王星钧，钟志全

（中建隧道建设有限公司，重庆 401320）

盾构到达出洞时，因无法保持压力平衡，当地层条件较差时，可能会出现涌水、涌砂，造成地面沉陷、坍塌等事故。为了施工安全，通常在盾构到达前对端头土体进行加固处理。由于加固处理存在受地面条件限制、成本高、质量难保证等问题，因此发明了基于钢套筒的盾构接收技术（图1）。

该技术通过在洞门处加装钢套筒创建一种完全密闭的施工环境，使盾构在出洞过程仍能建立压力平衡，不仅能有效地降低盾构到达施工的风险，而且无需征地和管线改迁，可大幅降低成本。

图1 钢套筒接收实物图

虽然钢套筒接收相比传统的端头加固接收有明显优势，但在施工中仍发生过较多问题。下文总结了钢套筒接收施工中易忽视的一些问题及措施。

1 洞门处围护结构有钢筋或型钢

所谓钢套筒接收是在洞门上套上一钢筒，在钢筒里填充砂土，让盾构到达时进入钢套筒，保持压力平衡状态穿过洞门。如拟采用钢套筒盾构接收，一般会在施工图设计时将围护结构（连续墙、排桩等）钢筋采用玻璃纤维筋替代，这样盾构可直接切削围护结构进入钢套筒。但有很多情况，初始设计时未考虑采用钢套筒接收，后因地面加固条件限制或因加固效果不佳，而变更为钢套筒接收的，围护结构采用了钢筋混凝土结构。也有的虽然设计为玻璃纤维筋，但桁架筋是钢筋下笼时未割除，或分幅定位不准工字钢接头在洞门范围。这些情况可能导致盾构无法穿过围护结构进入钢套筒。

解决措施：在紧靠洞门围护结构连续墙外侧施工一道素混凝土连续墙，然后将钢筋混凝土凿除。新增素混凝土墙的厚度一般为1m，宽度为隧道外扩1m，深度从隧道底以下2m至地面，具体尺寸需根据受力计算而定（图2）。

2 洞门钢环与钢套筒连接

在主体施工过程中，预埋在盾构接收洞门处的钢环很难做到非常平整，因此接收钢套筒开口与洞门钢环对接处存在大小不一缝隙。钢套安装时通常采用钢板补充焊接来填缝，当缝隙过大时可能还需切割钢套筒开口处钢板来减小缝隙。然而钢套筒分块体积大且前端为法兰，切割和烧焊均不方便，使用过后切割处的修复较难，不利于重复使用。

图2 新增素混凝土连续墙示意图

解决措施：为保证钢套筒结构的完整性以及方便现场施工，在钢套筒与洞门钢环间增加过度环连接（图3）。过度环一端与套筒采用螺栓连接，另一端与洞门预埋钢环采用烧焊连接，遇到预埋件钢环较大变形可通过切割过度环减少焊接工作量和确保焊接质量。过渡环体积小、质量小，安装较方便，并且破坏后重新制作成本低。

图3 过度钢环与洞门预埋钢环连接示意图

3 钢套筒与洞门钢环防脱开

盾构切削洞门围护结构后即开始进入套筒，由于盾构向前推进挤压或摩擦可能导致钢套筒受力与洞门脱开，从而出现洞门处涌水、涌砂等风险。

解决措施：在钢套筒后端盖处设置反力架和反力装置（图4），反力装置由加强环梁与多组千斤顶构成，并在洞门与钢套筒连接处设置变形监测装置。当盾构到达接收时，根据变形监测装置反馈的数据，通过调节千斤顶压力抵消盾构对钢套筒的向前作用力，确保钢套筒环与洞门的连接牢靠（图5）。

图4 反力装置、反力架

图5 盾构出洞受力示意图

4 钢套筒内填料及清理

1）盾构到达前将套筒内通过预留料口填入细砂，由于套筒空间大，留料口较少，存在空间死角，细沙不容易将套筒内部空间填充密实。

解决措施：加砂过程中增加流水将砂带入钢套筒内，确保钢套筒内填砂密实性。即地面制作一加砂漏斗，通过钢管引向预留填料口，向漏斗加砂的同时加水增加砂动性，使砂在套筒内通过流水带动填充密实，套筒底部设置出水口将水滤出（图6）。

图6 下砂口下砂同时加入流水

2）盾构脱离洞门后即可进行盾尾及管片壁后注浆封住洞门，然后检查认为安全后可拆卸套筒。但拆卸时由于套筒内存有残留填料，特别是弧面后端盖设计会有较多的残留填料，松开后端盖连接螺栓时套筒内残留砂料会突然涌出，存在较大安全风险，并且后续清理工作量较大。

解决措施：①通过刀盘喷口喷水冲刷钢套筒内砂料，使其落入刀盘底部，再通过螺旋机卷走；②当刀盘喷水冲刷无碴土后，打开舱门进舱对刀盘前及后端盖内侧残留砂土采用高压水冲洗，然后再螺旋机出土，待清理至无明显填料时可进行拆除套筒作业；③后端盖采用平板设计，便于清洗，避免弧度内藏填料（图7）。

图7 改良后套筒端盖设计

5 盾构进入钢套筒掘进控制

1）盾构姿态的控制 为保证盾构进入钢套筒过程刀盘不刮到套筒筒壁，在到达洞门前应调整好盾构姿态，使盾构水平姿态与钢套筒中心轴线吻合，垂直姿态比钢套筒中心轴线高2～3cm，呈略抬头向上姿势，以防盾构栽头。

2）壁后注浆控制 由于同步注浆扩散通道较多，盾构脱离洞门后，洞门与管片壁后注浆可能处于不饱和状态，仍可能存在涌水、涌砂通道。为确保安全，盾尾脱离洞门后，在出盾尾第3环管片上打开吊装孔补充双液注浆，注浆压力3bar。注浆完成后打开钢套筒上泄水孔放水，如水量越来越小直至无水，则可认为洞门封堵较好，即可进行下一步工作。

3）掘进参数控制 为减少盾构推进对钢套筒作用力，盾构推力严格控制在1 000t以下，推进速度一般控制在20mm/min以下，刀盘转速宜控制在1r/min以下，同时掘进过程中钢套筒的变形监测情况及时调整掘进参数。

6 结 语

通过对钢套筒接收施工中可能存在的一些问题进行总结和改进，既消除了施工过程中存在的安全风险，又提高了钢套筒拆装的效率，使得钢套筒接收施工更具有实际操作意义和推广空间。