郭洋 张永焕

中国建筑第八工程局轨道交通分公司

富水圆砾层盾构密闭套筒接收技术

郭洋 张永焕

中国建筑第八工程局轨道交通分公司

针对圆砾层含水量大，注浆效果差等特点，采用密闭钢套筒接收技术保证施工安全。从钢套筒的设计加工、钢套筒的现场安装、盾构接收段的的掘进等方面对钢套筒接收技术进行了设计研究，同时对钢套筒接收关键技术进行了详尽论述，主要包括确定合理的盾构接收段掘进参数、钢套筒各部件安装技术分析、质量控制等。

隧道工程；盾构；富水圆砾层；密闭套筒接收；施工技术

1 密闭套筒盾构接收概述

密闭套筒盾构接收指的是在洞门外，将洞门预埋钢环与特制的钢套筒连接，安装完钢套筒后在钢套筒内回填砂土压实，接收钢套筒内预加一定压力，与土仓切口压力相同，盾构机正常掘进至密闭套筒内，在盾尾处二次注浆，待浆液凝固后，再对盾构机及钢套筒进行拆解，完成盾构接收施工。

2 密闭套筒的设计制作

2.1 筒体

筒体分三部分与一个后端盖，每部分又分为上下两块，主要材料为Q235B钢板厚度16mm和25mm厚的筋板钢板和100*100方钢组成，为保证密闭套筒的强度及刚度，套筒每部分均焊有环、纵向筋板形成网状，另外用4道钢板作为钢板筋板成井字形焊接在后端盖上，每部分的上下两块及与后端盖间均采用螺栓连接，螺栓尺寸为M30强度不小于8.8级，为保证密封性中间连接处垫加厚橡胶垫。

2.2 进料口

为了满足盾构接收需求，钢套筒上预留三个下料口，平均每节套筒各一个。

2.3 排浆孔及泄料闸门

后端盖平面板处预留一个排浆孔（带球阀的注浆管）和一个泄料闸门。钢套筒内残留的回填料及洞门破除的渣土，均从泄料闸运出。

2.4 压力表

在后端盖平面板设置1个压力表。

3 密闭套筒的安装

3.1 筒体部分的安装

(1）密闭套筒安装之前，在接收井确定线路中心线，密闭套筒定位时，要求线路中心线与筒体中心线两条控制线重合。

(2)在地面组装密闭套筒的传力架1，并把过渡连板与传力架1连接好，将连接好的整体吊装到接收井内，确保线路中心筒体中心重合，向洞门移动传力架1与连接板，并与预埋钢环焊接。然后依次完成传力架2～4的下井连接。

(3)密闭套筒安装完成后，复测筒体的中心线，查验与盾构接收的线路中心线是否重合。

(4)传力架连接部位采用8mm橡胶垫密封进行密封。

3.2 后端盖的安装

筒体与后端盖间用8㎜厚的橡胶板密封，后端盖与筒体采用用法兰连接，并用M30螺栓（8.8级）紧固。

3.3 支撑的安装

支撑的安装采用类似盾构始发反力架支撑的安装方式，反力架用9根609钢管做支撑，支撑前端与钢套筒后端盖连接，支撑后端上部6根与车站底板连接，下部3根支撑直接顶在车站主体。支撑安装就位后，为消除筒体、反力架、支撑的安装空隙，用千斤顶密闭套筒安装后的整体千斤顶宜采用400t推力。在此过程中注意检查焊缝是否松动，连接螺栓是否松动。

完成后，检查各部连接处,对每一处联结安装的地方进行检验,确保其连接的完好性,尤其是对于钢套筒的上下半圆和节与节部分之间联结的检查,还要检查过渡连接板与洞门环板之间的焊接,看是否存在着点焊或浮焊，发现有隐患，要及时处理。

检查确认后，安装钢套筒与接收井结构的支撑。根据实际尺寸及现场情况每边设置横向支撑不少于4到，顶到接收井结构梁上。

支撑安装完成后，检查每道支撑的牢固性。并再次查验筒体中心线与盾构接收的线路中心线是否重合。

3.4 检查密封性

密闭套筒安装完成后需检查其密封性，一般在筒体内压水进行密封性试验，水压一般为0.2MPa，密封合格条件为12h内压力保持在0.15MPa以上。如果不满足要求，排查出密封不严部分，进行修复，然后再次压水试验，反复试验直至满足密封要求。

3.5 砂浆基座

在密闭套筒底部60°范围内浇筑C20的混凝土或铺碎石作为接收的砂浆基座，并保证砂浆基座伸入洞门内与地连墙相接，以保证刀盘出加固体时不栽头。

4 盾构机到达掘进

4.1 施工准备工作

(1)盾构接收施工前，复核现场的控制点，在最后50环掘进前，进行定向测量机联系测量，保证盾构推进轴线，确保盾构机安全进入密闭套筒内。

(2)盾构机在最后50环的掘进过程中，根据联系测量机定向测量的数据，有计划地纠偏掘进，纠偏遵循“少纠偏、勤纠偏”的原则，每次纠偏量不得大于4mm。

(3)现场提前准备好两环转弯环管片，用于盾构接收过程中及时纠偏。

4.2 盾构接收段掘进

盾构接收段掘进分三个阶段。

第一阶段：到达围护结构前的掘进。

(1)严格按照制定的参数进行盾构掘进，避免刀盘切入围护结构过快，造成同步注浆分部不均，后期无法通过二次补浆形成封闭。

(2)及时加注泡沫及膨润土等改良渣土，确保出渣顺畅。

(3)二次补浆时控制好注浆压力、注浆量等注浆参数，避免注浆参数不当注浆时间过长，造成盾尾固结。

(4)根据实际拼装情况，均匀采用每环管片上的吊装孔，确保二次补浆均匀。

第二阶段：破除围护结构。

(1)严格按照制定的参数进行盾构掘进，及时加注泡沫及膨润土等改良渣土，避免扭矩过大，影响接收井主体结构。

(2)通过加气及土仓内预留土保证土仓压力稳定，避免土仓压力波动造成盾构姿态偏差。

(3)及时检查盾尾情况，保证盾尾油脂的注入量，避免盾尾漏浆。

(4)及时二次注浆形成环箍，防止渗漏。第三阶段：盾构进入密闭套筒的掘进

(1)时刻监控筒体顶部的压力表的读数，及时调整盾构推力，避免推力过大，影响套筒密封性，如果压力持续过大，可打开排浆孔，进行泄压。

(2)接收过程中盾构姿态控制：盾构进入密闭套筒内严格根据套筒安装的中心线来控制姿态，允许偏差为2mm以内。

(3)二次注浆从每环管片上部预留的注浆孔注入左右交替选择注浆孔，及时采用双液浆施做封闭环。注浆压力不大于0.3MPa，水泥浆水灰比为1:1，水玻璃与浆液比为1:1.15。

(4)接收过程中需加大测量频率，保证盾构姿态准确及接收井结构稳固，现场安排人员24小时值班监控密闭套筒的的变形及稳定情况，如有异常情况及时停机。

5 质量控制

5.1 洞门封水环的注浆及检测

注浆封堵：在盾构接收过程中，盾尾通过洞门每环均需二次注浆，严格控制注浆量及注浆压力，时刻检查筒体变形情况及是否漏浆，注浆是否饱满除打开观测孔检查外还可在浆液中添加颜料并转动刀盘出土如果出的渣土中有有色浆液即可判定套筒内已注浆饱满。

5.2 钢套筒变形监测

在密封性检测前，需在洞门与套筒的连接板处设置应变片，在筒体表面安装千分表，在推进过程中，当发现位移过大或应变超标时，需立即停止掘进，泄掉筒内压力，分析原因采取有效措施后方可恢复掘进。根据设计计算，位移量控制要求最严格的为洞门连接板处和后端盖中心位置，这两处受推进影响最大，接收过程中必须监测其变形情况，允许变形量最大值为5mm。

6 结束语

盾构接收是盾构施工的重大风险源，套筒接收作为关键环节，必须做到以下几点

(1)密闭套筒安装完成后需检查其密封性，一般在筒体内压水进行密封性试验，水压一般为0.2MPa，密封合格条件为12h内压力保持在0.15MPa以上。

(2)套筒位移及变形监测，在套筒过渡连接板、后盖椭球体的中心圆点位置、反力架位置安装千分表，当千分表读数显示位移过大或应变超标，需立即停止掘进，泄掉筒内压力，分析原因采取有效措施后方可恢复掘进。

(3)洞门密封措施，在盾构接收过程中，盾尾通过洞门每环均需二次注浆，注浆浆液为双液浆，停机后继续对盾尾处管片进行注浆，注浆过程中检查密闭套筒是否有形变或者漏浆情况，如有异常可适当降低推进速度，调整土仓压力，拆除套筒前需打开观测孔检查注浆情况，注浆饱满无水后方可拆除套筒。

(4)套筒预加压力，通过液压泵站对套筒内预加压力，压力与土仓压力相同。