浅析盾构始发与接收钢套筒施工工艺

浅析盾构始发与接收钢套筒施工工艺

发表时间：2017-04-10T14:07:34.630Z 来源：《基层建设》2017年1期作者：张英强

[导读] 摘要：随着城市化建设进程的不断深入，地铁交通凭借安全、高效、环保等特点应用愈发广泛，地铁建设行业发展迅速。

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摘要：随着城市化建设进程的不断深入，地铁交通凭借安全、高效、环保等特点应用愈发广泛，地铁建设行业发展迅速。地铁施工过程中，受地质条件多变性、复杂性影响，施工难度较大且不确定性大，应用盾构隧道技术进行施工，可有效提高地铁工程施工的安全性和质量。笔者从盾构施工入手，就其工作基本原理、施工工艺和施工控制，发表几点看法，以供相关单位参考。

关键词：盾构始发；盾构接收；钢套筒；施工工艺

随着现代化城市不断发展，地铁交通凭借安全、高效等优势，得到越来越广泛的应用，地铁建设工程数量不断增加。盾构始发和接收在盾构施工中占据重要地位，施工风险大，对于施工技术和工艺有着较高且严苛的要求。传统施工工艺中，在正式盾构进出洞施工前，需对端头土体进行加固处理，以提高土体的强度和稳定性，并在一定的洞口范围内，形成止水帷幕，降低地下水的影响。传统的端头加固施工工艺对场地有一定要求，但实际施工过程中，地铁施工大多在城市中心地区进行，周边交通流量大，建构筑物多，征地困难，地下管线复杂，管线迁改难度大，各类加固处理技术的应用具有较大的局限性。钢套筒盾构始发和接收技术的应用，有效解决了传统工艺的局限性问题，并且凭借适用性强、安全经济等特性，得到越来越广泛的应用。

一、盾构钢套筒施工技术基本原理概述

（一）盾构钢套筒施工技术简述

盾构始发钢套筒是两端开口的筒状结构，整个盾构始发钢套筒装置由过渡环、筒体、反力调节装置、反力架和前后左右支撑组成；盾构接收钢套筒是一端开口的筒状结构，整个盾构钢套筒接收装置分为过渡环、筒体、后端盖、反力调节装置和前后左右支撑组成；

钢套筒筒体共有上下两个部分，通常情况下使用30mm钢板材料分段卷制支撑，同时焊加环向和纵向筋助。装置整体使用橡胶密封圈和法兰完成连接，始发及接收钢套筒如下图所示。

（二）工作基本原理分析

就盾构始发及接收施工而言，其风险主要表现于因开挖面与盾构机之间存在间隙、密闭性不足，导致开挖面渗漏或欠压问题，最终造成地面沉降及土体变形风险。使用钢套筒辅助盾构始发及接收，通过应用合理技术措施平衡洞门结构内外的水土压力，防止盾构机始发或接收时出现漏水、漏砂的情况，从而有效降低施工风险，提高施工安全性和施工效率。

使用钢套筒进行盾构始发时，首先需保障洞门侧墙与钢套筒一端紧密连接，而钢套筒另一端则借助由千斤顶组成的反力平衡装置与反力架连接，同时在套筒内部完成负环管片的拼装。待通过组装测试后，使用预留注浆孔，在盾构与钢套筒中间空隙中填充料、水等物质，逐渐在钢套筒内形成稳定的掌子面压力，操作人员可结合施工实际需求调节压力，在始发切削连续墙过程中平衡墙后水土压力，在此状态下，即使未对墙后土体进行加固处理，也不会造成渗漏或严重的土体变形问题。同理，在接收盾构时，同样需保持洞门地下连续墙与钢套筒一端紧密相连，同时另一端完成后盖板安装后，借助反力调节装置与反力架连接。待通过组装测试后，使用预留注浆孔，注入水和填充料，控制墙后水土压力与筒内压力基本相同，以保持盾构破墙后的压力平衡，降低接收施工风险。

二、钢套筒盾构施工工艺分析

（一）钢套筒盾构始发工艺分析

1、施工前准备

正式施工前，需将洞门过渡钢环植筋锚固于端头连续墙上，控制调整过渡环安装端面的轴线精度和平整度，在侧墙与过渡环间的缝隙中，应填充砂浆材料，以确保接缝密封完好、无泄漏问题。

2、安装施工

钢套筒下半部分安装应分块进行，分块安装及过渡换与套筒间应使用橡胶垫进行密封，底板与底座间应使用垫块垫实，以确保安装稳固性和精准度。完成下半部分的套筒安装操作后，在下半部分钢套筒内焊接轨道，施工过程中测量人员现场放样，严格控制轨道施工精准度，保障后续盾构机推进姿态可控；根据盾构机设计组装顺序和分块在套筒内部组装盾构机主机，组装工作应分步完成，同时注意校准盾构机的坐标和位置。待组装盾构机主机操作完成后，应及时进行与后配套设施的连接工作；钢套上半部分的安装工作同样分块进行，套筒预推力由液压千斤顶提供，同时紧固装置内所有螺栓。反力架及钢套尾部间的反力调节装置的安装操作，应在液压千斤顶顶紧状态下进行，以减少施工过程出现位移偏差量。同时，为避免后续盾构机切削连续墙造成的筒体震动失稳，用工字钢在钢套筒装置与盾构始发井之间进行连接固定，形成前后左右支撑，确保钢套筒装置的稳定性。

3、始发掘进分析

在钢套筒装置安装及盾构设备调试完成后，进行负环管片拼装，拼装过程中，首先拼装2环负环管片，再推动盾构机至连续墙。盾构机切削连续墙之前，对钢套筒装置进行耐压试验和密闭性试验，即钢筒内进行填充注水分级加压，通过严密测量，监测钢套筒变形情况，并检查钢套筒渗漏情况，确保钢套筒耐压性和密闭性符合要求，如发现钢套筒存在渗漏现象，应及时找出泄露点和泄露原因，并对其进行修复。耐压性试验和密闭试验通过后，开始向管片背后、壁后、以及钢筒内部注浆，盾壳与钢套筒间应选择使用非凝固泥沙材料，建立掌子面压力，并做好相应的盾构机掘进切削连续墙准备。切削连续墙过程中，通过调节反力平衡装置中千斤顶油压，以平衡洞门环板受力，减小洞门环板的变形。同时，始发过程中严格监测钢套筒筒体变形、渗漏及洞门环板的变形情况，确保始发的安全性。前5环管片采用多注浆孔的特殊管片进行拼装，盾构主机进洞之后，操作人员应使用特殊管片进行5环管片补充注浆操作，以保障钢套筒与隔断隧道端头稳定的水力联系。同时需借助观察孔，实时关注设备内部注浆情况，保障注浆作业质量。注浆作业以观察口内无水流出为准，达到此标准后，方可停止注浆操作。

4、持续掘进分析

推进100m左右距离时，待管片背后浆液达到相应强度标准，且洞口管片相对稳固之后，土体与管片间的摩擦力即可支撑盾构的持续掘进作业，此时即可拆除钢套筒、反力架以及负环管片等辅助结构。

（二）钢套筒盾构接收工艺分析

同样需将洞门过渡钢环植筋锚固于端头连续墙上，并严格控制安装精度，通知做好其他相应的准备工作；二，钢套筒下半部分及上半部分同样进行分块安装，安装流程及注意事项与始发工艺要求一致；三，套筒预推力同样由液压千斤顶提供，后续操作与始发工艺一致；四，耐压试验及密闭性试验操作与始发工艺一致；五，盾构开挖产生的渣土由进料口完成向接收套筒的填入，同时注水浸实，以控制水土压力与钢筒内部压力相等；六，盾构即将达到前，操作人员需注意对掘进姿态的控制，并多次复核隧道轴线，以确保轴线准确性，为盾构机安全进入奠定基础。盾构机进入套筒过程应慢速进行，最后阶段使用特殊管片进行补充注浆操作，隔断钢套筒及端头间的水力联系，并借助观察孔观察注浆情况，以确保洞口良好的密封效果；七，完成洞口注浆加固操作后，多余泥浆经由排浆阀排除，即可相继拆除反力平衡装置、反力架等辅助结构，完成盾构机的接收操作。

三、施工控制分析

盾构钢套筒始发及接收施工是一项复杂、系统的工作，对于施工工艺和技术有着较高且严苛的要求，在实际操作过程中，主要需注意安装精度、密闭性、盾构推力、套筒压力以及同步注浆等方面的控制。

结语：

本文围绕盾构钢套筒施工工艺进行了分析，重点探究了盾构始发及接收施工的注意要点，并相应分析了其施工控制要点，以供相关单位参考。

参考文献：

[1]胡爽子.浅析盾构始发与接收钢套筒施工工艺[J].四川建材,2016(06).

[2]张丽华,袁文锋.盾构机进出洞钢套筒施工及其成本研究[J].建筑知识,2016(04).

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[4]夏晨欢.盾构进洞钢套筒施工技术的研究[J].建筑施工,2013(01).

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