XX区间盾构钢套筒接收技术方案

2-4-7层细砂：灰褐色～褐灰色，密实，饱和，成分以长石、石英为主，含少量黏性土及砾石，局部夹粉质黏土薄层，普遍分布，层底深度约20.5-29.4m,平均厚度约为4.65m。
（c）第四系下更新统东深井组冰水对基层（Q[1](2)d(fgl)）
7-1层粉质黏土：青灰色～灰黑色，可塑，含少量粉砂及钙质结核，局部夹粉砂薄层，普遍分布，层底深度约17.7-34.9m,平均厚度约为3.65m。
图3.2-4钢套筒过渡环
(5)进料口和注排浆管
筒体中部右上角设置600×600进料口，在每段钢套筒底部预留三个2寸带球阀注排浆管，共6个等间距布置，一旦盾构机有栽头趋势头，即可在下部注双液浆ห้องสมุดไป่ตู้顶。
图3.2-5钢套筒进料口和注排浆管
3.3.
（1）主体部分连接
1）在开始安装钢套筒之前，首先确定隧道中心线，也就是钢套筒的中心线。钢套筒定位时，要求钢套筒中心线、隧道中心线两条控制线重合。
（3）钢套筒底部框架与底板预埋板焊接
钢套筒整体安装定位完成后，对中心线复测，确认无误后，将钢套筒底部框架与底板预埋板焊接，以防止钢套筒左右发生位移。钢套筒底部框架焊接预埋件如图3.3-1所示：
图3.3-1 钢套筒底部框架与预埋板连接示意图
（4）支撑安装
钢套筒与洞门环板焊接完成后，检查确认后，即进行安装筒体上部和侧部支撑。如图3.3-2所示，钢套筒每边共设置8道横向支撑，顶在侧面底板和中板梁上。
盾构掘进顺序示意图见图1.1-1。
图1.1-1盾构掘进顺序示意图
1.2.
XX站—XX站区间；盾构机在通过风井时，盾构机在风井接收及二次始发均采用三管旋喷加固+冷冻加固+钢套筒；施工示意图如下：
图1.2-1盾构过风井施工概况
1.3.
场区地形地貌、地质构造，岩土工程地质，场地土类型及建筑场地类别
（1）场区地形地貌、地质构造
图3.2-1钢套筒设计总图
(2)钢套筒前后筒体两侧安装侧门
两端筒体宽度为700mm,侧面分别设置1760×860门，用于破洞门时的清渣。
图3.2-2钢套筒筒体两侧设计安装侧门
（3）钢套筒底部框架
钢套筒中心到底部的距离为3900mm。
图3.2-3钢套筒底部框架
（4）过渡环
过渡环宽度设置成550mm,加工制作2个，对称制作。
5）采用2个80t液压千斤顶前后纵向顶推底部框架，直至隧道中心线，然后向前洞门方向平移，直至与洞门预埋环板相接，并保持隧道中心线与钢套筒中心线不偏离。
6）最后再整体把钢套筒组装完成，安装完成后，对筒体位置进行复测，检查与盾构机到达的中心线是否重合。
（2）钢套筒的过渡连接板与洞门环板的连接
钢套筒安装完成后，对中心线复测，确认无误后，将洞门环板与过渡连接板进行焊接。
2-3-2层细砂：褐灰色～灰褐色，中密，饱和，成分以长石、石英为主，含少量黏性土，局部夹粉质黏土薄层，偶见粉土及团块，普遍分布，层底深度约11.3-20.5m,平均厚度约为4.19m。
2-4-1层中砂：浅灰色～灰褐色，中密，饱和，成分以长石、石英为主，含少量黏性土，普遍分布，局部夹粉质黏土薄层，层底深度约为11.1-24.6m,平均厚度约为4.17m。
XX局XX地铁2号线XX区间
盾构机钢套筒风井过站技术方案
2017年7月16日
1.
1.1.
本项目包含1站，即XX站。XX站～XX站区间右线全长2911.887m（左线2986.776），XX站和XX站之间有一风井。风井的长度为12.5m。 结合本标段地质情况和工期情况，拟配置二台盾构机，以泥水平衡模式掘进，盾构机从XX站双线组装、始发，向北施工掘进通过风井及3号联络通道，在盾构机通过的风井的时候，同时用钢套筒接收并在钢套筒内二次始发，继续往XX推进最后到XX站接收、解体、退场。
7-2层中砂：灰褐色～灰绿色，密实，饱和，成分以长石、石英为主，含少量黏性土，局部夹黏性土薄层，普遍分布，层底深度约22.7-46.1m,平均厚度约为4.74m。
7-2-6层细砂：灰褐色～灰绿色，密实，饱和，成分以长石、石英为主，含少量黏性土，局部夹少量黏性土薄层，普遍分布，层底深度约26.6-37.3m,平均厚度约为5.14m。
4.
4.1.
盾构机到达钢套筒辅助接收工法拟模拟泥水盾构机在软土砂层中的掘进， 并在钢套筒内完成到达环管片拼装。 接收钢套筒填料及检验工序作为确保新工法顺利推进的重要保证， 一方面增强了泥水盾构施工的整体保压性能； 另一方面加大了盾构机进入钢套筒施工期间底部地基承载力， 避免盾构机筒体“栽头”导致筒体直接与接收钢套筒内壁接触。
（3） 为保证钢套筒顺利下井及安全拆除，在做风井中板及顶板是需预留吊装口；吊装口的尺寸如下图：
预留吊装口
（4）盾构风井主体具备接收条件后，项目部应组织测量人员对盾构风井主体进行复测，测定实际偏差量，为盾构接收提供数据支持。
主要复测项目包括：盾构井底板标高、侧墙和端墙位置及倾斜度、标准段底板标高、标准段侧墙净空、中板底标高、中隔墙位置等。
2）在地面组装好钢套筒的筒体1、2、3以及过渡环，并依次把过渡连板与筒体1、2、3下放到风井内，在风井内先整体组装好。
3）采用2个80t液压千斤顶前后纵向顶推底部框架，直至隧道中心线，然后向后洞门方向平移，直至与洞门预埋环板相接，并保持隧道中心线与钢套筒中心线不偏离。
4）在地面组装好钢套筒的筒体4、5、6以及过渡环，并依次把过渡连板与筒体4、5、6下放到风井内，在风井内先整体组装好。
2）盾构机在推进最后50环过程中，根据定向测量和联系测量成果，有计划地进行纠偏工作，推进纠偏严格按照小量多次的原则进行，使盾构机姿态控制在水平±15mm以内，垂直方向在+20～+30mm，以保证隧道的顺直度。
（b）第四系全新统低漫滩冲积层（Q[4](2al))）
2-2层粉砂：黄褐色～灰褐色，松散，稍湿～饱和，成分以长石、石英为主，含云母，含黏性土，局部夹粉质黏土薄层，含少量淤泥，普遍分布于表层，层底深度约2.0-11.1m,平均厚度约3.75m。
2-3层细砂：黄褐色～灰绿色，稍密，饱和，成分以长石、石英为主，局部含少量黏性土及夹粉质黏土薄层，普遍分布，层底深度约3.7-19.3m,平均厚度约为4.37m。
地基土分布较均匀，性质变化较大。表层由素填土组成，上部地基土主要由粉砂组成，下部主要由中粗砂夹厚薄不均的粉质黏土组成。本区间风井主要地层描述及主要物理力学指标描述如下：
（a）第四系全新统人工堆积层（Q[4](ml)）
1-2层素填土：褐黄色～灰褐色，松散～中密，稍湿～饱和，主要成份为砂及黏性土，素填土成分变化较大，局部以细砂和建筑垃圾为主，表层含植物根系，层底深度约为1.0-7.5m,平均厚度约4.25m.
7-3-2层细砂：灰褐色～褐灰色，密实，饱和，成分以长石、石英为主，含少量黏性土及砾石，局部夹粉质黏土薄层，局部分布，层底深度约30.7-45.5m,平均厚度约为3.38m。
1.4.
（1）地下水类型及特征
本工点位于XX江河床、低漫滩地貌中，勘察期间勘察范围内地表水深度最大约约6.0m,地表水水位变幅较大。由于钻孔连线并不代表江底地形，本区间XX江江岔最大深度不清楚，建议对穿江段实测断面。根据地下水赋存条件，地下水类型主要为第四系孔隙水及微承压水。
1.5.
图1.5-1盾构风井周边环境概况
2.
2.1.
盾构过中间风井常见的有3种方法：
1、是采用通常的盾构机过站方式，将盾构机拖至始发位置，安装反力架拼装负环使盾构机通过；
2、是采用拼装整环管片的形式通过；
3、是根据需要采用半环+整环的形式通过。
此处，风井处于XX江区域，风井内外水土压力差较大、端头加固质量无法保证，盾构在中间风井到达和始发过程中，盾壳外间隙涌水涌砂风险较大，因此采用新型钢套筒过站工法。
2）微承压水
在XX江低漫滩分布较广，含水岩组由中部主层7层中粉砂、细砂、中砂、粗砂、砾砂、圆砾土组成；顶部存在7-1、7-1-2黏性土层，层状分布，连续性不强，上下含水层可相通，层顶埋深18.7-28.4m，底部为泥岩隔水层，该层存在微承压性，承压水头0.0-3.48m，该微承压水主要补给来源为上部孔隙潜水下渗和XX江江水的侧向渗流，排泄方式以径流及向XX江水体侧向渗流为主，与XX江水具密切水力联系，呈互补互排关系。
1）第四系空隙潜水
在XX江低漫滩普遍分布，含水层岩性主要为粉砂、细砂、中砂、粗砂、砾砂等砂类土，夹黏性土层，含水层厚度一般为35.4-48.2m,受XX江江水的影响，该类型地下水有较统一的自由水面，主要受大气降水入渗和江水侧向径流补给，排泄方式主要为蒸发、向河流径流排泄。本次勘察期间孔隙潜水初见水位埋深为0.0-8.6m,稳定水位埋深为0.0-8.8m,水位变幅较大。
图3.3-2 钢套筒上部支撑安装位置示意图
（5）密封性检查
钢套筒组装完成后，在筒体内压水检查其密封性，气压为0.2Mpa，若在12小时内，压力保持在0.18Mpa上，则可满足钢套筒接收要求，如果小于0.18Mpa，找出漏气部分，检查并修复其密封质量，然后再次进行试压，直至满足试压要求。
（6）砂浆基座
2.2.
（1）风井围护结构为 1000 mm 厚钢筋混凝土地下连续墙， 到达端头及二次始发端头加固时；采取一幅 1.2 m 厚 C15 素混凝土 （混凝土标号较高易堵塞盾构环流系统并加剧刀具磨损）地下连续墙。
（2） 混凝土地下连续墙施工完成后应及时进行取芯试验进行检测，并尽快对取芯孔位进行封堵，倘若存在缺陷应采取措施完善。
在钢套筒底部60°范围内浇筑15cm后的C20砂浆基座，并保证砂浆基座伸入洞门内与加固土体相接，以保证刀盘出加固体时扎头。详见图3.3-3所示。
图3.3-3 钢套筒底部砂浆基座图
（7）填料
钢套筒当检查完毕后，向钢套筒内填料。填料采用泥浆，主要采用盾构机掘进出来的渣土和膨润土加水配制而成。
为了将填料输送至钢套筒内，需要从地面引一条输送管道至钢套筒上，采用一条609mm的管路连接，地面设置一个漏斗，将填料直接从漏斗输送至钢套筒内。
钢套筒的过渡环与洞门环板相接触后，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环板全部密贴后将过渡板满焊在洞门环板上。
盾构机停机位置选择在刀盘掘进至加固体前0.5m处，即距离车站外衬墙皮3.5m位置。
（1）施工准备工作
1）在盾构机进洞前100m和50m时，对控制点各进行一次复核测量，确保控制点精确无误，同时对进洞端洞门中线进行测量复核，确定洞门中心精确位置。根据测量结果，调整盾构机自动测量系统，在最后50环推进过程中，对隧道轴线进行多次复核，确保轴线准确，保证盾构机安全进入洞门圈。
方案中提及的参数主要依靠理论数据进行确定，待复测结果提供后，可进行适量调整。
3.
3.1.
图3.1-1盾构钢套筒风井过站施工工艺流程图
3.2.
整个钢套筒总长为12500mm，由前后2个过渡环、6个筒体、和左右工字钢支撑等部分组成。
(1)筒体
筒体部分长11400mm，直径（内径）6820mm。分六段，每段又分为上下两半圆。筒体材料用20mm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140mm，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厚的板，上下两半圆以及两段筒体之间均采用M30、8.8级螺栓连接，中间加8mm厚橡胶垫。在筒体底部制作底部框架，底部框架分四件制作。底部框架承力板用20mm板，筋板用20mm板。框架与下部筒体焊接连成一体，焊接时托架复板先与筒体焊接，再焊接横向筋板。底部框架与车站底板预埋件焊接。
本区间风井位于松北区松北大道旁，向北为XX站，向南至XX站，线路区属于河床、低漫滩地貌单元，沿线植被发育，鱼塘分布，地面标高在109.4m~121.7m左右，场地地形起伏较大，该路段交通流量较大，地下管线多而复杂，经调查场地内无历史文物或古迹。
（2）岩土工程地质
根据钻孔揭露和室内土工试验结果，该场地勘察深度内所揭露的地层为第四纪地层。主要由第四系全新统人工堆积层（Q[4](ml)）、第四系全新统低漫滩冲积层(Q[4](2al)))、第四系下更新统东深井组冰水对基层（Q[1](2)d(fgl)）、白垩系嫩江组（K[2N](）组成。