浅议地铁盾构钢套筒接收技术

浅议地铁盾构钢套筒接收技术

发布时间：2022-05-18T01:40:00.208Z 来源：《建筑实践》2022年2月第3期 作者： 黄仁杰

[导读] 对于采用盾构法的地铁工程段来说，最关键的两个环节就是始发以及接收，同时这两个

黄仁杰

中铁二十五局集团有限公司盾构工程分公司 广东 佛山 528000

摘要:对于采用盾构法的地铁工程段来说，最关键的两个环节就是始发以及接收，同时这两个环节也是最常遇到问题、最容易出现风险的环节，其中盾构在接收环节的风险特别值得注意。本文以笔者参与的东莞地铁2号线特定区间施工时选择的钢套筒接收盾构技术，及介绍

了钢套筒盾构接收技术的实现思路，从而向各位同业介绍钢套筒盾构接收过程中需要注意的技术难点、施工要点、具体流程以及工艺选择

逻辑，为同业在其他项目的工作中提供参考。

关键词:地铁 盾构接收 钢套筒 技术应用

1.工程概况

笔者参与的东莞地铁2号线的标段盾构机是从珊美站接收后吊出的，吊出井口的位置在地质勘测结果中显示为以中砂层为主，在隧道底部主要是全风化含砾砂岩以及强风化含砾砂岩，隧道顶部主要是粗砂层，厚度约为400cm左右，距离井口150米有排洪渠，水土稳定性较

差。由于地质条件不好，因此本工程选择的断头加固工艺是素混凝土连续墙以及双重管旋喷桩。在珊美站的断头进行加固了以后，在施工

实践中发现地下水水量高于勘察数据的情况，容易在盾构机到达的时候发生涌水涌沙的问题[1]。在这个工程当中，盾构机总长达到了9.8

米，而加固结构的长度却只有10米，在盾构机行进到接收点位置的时候，吨位只能有80公分进入加固体，而这个隧道位于透水性很强的砂

层当中，所以才会出现涌水涌沙的问题。同时，因为周边河道水位升高，目前地下水的水位已经超出加固体高度，许多地下水容易从加固

体顶部深入隧道。另外，加固体采用的素混凝土连续墙和车展的围护结构连续墙间因为工艺选择的问题，存在一定的多余空间，在几经考

量之后，本工程最终选择通过盾构钢套筒接收技术来完成施工[2]。

2.盾构钢套筒接收技术

所谓的盾构钢套筒接收工艺，指的是在盾构接收端的端头井预先设置一个内径比盾构机外径更大的、以拼接方式完成密闭的钢结构套筒，而这个套筒内部填进去碎石、细沙、混凝土等物料，最终构成一个封闭的外延箱体，主要作用在于平衡地下水土带来的压力，让盾构

接收可以在钢套筒内部完全实现，随着盾构机被全部推到钢套筒当中，就达成了盾构接收的目标。

笔者所参与的工程当中，按照盾构机的大小以及接收井周边的地质环境，选择了用1.6厘米厚度的A3钢板来拼接钢套筒，套筒筒体长度为9.9米，内径长度为6.5米，主要分成底座的A块、上部侧方两段B块以及正上方一段C块，每一段的上下部分拼接都通过加焊法兰端面，同

时采用高强度螺栓完成连接，中间通过密封条实现密闭。钢套筒和洞门环板是通过厚度为50公分的过渡环完成连接，而钢套筒自身的反力

则是以基准环来承力，基准环设计在反力架和钢套筒的中间。当然，为了实现钢套筒的整体密闭，还需要用封盖和基准环完成连接[3]。

3.钢套筒盾构接收风险及成因

在真正进行施工之前，笔者所在的项目组还根据多年来的钢套筒盾构接收经验，总结梳理出了在接收过程中可能会出现的风险以及导致风险出现的各项因素，其中包括：

3.1轴线偏差

这种偏差主要体现在隧道中轴线、接收洞门的钢环中心点、钢套筒的中轴线之间存在偏差上。在一些工程当中，因为在进行盾构接收之前，没有展开隧道贯通的重复测试，也没有对盾构机的整体姿态进行调整，也没有对盾构机的导向设备进行误差测试等等，导致盾构机

在推入过程中没能顺利进入洞门的接受钢环，甚至没办法进入钢套筒当中，盾构的刀盘一开始运行就会导致钢套筒磨损，击穿洞门钢环后

导致涌水涌沙，当偏差情况较为严重的时候，盾构的相关善后工作甚至比盾构接收还要困难[4]。

3.2破除门洞时涌水涌沙

正如上文所述，这个隧道位于透水性很强的砂层当中，周边地下水水位因为周边河道升高，所以一旦没有做好对相关位置的勘测盲目破除洞门的素混凝土连续墙，就会导致加固体出现涌水涌沙问题。

3.4钢套筒出现位移

如果在建设过程中，没有帮助钢套筒的承力设置足够强力的反力架，在外部水土压力的影响下，就会导致钢套筒出现纵向位移，导致形变后钢套筒接缝处出现涌水涌沙。

3.5洞门涌水涌沙

在盾构机完全进入钢套筒之后，就应该立即通过注浆进行环箍作业，如果注浆量不足那么洞门处就会出现水土流失。洞门封堵的水平较差，洞门的密闭性不足的情况下拆除钢套筒也会导致洞门出现涌水涌沙[5]。

3.6接收端头管线断裂、地面沉降

盾构机掘进过程中，未控制掘进参数、注浆不及时、水土流失等情况，引发接收端土层塌陷，接收端头管线断裂，地面沉降。

4.钢套筒组装

4.1主体部分连接

（1）在进行钢套筒安装之前，首先需要明确隧道中轴线、接收洞门的钢环中心点、钢套筒的中轴线没有偏差，从而确定钢套筒的安装位置，务求让地面吊下的A块钢套筒一次性放置到位后，再通过激光测距仪进行定准、以千斤顶等仪器进行微调，保证能够通过螺栓稳定连

接。

（2）B块和A块之间的连接，要谨慎选择吊点，同时关注各个部分之间的密封条安装，确保完成连接之后整体的密闭性。

（3）钢套筒的过渡连接板以及洞门的环板之间的连接。在过渡连接板和洞门的环板完成接触时，应该确保两者的平面实现了完全接触，如果存在孔隙，应该通过钢板的方式填充，并和过渡连接板焊接，确保尽量没有孔隙存在，使得两个平面能够实现双面满焊[6]。

（4）基准环与A、B两块的连接。基准环应该在上下部分别和A、B块部位进行连接后进行检查，保障加强螺栓以及完全密闭。 （5）安装封盖。在上部最后的C块进行安装之前，首先应该对端部进行封盖安装，让端部能够和基准环连接，然后再安装最上方的C快，在此过程中可以采用电动倒链葫芦来调整B块的位置，从而让C块能够有足够空间完成安装，全部安装完毕之后再将所有的螺栓重新拧

紧。

4.2反力架与支撑安装

在安装反力架之前，需要对安装在基坑中的位置进行测准，随后按照井口面以及洞门中心点的标高，在地表切割反力架立柱下多出的部分，让反力架能够适应各个标高的基坑施工，随后再在地表安装反力架，反力架和基准环之间应该有20个承重达到60吨的千斤顶进行缓

冲，千斤顶的初始压力应该设定为10兆帕，反力应该达到600吨[7]。千斤顶也应该设计有液压控制互锁阀，在盾构机推出的过程中依靠推力

来增加反力。在安装过程中还应该关注反力架本身的稳定性，做好接收井周边的支撑。

4.3钢套筒填料与试验

在钢套筒当中，应该通过加入填充物，从而让盾构机在这个位置上获得和水土压力一致的压力，填充料的选择应该以碎石、砂石为主，其中碎石应该填充在套筒底部30公分左右，总填充量大概为20立方米，同时最好在安装C块之前，方便填充施工[8]。

可以在套筒上方设置球阀来向套筒当中加水来确认整体密闭情况，压力达到100千帕后停止加水，如果压力达不到100千帕，就可以把水管松开后，通过空压机压入空气，直到整体压力能够稳定在100千帕。在内部压力足够的情况下，就可以对套筒的各个连接部分进行检

查，查看这些连接位置是不是有漏水，检查反力架支撑位的焊缝是不是存在脱焊，如果出现了漏水或是焊缝脱焊的问题，就应该立即排水

泄压后进行处置，直到处置完成后再重新加压检测，直到没有漏水点后才能够让盾构机出洞[9]。

5.盾构机接收

首先，在盾构机经过洞门的时候，挖掘速度应该控制在每分钟1公分以下，刀盘的转速也应该保持在每分钟0.6转到1转左右，推力保持在1000吨以下，特别是在顶推最后一道连续墙的时候，速度应该保持在每分钟3毫米左右，避免太快速推进导致墙体倒塌后砸坏钢套筒。

同时，在盾构机接收进入套筒的过程中，也应该实时监测土压力，保证土压力能够维持在一个大致恒定的状态，在具体操作的时候应该按照埋入深度以及承压水水头的压力来计算土压力的数据，同时在进行掘进的时候再进行微调。在推进过程中不能够随便把土压降下

来，不然就会出现出土量增大过快、导致盾构机扎头同时后方承压水进入刀盘前、难以推进的情况，同时也不能够随便加大涂鸦，避免钢

套筒被压垮[10]。

其次，要随时对盾构机保持观察，保证盾构机能够略微抬头推进，对每个分区的油压做好控制。盾构机在出洞的时候应该保持在水平偏差11公分之内，竖向偏差应该保持在3公分之内，确保盾构的接收姿态正确，前部水平1.5公分，垂直3公分，后盾水平1.5公分，垂直0.5公

分，仰角每米3毫米。

再次，应该将盾构机送入钢套筒之后，安排监察员来判断钢套筒是否存在位移的问题，并通过仪表来检查钢套筒以及顶撑承力液压油缸的数值，如果压力增长迅速，就应该停下作业后检查相关原因，比如钢套筒各部分的连接密封情况，若是存在涌水涌沙问题，首先应该

做好相应问题的处理、确保一切正常后再继续掘进。

最后，在盾构机完全进入了密封钢套筒之后，首先需要对吨位的5个环管片补充注浆，保证能够阻断端头以及钢套筒之间的水力联系，随后再将钢套筒当中的泥沙清理后，打开加料口以及下放的排水阀进行试水，并经过人工观察确认无问题之后，才能够接触密封钢套筒，

通过吊机将盾构机拉上地面。

6.结论

笔者参与的这次盾构钢套筒接收施工，在整条东莞地铁线开发建设过程中属于第一次实施的方法，这一次的施工经验不仅让整体隧道建设得以顺利实现贯通，也证明了盾构钢套筒接收技术的确在施工风险控制、施工效率、施工成本控制、施工环境控制上有着巨大优势。

参考文献

[1]付瑞心.高承压水软土地层盾构钢套筒始发技术及其应用[J].建筑技术开发,2021,48(17):99-101.

[2]吴淼.泥水盾构钢套筒接收掘进施工技术研究[J].中国高新科技,2021(12):52-53.

[3]杨胜斌.地铁盾构钢套筒接收风险分析及预防措施[J].工程技术研究,2020,5(13):180-181.

[4]周龙. 地铁盾构钢套筒接收施工风险评价及应对措施研究[D].兰州交通大学,2020.

[5]王宝佳,马腾,郭红斌,余峰岗.盾构钢套筒密闭始发技术[J].施工技术,2020,49(07):84-87.

[6]屈庆旭.地铁盾构施工钢套筒接收风险防控措施研究[J].四川水泥,2021(01):115-116.

[7]林守业.地铁盾构施工中的钢套筒接收技术探讨与分析[J].中华建设,2019(09):150-151.

[8]牛俊涛.地铁盾构区间钢套筒接收施工工艺[J].天津建设科技,2018,28(05):51-52+70.

[9]陈尤斌.盾构地铁隧道施工对近接桩基的影响[J].四川建筑,2021,41(06):134-136+139.

[10]肖罗峰.地铁隧道施工中复杂地质超前注浆加固施工技术[J].工程机械与维修,2021(06):172-173.