盾构钢套筒接收施工工艺

浅析盾构到达采用接收钢套筒施工工艺和相关问题

摘要：结合具体的工程实例，探讨了盾构到达采用接收钢套筒的施工过程和相关问题，经实践证明该工艺有效避免盾构到达过程中漏水、涌砂等风险，确保盾构到达安全。

l 引言

盾构到达在盾构法隧道施工中占有极其重要的位置，确保盾构以正确的姿态顺利到达，防止出现塌陷等事故是施工的重点。目前国内使用的盾构到达方式有到达端头地层加固、化学浆加固法、冻结法、挖填法、竖井加气法等。盾构到达直接地面加固 (一道素混凝土连续墙)+接收钢套筒是城际轨道广州至佛山段某盾构工程的盾构到达方式，该方案在广州地铁二、八线延长线某工程也成功应用。

2 到达方案概述

车站到端头隧道拱顶部位覆盖土层从下到上依次为<3—2>中粗砂层、<4—1>粉质粘土层、<4—2>淤泥质土、<3—1>粉细砂层和杂填土层<3—2>中粗砂层和<3—1>粉细砂层很厚，且地下水丰富，拱部覆盖层稳定性差，必须进行端头加固。盾构到达采用直接地面加固(一道素混凝土连续墙)接收钢套筒，端头加固区域大大缩小，盾构到达时，加固体不能把整个盾构机包含在内，破除洞门后，盾构掘进出洞时洞门密封很难保证抵抗得住地下水压力，一旦地下水击穿洞门密封，密封失效，地下水将夹杂地层中的砂土漏出，导致地层流失，造成地面塌方等事故，盾构不能顺利到达。为确保盾构顺利到达接收，

采用密闭接收装置接收方案，即在洞门外，采用特制钢套筒与洞门预埋钢套筒连接。钢套筒安装之前，先凿除洞门车站围护结构，采用低强度材料回填，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，然后泥水盾构机直接掘进到钢套筒内，在盾尾补充注浆，等浆液凝固后，依次拆解钢套筒和盾构机并吊出，完成到达施工。到达接收方案如图 1所示。

图1钢套筒接收示意图

3 预埋洞门钢套筒

为了避免洞门施工时由于施工困难等因素导致洞门处混凝土浇筑存在缺陷，拟定在车站洞门施工时，在洞门内预埋一环形钢套简钢套筒长度与车站结构厚度一致，商接作为洞门环形模板，结构面处与洞门设计预埋环板一致，用于lj接收钢套筒连接。套筒内径为6500mm，长肢为 900ram，在套筒内设置筋板，确保其刚度，同时在

套筒内环形预留两排 ~22mm钢筋孑L，用于插入钢筋加强与车站结构的整体性。钢套筒设计如图 2所示。

4 接收钢套筒的安装及检测

4．1钢套筒设计

(1)筒体部分长9600mm，内径 6500mm。分三段，每段分为上下两半圆。筒体材料用 16mm厚的 A3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20m，高150ram，间隔约550x600mm。每段简体的端头和上下两半圆接合面均焊接圆法兰，法兰用24mm厚

的A3板，上下两半圆以及两段简体之间均采用 M30、8．8级螺栓连接，中间加 3mm厚橡胶垫。在筒体底部制作托架，托架分三块制作，之间用螺栓连接。每段又分为三件。托架承力板用 24mmA3板，筋板用20mmA3板，底板用24mmA3钢板，底部用200x200mm工字钢焊接成为整体。托架与下部简体焊接连成一体，焊接时托架板先与简体焊接，再焊接横向筋板，焊接底板和工字钢。托轮组装完后，工字钢底边与车站底板预埋件焊接，托架须用型钢与车站侧墙顶紧。

(2)后端盖由冠球盖和平面环板组成，冠球盖和平面环板材料用30ram钢板，平面环板加焊 36个厚 30mm、高 500ram的钢板筋板，环向均布排列焊接。后盖边缘法兰与钢套筒端头法兰采用M30、8．8级螺栓连接。冠球盖用 30ram钢板整体冲压焊接成形，后盖平面环板与冠球盖外缘内外焊接成整体。制作完工要在球盖内侧加焊型钢或钢管井子玄，防止变形。

4．2 简体部分连接

(1)安装第一节铡套筒的下半段，使钢套筒的中心与事先确定好的井口盾体中心线重合，在下半段的钢套筒左右两边的法兰处放好6mm厚的橡胶密封垫，在与第二节的下半部连接过程中要注意水平位置与纵向位置的一致，确保螺栓孔对位准确，并用M30的高强螺栓连接紧固。

(2)将下半部连接好以后，再将第 1节上半部连接，然后再将过渡连板与第 1节钢套筒对接。依次将第 2、3节上半块连接，将各个连接螺栓紧固。

4．3 后端盖的连接

后端盖由冠球盖与后盖板两部分组成，安装后端盖时应在地面上把这两部分连接好再吊下井，后盖板与冠球盖之间加 6ram厚的橡胶板后用 M30螺栓·(8．8级)上紧在钢套筒后法兰上。后端盖在地面上将椭圆盖板与后盖板连接紧固后与第 3节连接法兰连接，后端盖板与法兰连接过程中底部的连接螺栓已经将螺母点焊在法兰盘的后面，只需直接将连接螺栓紧固即可

4．4 反力架的安装

反力架采用类似盾构始发反力架安装方式，反力架紧贴钢套筒后盖，冠球部分不与反力架接触，而且其与盾构机始发时反力架的最大不同之处是：它不是与后端盖的平面板直接接触传递力，而是通过内外2排 M30的压紧螺杆 (共 128颗)传递力(这样能通过调整各颗螺杆的长度来更好地保证到反力架各处都能与后端盖顶紧，消除了平面之间贴不紧造成受力不均匀的影响)。反力架与后盖板的平面图，如图 3所示。

图 3 反力架与后盖板的平面图

反力架的支撑：反力架上下位均布 4根l0寸钢管与洞口墙体顶紧，两侧中的一侧均布三根 l0寸钢管与洞口墙体顶紧，另侧用两根直径500mm钢管斜支撑。支撑斜撑与底板预埋件焊接要牢固，焊缝位置要检查，确保无夹渣、虚焊等隐患。反力架斜撑安装好以后，需进行压紧螺栓的调整。安装好反力架后，分别上紧每个压紧螺栓，上紧时分别采用对角上紧，保证后盖的均匀受力。每颗螺栓的压紧力为54000N(总计反力架的预加反力约为 700T力)，上紧后用锁紧螺母锁住，这样能保证钢套筒在有水压时洞门环板处连接螺栓不受力。上紧的过程中注意检查反力架各支撑是否松动，各段法兰连接螺栓是否松动。

4．5 钢套筒的过渡连接板与预埋钢套筒的连接

钢套筒的过渡连接板与预埋钢套筒相接触后，要检查两个平面是否全部能够连接，由于洞门环板在预埋的过程中可能出现变形或平面度偏差较大的情况，所以有可能出现过渡连接板有些地方无法与洞门环板密贴的情况，这时就需在这些空隙处填充钢板并与过渡板焊接牢固，务必将空隙尽可能地堵住。在确定洞门环板与过渡板全部密贴后将过渡板满焊在洞门环板上。焊接过渡板过程中，上半部分只焊外侧，下半部分内外侧满焊。

4．6 钢套筒检测试压

钢套筒安装完成后，向钢套简内填充泥砂，在填充过程适当加水，保证砂的密实，然后加水至完全充满钢套筒。填料完成后，即可进行钢套筒检测试压。