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1、地铁盾构钢套筒始发施工技术争论摘要：钢套筒密闭始发方案是盾构平衡始发施工技术的一种具体应用，该方案通过密闭钢套筒供给平衡掌子面的水土压力，使得盾构机在钢套筒内如同常规掘进状态始开掘进。依托广州地铁 3 号线东延段番禺客运站广州城西站区间盾构工程，对钢套筒密闭始发技术进展争论，实践说明，承受钢套筒密闭始发工艺可以不进展端头加固及降水处理，避开进展征地拆迁、管线迁移等施工。通过承受盾构钢套筒密闭始发施工，为相关地铁盾构始发施工供给了参考和借鉴。关键词：盾构；钢套筒；密闭；始发中图分类号：TU354 文献标志码：A 文章编号：Study on Construction Technology of S
2、hield Steel Sleeve for Metro Ren QingshanGuangzhou Metro Group Co.，Ltd. Guangzhou 510330，ChinaAbstract:Sealing starting scheme of steel sleeve is a specific application of balanced starting construction technology of shield tunneling. This scheme provides water and soil pressure on the balanced face
3、 through the sealed steel sleeve, so that the shield tunneling machine can start tunneling in the steel sleeve as in the conventional tunneling state. Based on the shield tunneling project between Panyu passenger station and Guangzhou xincheng west station in the east extension of guangzhou metro li
4、ne 3, this paper studies the steel sleeve sealing starting technology. The practice shows that the steel sleeve sealing starting technology can avoid the end reinforcement and precipitation treatment, and avoid the constructionof land acquisition and demolition, pipeline transfer and so on. By using
5、 shield steel sleeve to start the construction, it provides a reference for the relevant subway shield construction.Key words: shield; Steel sleeve; Airtight; originating1 引言近年来国内城市化进程进展快速，城市交通出行压力日益增大，地铁渐渐成为城市交通出行的重要选择，盾构法因其众多优点已成为一种被广泛应用的施工工法。但是，地铁隧道盾构始发时事故照旧时有发生，为降低盾构始发施工的风险，涌现了多种关心工法。针对盾构始发端头的简单
6、地层，国内传统的做法是对地层进展加固，提高地层强度、渗透性等指标，避开盾构在始开掘进的过程中消灭地面塌陷、涌水涌砂等事故。但在一些区间施工过程中，受场地条件、建构筑物、管线迁改等因素限制，传统的地层加固方式难以实施或不能保障加固效果， 为盾构始发施工埋下了安全隐患。为此，盾构钢套筒平衡始发技术得以在肯定范围内推广，该技术可以在破除洞门前为盾构始发建立水土平衡环境，与端头加固始发相比，钢套筒关心盾构始发具有安全经济、适用性强等优势，本文以广州轨道交通 3 号线东延段番广区间直径 6 m 的盾构隧道为对象，对盾构钢套筒始发的关键技术进展了争论，通过钢套筒密闭空间供给平衡掌子面的水土压力，盾构在钢套
7、筒内实现了安全始发施工。2 工程概况广州地铁 3 号线东延段番禺客运站广州城西站区间左线起止里程为： ZDK30+932.060ZDK33+741.820，长 2806.507m含短链 3.253m；右线起止里程为：YDK30+932.060YDK33+741.820，长 2812.92m含长链 3.160m。该区间出番禺客运站后，由西向东沿亚运大道敷设，先后下穿傍雁路人防通道、雁洲涌支涌桥、雁洲涌桥、南沙港快速路清河特大桥、傍江东涌桥、清河立交 I 匝道、沙涌桥和小龙涌桥，侧穿多处高压电塔等，最终到达广州城西站。区间隧道最小平曲线半径为 900m，线间距 13.4m50.5m。区间隧道整体呈
8、“W”坡，最大纵坡 28，最小纵坡 4，隧顶埋深 10.5m20.9m，区间沿线重要的管线有亚运大道大直径污水干管直径 1.62.0m、给水管直径 0.81.0m、雨水管直径 0.81.2m、多条 110KV 高压电缆、燃气管直径 0.160.2m、光缆等。盾构始发端头自上而下地质主要为素填土、淤泥质中粗砂、淤泥、粉质粘土、淤泥质土、砂质黏土、花岗岩， 其中盾构始发洞身范围主要为粉质粘土、淤泥质土、砂质黏土，基底位于砂质黏土，见图 1。图 1 番禺客运站始发端头地质剖面图3 设计方案初步设计阶段，番禺客运站始发端头为左右线贴车站围护构造地连墙一侧承受一排 600450 旋喷桩、外部承受 850
9、600mm 三轴搅拌桩进展加固，沿隧道方向长 9.4m，隧道边线两侧各 3m，总计加固长度 10m，加固高度自地面起伸入盾构构造底以下 3m，始发阶段隧道埋深约 11.9m。见图 2、图 3。图 2 端头加固平面图图 3 端头加固剖面图盾构始发端头加 固场地受限的状况下，端头加固施工效果得不到保障；管线迁改施工工期长、难度大、费用高，且端头加固体凝期长，难以满足工期要求。为解决上述问题，在施工图设计阶段，承受钢套筒密闭始发施工方案进展盾构始发。4 钢套筒始发原理与施工工艺在盾构掘进前，在车站盾构始发井内安装钢套筒，盾构机安装在钢套筒内， 随后在钢套筒内填充回填物，钢套筒一端与洞门地下连续墙严密
10、连接，另外一端 通过千斤顶与反力架相连，并在钢套筒内部拼装负环管片。盾构机在破除洞门前， 可以通过钢套筒这个密闭的空间供给平衡掌子面的水土压力，盾构机在钢套筒内 从而实现安全始开掘进。4.1 钢套筒设计整个钢套筒构造由过渡环、筒体、钢环、反力架和支撑体系等局部组成。钢套筒钢板选择 Q235B，板厚 =20mm，筒体总长 11200mm，筒体内径 6620mm，分四段，每段又分为上下两半圆。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 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 厚钢板，上下两半圆以及两段筒体之间均
11、承受 M30、8.8 级螺栓连接，中间加 10mm 厚橡胶垫。在筒体底部制作底部框架，底部框架承力板厚 20mm，筋板厚 20mm。框架与下部筒体焊接连成一体，焊接时托架腹板先与筒体焊接，再焊接横向筋板。见图 4。图 4 钢套筒筒体设计图4.2 过渡环安装在车站洞门环预埋环板的根底上，钢套筒与洞门环板之间设一圈过渡环厚20mm，过渡连接板的长度可以依据盾构接收井的长度进展调整，该工程过渡环的长度为 800mm，洞门环板与过渡环承受焊接连接，假设消灭过渡环与洞门环板无法密贴，需在空隙处填充钢板并焊接结实。4.3 钢套筒下部安装首先在盾构始发井内测量并确定中心线，然后吊装各节钢套筒下部，法兰处用
12、10mm 厚橡胶垫片密封，承受 M30 高强螺栓紧固连接安装。4.4 钢轨安装及盾构机组装在钢套筒内下方安装钢轨，在靠近洞门处钢轨垫高 20mm，在钢套筒底部钢轨之间铺砂并压实，铺砂高度高出钢轨 20mm，随后在钢套筒内组装盾构机，待盾构机放上去后进一步压实铺砂。4.5 钢套筒上部安装盾构机组装完成后，进展钢套筒上部的安装，之后具体检查各环钢套筒连接安装状况及过渡环与洞门环板焊接状况，确保安装效果。4.6 反力架、钢环安装盾构反力架由框架及支撑体系组成，框架承受加肋型钢制作，支撑体系主要由 530 钢管构成，钢环400mm紧贴反力架安装。盾构掘进时通过反力架及支撑体系传递至主体构造的底板和侧墙
13、上，钢支撑焊接在预埋的钢板上，支撑与底板预埋件需焊接结实，确保焊缝质量。4.7 负环拼装负环管片承受标准环、错缝拼装，利用盾构千斤顶将负环管片推出盾尾与反力架钢环严密连接。4.8 钢套筒二次填砂盾构机刀盘推动至洞门连续墙处，切口环、刀盘后面用砂袋填充一周，避开填充砂子进入土仓，通过钢套筒顶部填料口对钢套筒与盾体外侧的间隙进展其次次填砂并将钢套筒填满，在填充过程中加水，使砂子尽可能密实。图 5 第一次填砂现场图 图6 钢套筒实体侧视图4.9 负环背后注浆为确保钢套筒与负环管片之间间隙的密封，对负环管片通过吊装孔进展背后注浆，承受惰性浆液，从而形成密封止水环。4.10 钢套筒压力测试在盾构始发前，
14、需对钢套筒进展压力测试，可以通过盾构机刀盘泡沫口加水进展水压力试验，检验钢套筒的密封性能，一般取 1.5 倍土压初始值进展试验， 检查钢套筒环纵向连接处、洞门连接处、反力架处是否有漏水，假设漏水需泄压并加快处理，一般测试压力保持 4h 无变化则证明钢套筒密封良好，具备盾构始发条件。图 7 钢套筒实体平视图 图 8 钢套筒回填效果图5 钢套筒始发施工重点掌握分析5.1 切削连续墙盾构机在切削连续墙混凝土时，推动速度掌握在 35mm/min，扭矩不大于2023kN.m，千斤顶总推力 300600t。通过洞门后，速度可逐步提升至 10mm/min，千斤顶总推力逐步调整 600800t，施工过程中依据
15、施工状况准时再对施工参数进展调整。5.2 始发装置变形在始发过程中，可能引起钢套筒与洞门环板连接处拉裂，钢套筒及反力架变形而影响盾构始发。因此在始发前需严格检查洞门连接处状况，在反力架与环梁之间施加预压力，同时对钢套筒及洞门环板连接处及反力架进展实时监测，对于消灭变形量较大的部位准时进展补焊，增加钢肋板及斜撑等，保障各构件连接稳定。5.3 盾构机防扭转盾构机在切削地连墙时，产生较大扭矩，易引发盾体和钢套筒扭转问题。可以在钢套筒基座两侧及钢套筒上部承受工字钢及槽钢与构造墙连接，同时在负环内侧沿环向同钢环焊接钢板限位，也可将刀盘正转、反转结合，减小盾构机滚动角。5.4 钢套筒密封钢套筒与洞门环板处
16、设置过渡环，过渡环与洞门环板焊接密封，在过渡环外侧设置加筋肋板。钢套筒每节法兰连接处承受橡胶垫进展密闭处理，避开消灭渗漏。在反力架处焊接钢环，负环紧靠在钢环上，并在中间设置密封止水条，确保密封效果。5.5 盾体及管片上浮在盾构始开掘进时，刀盘喷射泡沫及水等改进渣土，出渣时可能损失局部套筒内填充的惰性浆液，导致钢套筒内含水量增多，顶部消灭空位，易引起盾体及管片上浮。在地连墙处掘进时，注入较高浓度的膨润土，补充可能因出渣损失钢套筒内填充的惰性浆液，通过实时监测，必要时对管片间连接槽钢，以掌握管片浮动。6 监测状况6.1 钢套筒变形监测为把握盾构始发时钢套筒变形及反力架位移状况，在过渡环与洞门环板连
17、接处、各节钢套筒连接处、反力架处设置百分表。通过实时监测，钢套筒及反力架变形为0.2mm，满足掌握要求。6.2 沉降监测为把握盾构始发时对于地面沉降的状况，在始发端头及盾构影响范围内布设监测点实时进展地表沉降监测。通过实时监测，累计最大沉降值为-3.1mm，满足掌握要求。7 结论（1） 该施工工艺可有效降低因盾构始发端头加固条件缺陷和软土不良地质条件而引发的盾构始发安全风险，避开了端头加固范围场地缺乏或需要迁改管线工作，节约了时间。（2） 盾构始发钢套筒可以循环使用，具有良好的经济效益。（3） 钢套筒的前端、各部件连接处及尾端的密封至关重要，避开消灭渗漏， 可以完成建压，确保掌子面稳定，保障了始发的安全。（4） 钢套筒密闭始发是承受密闭的钢套筒供给了平衡掌子面的水土压力， 实现盾构机在钢套筒内类似在正常掘进状态中的始发，对盾构始发施工具有肯定的指导意义，可以推广并深化进展应用。参考文献1 马伟东盾构密闭钢套筒平衡始发施工工艺争论J工程技术争论， 2023，4(10): 53542 伍伟林，朱宏海，邹育等盾构钢套筒始发和接收关键技术争论J隧道建设，2023，37(7):872-8843 郭清华承受钢套筒进展盾构始发的关键施工技术J建筑机械化， 2023(10):64-664 李建平，叶丽君.承压水砂性地层中盾构钢套筒始发技术应用J.市政技术,2023,35(5):89-92