機進入加固土體后，推力控制在800～1500t，盾構(gòu)在加固區(qū)內(nèi)掘進速度一般為5～10mm/min，應(yīng)在密切監(jiān)控地表和洞口的情況下逐步減少壓力，隨著盾構(gòu)掘進盡可能降低土壓力直至為0，在洞門破除施工期間，對盾尾后續(xù)管片進行雙液注漿，形成止水環(huán)箍，阻斷原狀土體與加固體的來水通道，并在注漿完成后兩小時后通過盾構(gòu)機徑向注漿孔觀察加固土體是否有涌水、涌砂現(xiàn)象，如沒有出現(xiàn)涌水、涌砂現(xiàn)象則恢復(fù)接收施工；如出現(xiàn)涌水、涌砂現(xiàn)象則通過盾尾管片開孔壓注油溶性聚氨酯，阻斷后續(xù)來水，確保盾構(gòu)機刀盤脫出洞門鋼環(huán)的安全性。

隨后掘進過程中，每一環(huán)施工完成立即進行盾尾后續(xù)管片的二次注漿，以確保盾構(gòu)后續(xù)來水通道隔斷。

（3）盾構(gòu)刀盤進入鋼套筒內(nèi)

洞門破除完成后，刀盤進入鋼套筒以后，盾構(gòu)機進行正常掘進，并且確保土壓和出土量。

3.3 鋼套筒拆解及對應(yīng)安全保證措施

盾構(gòu)進入鋼套筒制定里程后，由于盾構(gòu)機在鋼套筒內(nèi)，盾尾已經(jīng)脫離了洞門鋼環(huán)，最后一環(huán)管片與鋼環(huán)及盾構(gòu)開挖直徑間隙是否已經(jīng)封堵完好至關(guān)重要。因此該部位處理措施尤為關(guān)鍵：通過車站側(cè)墻上預(yù)留的注漿管、特殊管片上預(yù)留的注漿孔的球閥，觀察出水量，若水量較大，則繼續(xù)通過預(yù)留注漿管、注漿孔注漿，直至打開球閥無水流出后，方可拆解鋼套筒和盾構(gòu)機，清理鋼套筒內(nèi)的回填料，并吊出轉(zhuǎn)場。

4 工法優(yōu)缺點

4.1 優(yōu)點

（1）適應(yīng)范圍廣

鋼套筒輔助盾構(gòu)接收基本適應(yīng)于大多數(shù)地層，尤其是在有限的施工條件下，現(xiàn)場能夠滿足鋼套筒安裝要求的場地便可以施工。

（2）可以多次利用

鋼套筒結(jié)構(gòu)由鋼模塊組成，組裝拆卸便利，易于多次使用。首次加工制作費用較高，經(jīng)過多次倒用可以節(jié)省端頭加固管線遷改費用，經(jīng)濟效益較好。

（3）安全性高

由于鋼套筒接收為盾構(gòu)帶壓接收，比傳統(tǒng)的接收更易控制其風(fēng)險，尤其對水土流失控制較好，特別適用于對環(huán)境保護要求高的施工地方，更安全有效提高盾構(gòu)接收安全性。

4.2缺點

（1）出洞操作困難

傳統(tǒng)的盾構(gòu)接收在盾構(gòu)機刀盤露出后可以直觀的進行測量和判斷下一步盾構(gòu)走向，鋼套筒直接連接洞門鋼環(huán)形成一個封閉體，對盾構(gòu)機接收制造了很多限制，因此對盾構(gòu)姿態(tài)及測量的精度要求極高。

（2）運輸及保管困難

鋼套筒是一個直徑6900mm，長10500mm圓柱體，即使拆分為單塊也叫龐大，運輸上存在一定困難，保管上也很占地方。單塊拆分后容易變形，會對下次組裝帶來一定的困難。

（3）費用高

鋼套筒制作安裝費用在100萬左右，加上運輸保管費用整體較高。

5 結(jié)論與建議

鋼套筒接收工法使用范圍廣，尤其適用于對周邊環(huán)境保護要求高的施工場地。昆明地鐵呈貢支線二工區(qū)春融街站～市政府站區(qū)間成功的應(yīng)用了該工法，保證了既有線的安全。鋼套筒接收工法還有一薄弱環(huán)節(jié)，就是在鋼套筒填料之前進行洞門破除工序，該工序需要進行一定的端頭加固，在條件允許的情況下，圍護結(jié)構(gòu)采用玻璃纖維筋，盾構(gòu)機刀盤配置滾刀，可切割強度較高的混凝土，規(guī)避洞門破除過程中造成水土流失的風(fēng)險。

參考文獻

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