采用钢套筒进行盾构始发的关键施工技术

2015-12-04郭清华GUOQinghua

建筑机械化 2015年10期

郭清华/GUO Qing-hua

(广东华隧建设股份有限公司，广东广州 510620)

目前国内城市轨道交通建设事业步入一个高速发展期，拥有大规模人口的城市相继建设地下轨道交通作为缓解交通压力的首要选择。常规地铁施工经常占用城市人员与车流量密集路段，采用地面加固方法，这种方法虽然能满足盾构始发的要求，但是有许多不足之处：①对场地要求高，端头加固需要使用多种大型施工设备，占用场地大；②城市核心地段底线管线复杂，管线迁改难度大；③传统加固方法施工工期长；④加固施工产生废土废渣，影响文明施工；⑤存在加固效果不好，盾构始发时出现地面坍塌的风险。盾构密闭始发工艺是根据平衡原理研发的新型盾构始发工艺，密闭始发施工是在盾构掘进前，在盾构始发井内安装钢套筒，盾构安装在钢套筒内，然后在钢套筒内填充回填物，通过钢套筒这个密闭的空间提供平衡掌子面的水土压力，盾构在钢套筒内实现安全始发掘进。该技术是国内首次提出并实施的盾构始发施工技术，已在南宁地铁建设中成功应用。

盾构始发时通过钢套筒这个密闭的空间提供平衡掌子面水土压力的施工技术包括：①钢套筒耐压设计；②钢套筒始发装置密封技术；③钢套筒内回填及试压技术。

1 钢套筒耐压设计

既然要通过钢套筒这个密闭的空间提供平衡掌子面的水土压力，那么钢套筒本身能承受相应的水土压力是基础。钢套筒筒体钢结构按耐压5bar来设计，筒体材料用16mm厚的钢板，每段筒体的外周焊接纵、环向筋板，以保证筒体刚度，筋板厚20mm，高150mm，间隔约550mm×600mm。钢套筒如图1所示。

图1 钢套筒实体图

2 钢套筒始发装置密封技术

2.1 前端（钢套筒与洞门连接处）密封

洞门处设置有预埋好的钢环，钢套筒与洞门连接处采用焊接连接，并在焊缝处涂刷防水涂料。连接处处理情况如图2所示。

2.2 后端（钢套筒与负环管片连接处）密封

待拼装完第一环负环管片后，在负环管片的三元乙丙橡胶圈上粘贴遇水膨胀止水条，再用千斤顶将第一环负环管片顶推到钢套筒后端环梁上，负环管片外侧与钢套筒之间的间隙通过管片壁后注双液浆进行密封，如图3所示。

图2 钢套筒与洞门连接处密封

图3 钢套筒与负环管片的密封图

2.3 钢套筒拼装缝密封

钢套筒的拼装缝之间采用橡胶密封圈和玻璃胶进行密封，如图4所示。

2.4 防止钢套变形破坏密封的反力调节技术

盾构刀盘切削掌子面时，钢套筒受反作用力影响，导致钢套筒与洞门环板连接处、钢套筒拼装缝处于受拉状态而发生密封失效，出现渗漏，无法维持钢套筒的压力，故通过在钢套筒后端与反力架之间安装反力调节装置，必要时通过反力调节装置对钢套筒施加压力，确保钢套筒与洞门环板连接处、钢套筒拼装缝处密封完好。

图4 钢套筒拼装缝密封图

反力调节装置是在反力架与钢套筒后端环梁间，一圈均匀设置20个液压千斤顶，20个液压千斤顶分为上、下、左、右4组，4组液压千斤顶可独立工作。调节时，采用单组或者多组液压千斤顶进行顶推反力架，以此为钢套筒相应部位施加反力，使钢套筒与洞门环板连接处、钢套筒拼装缝处密封不会处于受拉状态，以确保密封完好。反力调节装置如图5、图6所示。