富水砂層地區(qū)鋼套筒平衡接收施工研討

張廣義

（中交隧道工程局有限公司，北京100102）

1 工程簡(jiǎn)介

哈爾濱市軌道交通3 號(hào)線二期工程大有坊街站～太平橋站區(qū)間左線盾構(gòu)采用中交天和生產(chǎn)的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)施工，由大有坊街站北端始發(fā)，達(dá)到太平橋站后，由預(yù)留的盾構(gòu)井接收并吊出，端頭加固形式為水平冷凍法加固。

2 地質(zhì)條件

由于接收端盾構(gòu)推進(jìn)主要地層為中砂，局部為粉砂，到達(dá)過程中容易發(fā)生涌砂涌水，常規(guī)加固措施難易滿足施工要求，為規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，確保施工安全和施工質(zhì)量，為此經(jīng)相關(guān)單位共同討論，左線接收采用鋼套筒接收。

3 平衡鋼套筒原理

該方式通過在盾構(gòu)接收井內(nèi)安裝鋼套筒，然后通過在鋼套筒內(nèi)填充回填物、加壓，建立與基坑外相同的水土平衡環(huán)境，接收等同于常規(guī)掘進(jìn)，從而避免的盾構(gòu)到達(dá)過程中因水土流失、欠壓而出現(xiàn)塌方的情況。該方式通過在鋼套筒內(nèi)預(yù)先填料、加壓，通過鋼套筒這個(gè)密閉的空間提供平衡掌子面的水土壓力，確保盾構(gòu)機(jī)順利到達(dá)。

4 平衡鋼套筒工藝

由于區(qū)間無(wú)預(yù)埋洞門鋼環(huán)，首先通過側(cè)墻已經(jīng)植入的鋼筋，焊接一圈鋼板，以便后期與鋼套筒的過渡鋼環(huán)相連接。焊接安裝鋼板完畢后進(jìn)行后續(xù)鋼套筒安裝、洞門破除、填料、密閉性檢測(cè)、盾構(gòu)接收等工作。

4.1 接收前準(zhǔn)備工作

a.對(duì)左線洞內(nèi)淤積的水、冰、等堆積物進(jìn)行清理。

b.按照設(shè)計(jì)標(biāo)高，對(duì)盾構(gòu)井底板標(biāo)高、側(cè)墻和端墻位置及傾斜度、標(biāo)準(zhǔn)段底板標(biāo)高、標(biāo)準(zhǔn)段側(cè)墻凈空、中板底標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測(cè)。

c.對(duì)Z1～Z15、N1～N8 水平凍結(jié)的軟管部分進(jìn)行遷改。

d.由于左線接收洞門無(wú)洞門鋼環(huán)接收措施，在洞門周圍安裝整圈厚度為16mm 弧形板+10mm 橡皮密封，固定在側(cè)墻上。

4.2 鋼套筒的設(shè)計(jì)

鋼套筒主體全長(zhǎng)約11400mm，筒長(zhǎng)10000mm，內(nèi)徑6800mm，鋼套筒主體重量約120t。

4.3 鋼套筒的吊裝

根據(jù)鋼套筒最重部件為21.27t，采用120t 汽車吊進(jìn)行吊裝和拆除，由于區(qū)間左線鋼套筒吊裝時(shí)已進(jìn)入冬季施工，環(huán)境溫度較低，為了確保吊裝作業(yè)安全，起吊前均已對(duì)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行檢查，相關(guān)司索、信號(hào)工均在崗，且吊裝前進(jìn)行試吊，從而確保了吊裝的安全性。

4.4 鋼套筒施工

a.套筒安裝：把過渡連板與傳力架1 連接好，整體吊裝下放到端頭井內(nèi)，向前移動(dòng)過渡連板與傳力架1 并與洞門鋼環(huán)焊接。然后按照同樣的方式安裝2/3/4 號(hào)部件。

b.端蓋支撐安裝：端蓋后部由方鋼及3 根φ609 鋼管支撐，其中端蓋上部反力架直接與中板頂住支撐，下部采用6 根200×200 方鋼與底板進(jìn)行支撐，中間采用3 根φ609 鋼管做斜撐。鋼套筒定好位置后，先用100t 千斤頂向洞門方向頂推，使鋼套筒頂緊洞環(huán)板，端蓋上下均布置支撐，斜撐與底板預(yù)埋件焊接要牢固，焊縫位置要檢查，確保無(wú)夾渣、虛焊等隱患。

c.鋼套筒加固：為防止盾構(gòu)進(jìn)入鋼套筒后出現(xiàn)套筒因側(cè)向力的影響出現(xiàn)變形，鋼套筒與洞門環(huán)板焊接完成后，檢查確認(rèn)后，安裝筒體上部支撐及下部支撐施工，鋼套筒上部每邊共設(shè)置3 道橫向支撐，頂在中板梁上，套筒底部每邊設(shè)置8 根橫向支撐，分別頂在側(cè)墻及底板的底梁上，從而控制了鋼套筒的位移及形變控制。

d.砂漿基座：接收過程中，為了防止盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入鋼套筒后發(fā)生扎頭現(xiàn)象，鋼套筒安裝完畢后，在鋼套筒底部澆筑15cm 厚的砂漿墊層，并保證砂漿墊層伸入洞門內(nèi)與加固土體相接，為盾構(gòu)機(jī)提供了支撐，確保了盾構(gòu)機(jī)不刮蹭到鋼套筒底部，影響套筒的穩(wěn)定性。

e.洞門破除：填料前，通過縱向測(cè)溫評(píng)定冷凍效果，達(dá)到設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行洞門鑿除工作。鑿除前首先打水平探孔（2.5m深），確定無(wú)滲漏水后再進(jìn)行破除。洞門鑿除時(shí)按照由上至下先將地連墻背土面保護(hù)層鑿除，露出外側(cè)第一層鋼筋，將第一層鋼筋割除之后，再按照由上至下分塊鑿除至第二層鋼筋（迎土側(cè)），待完成整體鑿除后再完成第二層鋼筋的割除工作。鑿除過程中渣土及時(shí)通過側(cè)門運(yùn)出。

f.填料：先填充中砂200m3至鋼套筒高度約2/3 處，后采用惰性漿液填充滿鋼套筒。砂漿配合比為膨潤(rùn)土：砂：粉煤灰：水：外加劑=1：16：2.73：3.55：0.1。

g.密封性檢查：我項(xiàng)目部在鋼套筒組裝、填料完成后，在筒體內(nèi)壓水檢查其密封性，壓力為0.2Mpa，經(jīng)測(cè)試12 小時(shí)內(nèi)，壓力保持均保持在在0.18Mpa 上，滿足鋼套筒接收要求。

4.5 盾構(gòu)接收

a.刀盤破洞門前，通過鋼套筒泄壓孔進(jìn)行壓力調(diào)整，根據(jù)壓力變化，將套筒內(nèi)的掘進(jìn)土壓設(shè)定為0.8-1.0bar。

b. 進(jìn)入套筒后，將速度控制在25～35mm/min，推力不超過1200t，扭矩不大于420KNm，刀盤轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在0.8rpm。

4.6 監(jiān)控量測(cè)

在盾構(gòu)機(jī)到達(dá)前布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)（位移報(bào)警器），以監(jiān)測(cè)盾構(gòu)進(jìn)入套筒時(shí)的套筒位移。根據(jù)鋼套筒位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，若變形較大，需采取針對(duì)性措施。

4.7 施工過程中的控制要點(diǎn)

a.接縫滲漏：鋼套筒與洞門環(huán)板連續(xù)處、鋼套筒與管片搭接處出現(xiàn)滲漏，導(dǎo)致土艙無(wú)法維持需要的壓力引起掌子面塌陷。應(yīng)對(duì)措施：進(jìn)行壓力檢測(cè)，由監(jiān)理工程師進(jìn)行監(jiān)督，經(jīng)檢測(cè)合格后，盾構(gòu)機(jī)才能進(jìn)行掘進(jìn)施工；鋼套筒與環(huán)板之間采用橡膠密封墊，并涂刷密封膠，增強(qiáng)其密封性。

b.姿態(tài)控制：盾構(gòu)姿態(tài)的好壞，直接關(guān)系到盾構(gòu)機(jī)能否順利的進(jìn)入鋼套筒。應(yīng)對(duì)措施：盾構(gòu)機(jī)在推進(jìn)最后50 環(huán)過程中，根據(jù)測(cè)量成果，有計(jì)劃地進(jìn)行糾偏工作，推進(jìn)糾偏嚴(yán)格按照勤糾緩糾進(jìn)行，使盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制在設(shè)計(jì)軸線范圍內(nèi)，以保證隧道的準(zhǔn)確貫通。

c.越冬期間防滲漏水措施：越冬期間可能通過管片與洞門間的間隙出現(xiàn)滲漏水。應(yīng)對(duì)措施：左線最后一環(huán)（944 環(huán)）端面出側(cè)墻29cm，由于冬季停機(jī)不拆機(jī)，為防止?jié)B漏水，計(jì)劃在944 環(huán)與鋼套筒的過度環(huán)焊接弧形鋼板，同時(shí)弧形鋼板上預(yù)留50mm 的球閥注漿。

d.洞門鑿除過程中風(fēng)險(xiǎn)：需要在洞門鑿除前對(duì)洞門的冷凍效果進(jìn)行驗(yàn)收，在確定洞門強(qiáng)度滿足鑿除條件時(shí)方可進(jìn)行洞門鑿除。

5 效果

整個(gè)過程的基坑周邊沉降觀測(cè)比較穩(wěn)定，鋼套筒平衡到達(dá)工藝已在大太區(qū)間左線盾構(gòu)井成功運(yùn)用，有效的解決了接收時(shí)易發(fā)生涌水涌砂的一系列風(fēng)險(xiǎn)。

6 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

6.1 鋼套筒回填料較為關(guān)鍵，應(yīng)根據(jù)不同的盾構(gòu)機(jī)設(shè)備采用不同的回填料。

6.2 在施工過程中也發(fā)現(xiàn)了施工中存在的不足及控制要點(diǎn)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)鋼套筒密封性進(jìn)行檢查、加強(qiáng)地表監(jiān)測(cè)及洞內(nèi)的巡視巡查。