徐泉
南通市建设安全生产监督站 江苏南通 226001
摘要：
随着我国经济迅速发展，近年来国内较多城市都开始新建城市轨道交通工程，我国幅员辽阔，面对差异化的地质情况，为了确保国民财产和人生安全，钢套筒接收辅助措施有针对性的得到广泛应用，能够大大降低施工风险和损失，也成为目前安全防范工作的有力保障。
关键词：盾构接收 钢套筒 加固安装
引言
在地铁盾构法隧道施工过程中，始发和接收是风险较大的关键环节之一。其主要风险在于洞门围护结构凿除后，可能会引起洞门周边土体坍塌，且在高富水地层中更易发生涌水、涌砂现象，严重影响盾构正常接收工作，危及地面周围建筑物及管线安全。本文通过对工程实际应用的工艺总结，详细介绍了钢套筒辅助接收流程控制技术，解决了接收端地质条件复杂，临近城市高危建（构）筑物、地下管线密集，且不能采取主动降水时，如何按程序流程组装钢套筒辅助接收达到土压平衡，确保盾构机安全接收工作。
一、工程概况
南通城市轨道交通1号线一期土建施工04标一工区主要包含两站两区间，工程敷设于城市主干道工农路正下方，其中盾构区间为中级法院站～青年路站～虹桥路站区间，4次接收工作均在青年路站1号线南北端头进行，且均采用钢套筒辅助，目前均已经顺利完成，青年路站南、北端头盾构接收洞门处为透水层，穿越土体主要为③-1粉砂夹砂质粉土、③-2粉砂，隧道顶部覆土埋深约11.236m，平面位置如下图1-1所示：
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图1-1 区间平面位置示意图
二、钢套筒辅助接收工作原理
钢套筒密闭接收施工技术具有安全可靠、绿色环保、节约成本等特点，对于富水砂层地质条件较差的盾构接收施工尤为适用，钢套筒密闭接收施工技术采用模拟地层，将钢套筒拼装完成后与洞门钢环焊接形成一个密闭空间，在钢套筒内填充砂浆或隧道掘进过程中产生的渣土等材料与掌子面保持套筒内部的水土压力与隧道埋深位置的水土压力平衡原理，防止盾构接收过程中出现涌水涌砂，使盾构机安全顺利的进洞。
图2-1 盾构钢套筒接收安装整体示意图
三、钢套筒简介
盾构接收钢套筒是一端开口的桶形状结构，整个钢套筒总长为10500mm，由1个过渡连接环、3个筒体、1个后端盖、3根立柱以及左、右工字钢支撑等部分组成。
（1）筒体，筒体部分长10000mm，直径（内径）6800mm，分三段，每段又分为上下两半圆，单段最重不超过13吨。筒体材料用20mm厚的钢板，每段筒体外周焊接纵、环向筋板以保证筒体刚度，筋板厚20mm，高100mm，间隔约550*600mm。每段筒体的端头和上下两半圆接合面均焊接圆法兰，法兰用40mm厚的板，上下两半圆以及两段筒体之间均采用M30、8.8级螺栓连接，中间加8mm厚橡胶垫。在筒体底部制作底部框架，底部框架分四件制作。底部框架承力板用20mm板，筋板用20mm板。框架与下部筒体焊接连成一体，焊接时托架复板先与筒体焊接，再焊接横向筋板，底部框架与车站底板预埋件焊接。
（2）钢套筒前筒体两侧安装侧门（用于材料周转、清渣口），侧面分别设置直径450mm的圆形口，用于破洞门时的清渣。
（3）钢套筒底部框架（具备整体平移、顶升功能），钢套筒中心到底部的距离为3700mm。
（4）过渡连接环，在原洞门环梁预埋板的基础上，钢套筒与洞门环板之间设一过渡连接板（厚度为20mm），过渡连接板的长度可以根据盾构接收井的长度进行调整，这里过渡环的长度设置为500mm，洞门环板与过渡连接板采用烧焊连接。在过渡连接板2、4、8、10点（钟表点位）位置有4个观测孔（带球阀），用于检查洞门密封质量。
（5）钢套筒后端盖为平面盖，材料用30mm厚的Q235A钢板，平面环板加焊4道厚30mm、高500mm的钢板筋板，井字形焊接在后端盖上。
（6）进料口和注排浆管，筒体中部右上角设置600×600进料口，在每段钢套筒底部预留三个2寸带球阀注排浆管，共6个等间距布置，一旦盾构机有栽头趋势头，即可在下部注双液浆回顶。
四、钢套筒接收施工流程
盾构机接收施工是指从盾构机到达接收洞门之前50m盾构机贯通区间隧道进入车站接收井钢套筒的整个施工过程。其中钢套筒辅助接收工作施工流程如下图4-1所示：
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（一）钢套筒质量外观检查
本标段钢套筒为根据盾构机盾体自身尺寸在专业钢构件厂量身定做，运到现场后需要检验其产品合格证、质量验收报告、检测证明、构配件清单及安装说明书等文件，钢套筒自身加固强度及固定性一定要满足套筒接收的高压要求，不能出现变形、位移等情况。
（二）钢套筒下井安装
（1）主体部分连接
1）在开始安装钢套筒之前，首先在接收井内确定线路中心线，钢套筒定位时，要求钢套筒中心线与隧道线路中心线两条控制线重合。
2）在地面组装好钢套筒的传力架1，并把过渡连接板与传力架1连接好，整体下放到端头井内，使钢套筒的中心与事先确定好的线路中心线重合，向前移动过渡连板与传力架1并与洞门钢环焊接。
3）在地面组装好钢套筒的传力架2，下放到端头井内，使钢套筒的中心与事先确定好的线路中心线重合，向后移动传力架2并与传力架1连接。
4）在地面组装好钢套筒的传力架3，下放到端头井内，使钢套筒的中心与事先确定好的线路中心线重合，向前移动传力架3并与传力架2连接。连接后的钢套筒如下图4-2所示：
5）钢套筒安装完成后，对筒体位置进行复测，检查与盾构机到达的中心线是否重合。
6）两段传力架放好橡胶密封垫后，拧紧连接螺栓，连接部位密封均采用8mm橡胶垫密封。
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（四）底部砂浆基座浇筑
在钢套筒底部60°范围内浇筑15cm厚的C20砂浆基座，并保证砂浆基座伸入洞门内与加固土体相接，防止刀盘出加固体时栽头以及刀盘与钢套筒的直接接触对钢套筒造成磨损和破坏。如下图4-4所示：
（五）钢套筒密封性检测
钢套筒组装完成后，从加水孔向钢套筒内加水，加满水后，对各个连接部分进行检查，包括洞门连接板、钢套筒环向与纵向连接位置、钢套筒与反力架的连接处有无漏水，检查压力值，若在4-6小时内，压力保持在0.18Mpa上，则可满足钢套筒接收要求，如果小于0.18Mpa，找出漏气部分，检查并修复其密封质量，然后再次进行试压，直至满足试压要求。如下图4-5所示：
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图4-4 钢套筒底部砂浆基座浇筑示意图 图4-5 压力表安装密封性检测示意图
（六）钢套筒内加注填料
钢套筒在检查完毕后，向钢套筒内填料，填料采用砂与水混合砂浆或隧道掘进过程中产生的渣土等物料，主要目的是模拟盾构正常推进过程中的土压平衡原理，为了将填料顺利输送至钢套筒内，地面设置一个漏斗从地面引一条Φ300mm的输送管道至钢套筒上进行连接，将填料均匀从漏斗输送至钢套筒内，直至填注到地面漏斗下料口处为止。
（七）钢套筒封闭盾构接收
计算控制好盾构机刀盘里程，刀盘进入钢套筒以后，土压控制在1.2～1.5bar、出土量控制在38方（1.2米管片），待管片拼装完成后，将盾构机推到合适位置后停机，及时对后三环管片进行二次注浆并形成封闭环，待检查没有渗漏后对钢套筒泄压，盾构机完成钢套筒接收，然后再进行钢套筒、工作环和盾构机的拆除，下步转入拆除吊装阶段。
在推进过程中，需要注意以下事项：
1）参数设置：推速≦15mm/min；推力≦8000KN，视实际推力大小，以不超过此值为原则；在钢套筒内掘进以管片拼装模式掘进。盾构机在钢套筒内掘进过程中，要确保与外界联系，密切观察钢套筒顶部的情况，一旦发现变形量超量或有渗漏时，必须立即停止掘进，及时采取补救措施。
2）根据钢套筒顶部安装的压力表的读数，及时调整推进压力，避免推进压力过大，对钢套筒密封处出现渗漏状况，当压力过大时，打开钢套筒后板盖上的排浆口，进行卸压。
3）进钢套筒时姿态控制：必须以实际测量的钢套筒安装中心线为准控制盾构机姿态，要求中心线偏差控制在±2cm之内，盾构机在进入钢套筒内之后，要注意姿态控制。
4)从管片上预留的注浆孔向管片外侧注双液浆，及时施做环箍，有效封堵开挖土体与管片外壳之间渗漏通道，防止盾尾后的水进入盾尾前方，双液浆的配合比为：水玻璃：水泥浆=1:1.15，水泥浆配合比为：1:1，注浆压力为0.3Mpa以内。
5）盾构机筒体推到位置并完成洞门密封后，在刀盘不转情况下，出空舱内回填物。
6）打开钢套筒底部的排浆管，排出剩余的浆液，并检查筒体的漏浆情况。在洞门双液浆凝固后，开始拆除工作环和钢套筒。
五、总结
本文通过讲解封闭条件下钢套筒辅助接收工艺，重点在控制盾构姿态必须与钢套筒安装好以后轴线一致、钢套筒组装连接、钢套筒内密封性等施工工序流程，若能按照以上控制要点和流程采用钢套筒辅助接收，特别是在软土地层和不能采取主动降水等区域盾构接收能够有效地规避盾构接收过程中涌水、涌砂的风险，保障了盾构的安全接收，取得了良好的施工效果。
参考文献
[1] 逯建栋.盾构到达钢套筒接收施工技术［J］广东土木与建筑，2011( 10) : 45-47．
[2] 贺卫国.盾构在地面局部封闭条件下钢套筒接收技术［J］施工技术，2015，44（17）：109-112.