采用鋼套筒進(jìn)行盾構(gòu)始發(fā)的關(guān)鍵施工技術(shù)

郭清華/GUO Qing-hua

(廣東華隧建設(shè)股份有限公司，廣東 廣州 510620)

目前國內(nèi)城市軌道交通建設(shè)事業(yè)步入一個高速發(fā)展期，擁有大規(guī)模人口的城市相繼建設(shè)地下軌道交通作為緩解交通壓力的首要選擇。常規(guī)地鐵施工經(jīng)常占用城市人員與車流量密集路段，采用地面加固方法，這種方法雖然能滿足盾構(gòu)始發(fā)的要求，但是有許多不足之處：①對場地要求高，端頭加固需要使用多種大型施工設(shè)備，占用場地大；②城市核心地段底線管線復(fù)雜，管線遷改難度大；③傳統(tǒng)加固方法施工工期長；④加固施工產(chǎn)生廢土廢渣，影響文明施工；⑤存在加固效果不好，盾構(gòu)始發(fā)時出現(xiàn)地面坍塌的風(fēng)險。 盾構(gòu)密閉始發(fā)工藝是根據(jù)平衡原理研發(fā)的新型盾構(gòu)始發(fā)工藝，密閉始發(fā)施工是在盾構(gòu)掘進(jìn)前，在盾構(gòu)始發(fā)井內(nèi)安裝鋼套筒，盾構(gòu)安裝在鋼套筒內(nèi)，然后在鋼套筒內(nèi)填充回填物，通過鋼套筒這個密閉的空間提供平衡掌子面的水土壓力，盾構(gòu)在鋼套筒內(nèi)實現(xiàn)安全始發(fā)掘進(jìn)。該技術(shù)是國內(nèi)首次提出并實施的盾構(gòu)始發(fā)施工技術(shù)，已在南寧地鐵建設(shè)中成功應(yīng)用。

盾構(gòu)始發(fā)時通過鋼套筒這個密閉的空間提供平衡掌子面水土壓力的施工技術(shù)包括：①鋼套筒耐壓設(shè)計；②鋼套筒始發(fā)裝置密封技術(shù)；③鋼套筒內(nèi)回填及試壓技術(shù)。

1 鋼套筒耐壓設(shè)計

既然要通過鋼套筒這個密閉的空間提供平衡掌子面的水土壓力，那么鋼套筒本身能承受相應(yīng)的水土壓力是基礎(chǔ)。鋼套筒筒體鋼結(jié)構(gòu)按耐壓5bar來設(shè)計，筒體材料用16mm厚的鋼板，每段筒體的外周焊接縱、環(huán)向筋板，以保證筒體剛度，筋板厚20mm，高150mm，間隔約550mm×600mm。鋼套筒如圖1所示。

圖1 鋼套筒實體圖

2 鋼套筒始發(fā)裝置密封技術(shù)

2.1 前端（鋼套筒與洞門連接處）密封

洞門處設(shè)置有預(yù)埋好的鋼環(huán)，鋼套筒與洞門連接處采用焊接連接，并在焊縫處涂刷防水涂料。連接處處理情況如圖2所示。

2.2 后端（鋼套筒與負(fù)環(huán)管片連接處）密封

待拼裝完第一環(huán)負(fù)環(huán)管片后，在負(fù)環(huán)管片的三元乙丙橡膠圈上粘貼遇水膨脹止水條，再用千斤頂將第一環(huán)負(fù)環(huán)管片頂推到鋼套筒后端環(huán)梁上，負(fù)環(huán)管片外側(cè)與鋼套筒之間的間隙通過管片壁后注雙液漿進(jìn)行密封，如圖3所示。

圖2 鋼套筒與洞門連接處密封

圖3 鋼套筒與負(fù)環(huán)管片的密封圖

2.3 鋼套筒拼裝縫密封

鋼套筒的拼裝縫之間采用橡膠密封圈和玻璃膠進(jìn)行密封，如圖4所示。

2.4 防止鋼套變形破壞密封的反力調(diào)節(jié)技術(shù)

盾構(gòu)刀盤切削掌子面時，鋼套筒受反作用力影響，導(dǎo)致鋼套筒與洞門環(huán)板連接處、鋼套筒拼裝縫處于受拉狀態(tài)而發(fā)生密封失效，出現(xiàn)滲漏，無法維持鋼套筒的壓力，故通過在鋼套筒后端與反力架之間安裝反力調(diào)節(jié)裝置，必要時通過反力調(diào)節(jié)裝置對鋼套筒施加壓力，確保鋼套筒與洞門環(huán)板連接處、鋼套筒拼裝縫處密封完好。

圖4 鋼套筒拼裝縫密封圖

反力調(diào)節(jié)裝置是在反力架與鋼套筒后端環(huán)梁間，一圈均勻設(shè)置20個液壓千斤頂，20個液壓千斤頂分為上、下、左、右4組，4組液壓千斤頂可獨立工作。調(diào)節(jié)時，采用單組或者多組液壓千斤頂進(jìn)行頂推反力架，以此為鋼套筒相應(yīng)部位施加反力，使鋼套筒與洞門環(huán)板連接處、鋼套筒拼裝縫處密封不會處于受拉狀態(tài)，以確保密封完好。反力調(diào)節(jié)裝置如圖5、圖6所示。

圖5 反力調(diào)節(jié)裝置設(shè)計圖

圖6 反力調(diào)節(jié)裝置現(xiàn)場圖

3 鋼套筒內(nèi)回填及試壓技術(shù)

3.1 鋼套筒內(nèi)回填

盾構(gòu)在破除洞門連續(xù)墻后，洞門外水土壓力傳遞至鋼套筒內(nèi)，為達(dá)到平衡外界水土壓力的目的，需先在鋼套筒內(nèi)填充膨潤土+砂混物，并且填充密實。鋼管筒回填效果如圖7所示。

3.2 試壓技術(shù)

圖7 鋼管筒回填效果圖

鋼套筒內(nèi)回填完成后，盾構(gòu)正式始發(fā)切削洞門掌子面前，對鋼套筒進(jìn)行整體試壓，試壓合格后才能始發(fā)。試壓時，通過向土艙內(nèi)注入泥漿使土艙壓力達(dá)到試壓值（一般取地下水土壓力+0.5bar），壓力保持4h無變化即可證明鋼套筒整體密封效果合格，進(jìn)行盾構(gòu)始發(fā)。

4 應(yīng)用效果

密閉始發(fā)裝置應(yīng)用于南寧市軌道交通1號線廣西大學(xué)站的盾構(gòu)始發(fā)中，高效、快速、安全地完成了盾構(gòu)始發(fā)施工。 O

[1] GB 5029-1999，地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范[S].

[2] GB 50446-2008，盾構(gòu)法隧道施工與驗收規(guī)范[S].

[3] 廣東華隧建設(shè)股份有限公司．一種用于盾構(gòu)密閉始發(fā)及到達(dá)的裝置[P]．中國專利：200920058408.9，2009-06-15．

[4] 廣東華隧建設(shè)股份有限公司．一種盾構(gòu)密閉始發(fā)及到達(dá)的施工方法[P]．中國專利：200910040235.2，2009-06-15．