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地铁盾构施工钢套筒接收风险防控措施研究

发表时间：2021/5/27 来源：《基层建设》2021年第2期作者：王明江

[导读] 摘要：目前，我国的经济在快速发展，社会在不断进步，地铁盾构接收施工，因接收井周边条件复杂、存在富水层，常出现涌水、涌砂状况，引发地表塌陷，对已成型的盾构隧道、盾构机、地面建筑物及周边环境造成较大安全隐患。

        中铁工程服务有限公司四川成都 610000
        摘要：目前，我国的经济在快速发展，社会在不断进步，地铁盾构接收施工，因接收井周边条件复杂、存在富水层，常出现涌水、涌砂状况，引发地表塌陷，对已成型的盾构隧道、盾构机、地面建筑物及周边环境造成较大安全隐患。文章结合花苑路站盾构钢套筒接收工程实例，对地铁盾构钢套筒接收施工过程中存在的风险进行分析，并提出预防措施，有效降低了钢套筒接收的风险，确保了盾构机的顺利接收。
        关键词：地铁盾构施工；钢套筒；盾构接收
        引言
        盾构施工作为一种相对安全的工法，被越来越多地运用到地铁修建工程。地铁车站多数建设在市区交通要道，修建场地受限。同时，因盾构接收端地质条件复杂、管线迁改困难等问题，导致盾构接收方式受限，对盾构接收工作提出了更高的要求。
        1工程位置
        南宁市轨道交通5号线一期工程（那洪-金桥客运站）施工总承包02标5工区，位于南宁市江南区，施工内容为五一立交站（原旱塘站）~新秀公园站（原新阳路站）盾构区间盾构隧道掘进及附属工程施工，其中左线隧道采用1台直控式泥水盾构机（中铁314#）、右线隧道采用1台泥水/土压双模盾构机（中铁685#）施工。区间盾构自五一立交站大里程端头始发，依次下穿自行车总厂居民楼、新福鞋料市场、五一中路小学、三元小区、地宝小区等居民楼后，到达邕江南岸江滩，穿越邕江后到达中间风井，穿越中间风井后沿明秀西路向北行进到到达新秀公园站接收吊出。
        2地铁盾构施工钢套筒接收风险防控措施
        2.1盾构区间施工设计
        （1）掘进路线设计区间隧道施工拟投入两台盾构机（型号分别为中铁685#、中铁314#）。区间盾构自五一立交站北侧端头（大里程）始发，至新秀公园站南侧端头（小里程）接收吊出；区间左线先始发，右线再始发。（2）隧道结构设计盾构隧道设计为双线圆形隧道，隧道内径为5400mm，外径6000mm，隧道采用预制钢筋砼管片衬砌，管片背后注浆回填。（3）管片设计隧道衬砌管片采用预制钢筋混凝土管片，联络通道位置设置2环特殊衬砌环管片（钢管片）。预制钢筋混凝土管片设计有三种型式，分别为标准环、左转弯环和右转弯环。每环管片采用“3＋2＋1”型式，错缝拼装，弯曲螺栓连接，管片接缝设密封垫沟槽，采用三元乙丙橡胶弹性密封垫止水。钢管片为标准环，采用Q345型钢，M24螺栓连接，通缝拼装。钢筋混凝土管片内径为5400mm，外径6000mm，厚300mm，宽1500mm，转弯环楔形量为38mm。混凝土强度等级C50，抗渗等级P12，外侧主机保护层厚度50mm，内侧主筋保护层厚度40mm。
        2.2复合地层掘进
        因区间地质复杂，地层变化较快，盾构掘进地层多为复合地层，如何确保复合地层施工中作业安全是本工程施工重点。根据区间平纵设计文件及地质详勘、补勘报告揭示，区间隧道所处地层多为粉土/粉细砂、圆砾/粉土、圆砾/泥岩等复合地层，根据南宁地区类似地层施工情况，复合地层中易出现刀具偏磨、姿态控制困难、管片上浮量大等问题，且圆砾/泥岩复合地层施工中，极易出现刀盘结饼、渣土滞排等现象，根据南宁3号线施工情况，圆砾地层可能存在大块砾石，堵塞出路等情况，因此施工中如何制定措施确保复合地层施工安全是本工程的重点。

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应对措施：（1）盾构机进场前针对刀盘、刀具进行耐磨性处理，以缓解复合地层刀具磨损情况；（2）复合地层施工中，刀盘滚动角控制在±20，当滚动角超限后，立即切换刀盘转向，减少刀具的偏磨现象；（3）复合地层施工中水平姿态控制在±20mm，垂直姿态根据管片上浮情况进行判断，暂定为-40~-20mm，当姿态超过控制范围后，需及时进行姿态回纠，水平姿态回纠每环不大于6mm，垂直姿态回纠每环不大于4mm；（4）测量组根据规范要求及时对成型隧道管片进行复测，当发现上浮量超过40mm时，及时对盾尾后4~6环管片进行二次补注浆作业，以控制管片上浮；（5）针对复合地层中管片上浮，可通过调整砂浆配合比、减少砂浆胶凝时间，优化同步砂浆的注入方式等措施，以控制管片上浮；（6）针对圆砾/泥岩复合地层施工中刀盘结饼、渣土滞排等现象，在盾构机选型及针对性改造时制定相关措施，如盾构机采用直控式、减少渣土在泥水仓内滞留时间，增加刀盘中心冲刷系统及牛腿冲刷等措施。（7）泥浆性能指标管理。施工中加强对泥浆性能指标日常监测，当发现泥浆性能超过设定指标后，需立即进行废浆处理，确保泥浆性能满足复合地层施工需求。（8）结合南宁3号线青市区间采石箱改造情况，区间两台盾构机采石箱均增加搅拌叶片，避免大块砾石堵塞出浆管路，并对存在的大块砾石及时进行人工清理。
        2.3邕江段施工
        邕江段施工隧道埋深较浅，水头压力较高，如何确保隧道下穿防护堤及邕江段施工安全是本工程施工重点。根据设计文件、地勘报告及施工调查，区间隧道在里程CK8+925（447环）下穿江南岸防护堤，在里程CK9+560（870环）下穿江北岸防护堤，防护堤均采用C10毛石混凝土结构，并采用粘土填筑，隧道埋深32m~36m，地层为泥质粉砂岩及粉砂质泥岩地层，具有一定的透水性；区间邕江段施工长度约400m，隧道埋深最浅为9m，水位最高为13m，隧道所处地层为全断面泥岩，易出现刀盘结饼、渣土滞排的现象，导致泥水仓顶部压力波动较大，增大覆土被击穿、盾尾漏浆等风险，如何确保下穿防护堤及邕江段施工安全是本工程施工的重点。应对措施：（1）施工前提前对邕江段进行补勘及地形扫描作业，详细了解邕江段施工地层情况；（2）通过查阅档案馆、河堤管理处及相关产权单位调查防护堤结构情况，及周边是否存在抗滑桩等不明结构；（3）详细了解详勘及补勘孔位封孔效果，避免施工中因勘察孔位封孔效果不良好造成压力外泄等情况；（4）施工前编制下穿防护堤及邕江段施工安全专项施工方案，经专家论证后实施；（5）施工前严格按照公司或地方相关规定或管理办法进行施工前条件验收工作；（6）施工前制定不同掘进段参数控制，如推力不大于2800t、扭矩不大于3200KNm、泥水仓仓压波动不大于0.2bar等，实际施工中根据参数、出渣及洞内监测情况等优化参数，并根据监测成果及成型隧道数据适时进行二次补注浆加固；（7）泥岩地层中控制刀片结饼措施同复合地层施工措施。（8）邕江段施工期间密切关注邕江水位变化情况，并安排专人24h巡守邕江江面，及时优化泥水仓压力，避免造成覆土击穿，增大邕江段施工风险；（9）邕江段施工期间，加强盾尾油脂注入管理，如控制盾尾油脂注入方式、注入压力、注入量等，避免出现盾尾漏浆等现象；（10）日常施工中加强对管片拼装区域清理、管片拼装质量检查及盾构姿态等控制，避免异物拖入盾尾造成钢丝刷损坏，增大盾尾漏浆等风险。
        结语
        该工程通过采取以上各项措施，在场地条件受限情况下，有效降低了盾构接收过程中的风险。在盾构接收过程中，未出现轴线偏差、钢套筒位移、洞门涌水涌砂等险情。接收端地表下沉量最大为11mm，取得了良好的盾构接收效果。
        参考文献
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        [3]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.
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