富水圓礫層盾構(gòu)密閉套筒接收技術(shù)

郭洋 張永煥

中國(guó)建筑第八工程局軌道交通分公司

富水圓礫層盾構(gòu)密閉套筒接收技術(shù)

郭洋 張永煥

中國(guó)建筑第八工程局軌道交通分公司

針對(duì)圓礫層含水量大，注漿效果差等特點(diǎn)，采用密閉鋼套筒接收技術(shù)保證施工安全。從鋼套筒的設(shè)計(jì)加工、鋼套筒的現(xiàn)場(chǎng)安裝、盾構(gòu)接收段的的掘進(jìn)等方面對(duì)鋼套筒接收技術(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究，同時(shí)對(duì)鋼套筒接收關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳盡論述，主要包括確定合理的盾構(gòu)接收段掘進(jìn)參數(shù)、鋼套筒各部件安裝技術(shù)分析、質(zhì)量控制等。

隧道工程；盾構(gòu)；富水圓礫層；密閉套筒接收；施工技術(shù)

1 密閉套筒盾構(gòu)接收概述

密閉套筒盾構(gòu)接收指的是在洞門(mén)外，將洞門(mén)預(yù)埋鋼環(huán)與特制的鋼套筒連接，安裝完鋼套筒后在鋼套筒內(nèi)回填砂土壓實(shí)，接收鋼套筒內(nèi)預(yù)加一定壓力，與土倉(cāng)切口壓力相同，盾構(gòu)機(jī)正常掘進(jìn)至密閉套筒內(nèi)，在盾尾處二次注漿，待漿液凝固后，再對(duì)盾構(gòu)機(jī)及鋼套筒進(jìn)行拆解，完成盾構(gòu)接收施工。

2 密閉套筒的設(shè)計(jì)制作

2.1 筒體

筒體分三部分與一個(gè)后端蓋，每部分又分為上下兩塊，主要材料為Q235B鋼板厚度16mm和25mm厚的筋板鋼板和100*100方鋼組成，為保證密閉套筒的強(qiáng)度及剛度，套筒每部分均焊有環(huán)、縱向筋板形成網(wǎng)狀，另外用4道鋼板作為鋼板筋板成井字形焊接在后端蓋上，每部分的上下兩塊及與后端蓋間均采用螺栓連接，螺栓尺寸為M30強(qiáng)度不小于8.8級(jí)，為保證密封性中間連接處墊加厚橡膠墊。

2.2 進(jìn)料口

為了滿(mǎn)足盾構(gòu)接收需求，鋼套筒上預(yù)留三個(gè)下料口，平均每節(jié)套筒各一個(gè)。

2.3 排漿孔及泄料閘門(mén)

后端蓋平面板處預(yù)留一個(gè)排漿孔（帶球閥的注漿管）和一個(gè)泄料閘門(mén)。鋼套筒內(nèi)殘留的回填料及洞門(mén)破除的渣土，均從泄料閘運(yùn)出。

2.4 壓力表

在后端蓋平面板設(shè)置1個(gè)壓力表。

3 密閉套筒的安裝

3.1 筒體部分的安裝

(1）密閉套筒安裝之前，在接收井確定線(xiàn)路中心線(xiàn)，密閉套筒定位時(shí)，要求線(xiàn)路中心線(xiàn)與筒體中心線(xiàn)兩條控制線(xiàn)重合。

(2)在地面組裝密閉套筒的傳力架1，并把過(guò)渡連板與傳力架1連接好，將連接好的整體吊裝到接收井內(nèi)，確保線(xiàn)路中心筒體中心重合，向洞門(mén)移動(dòng)傳力架1與連接板，并與預(yù)埋鋼環(huán)焊接。然后依次完成傳力架2～4的下井連接。

(3)密閉套筒安裝完成后，復(fù)測(cè)筒體的中心線(xiàn)，查驗(yàn)與盾構(gòu)接收的線(xiàn)路中心線(xiàn)是否重合。

(4)傳力架連接部位采用8mm橡膠墊密封進(jìn)行密封。

3.2 后端蓋的安裝

筒體與后端蓋間用8㎜厚的橡膠板密封，后端蓋與筒體采用用法蘭連接，并用M30螺栓（8.8級(jí)）緊固。

3.3 支撐的安裝

支撐的安裝采用類(lèi)似盾構(gòu)始發(fā)反力架支撐的安裝方式，反力架用9根609鋼管做支撐，支撐前端與鋼套筒后端蓋連接，支撐后端上部6根與車(chē)站底板連接，下部3根支撐直接頂在車(chē)站主體。支撐安裝就位后，為消除筒體、反力架、支撐的安裝空隙，用千斤頂密閉套筒安裝后的整體千斤頂宜采用400t推力。在此過(guò)程中注意檢查焊縫是否松動(dòng)，連接螺栓是否松動(dòng)。

完成后，檢查各部連接處,對(duì)每一處聯(lián)結(jié)安裝的地方進(jìn)行檢驗(yàn),確保其連接的完好性,尤其是對(duì)于鋼套筒的上下半圓和節(jié)與節(jié)部分之間聯(lián)結(jié)的檢查,還要檢查過(guò)渡連接板與洞門(mén)環(huán)板之間的焊接,看是否存在著點(diǎn)焊或浮焊，發(fā)現(xiàn)有隱患，要及時(shí)處理。

檢查確認(rèn)后，安裝鋼套筒與接收井結(jié)構(gòu)的支撐。根據(jù)實(shí)際尺寸及現(xiàn)場(chǎng)情況每邊設(shè)置橫向支撐不少于4到，頂?shù)浇邮站Y(jié)構(gòu)梁上。

支撐安裝完成后，檢查每道支撐的牢固性。并再次查驗(yàn)筒體中心線(xiàn)與盾構(gòu)接收的線(xiàn)路中心線(xiàn)是否重合。

3.4 檢查密封性

密閉套筒安裝完成后需檢查其密封性，一般在筒體內(nèi)壓水進(jìn)行密封性試驗(yàn)，水壓一般為0.2MPa，密封合格條件為12h內(nèi)壓力保持在0.15MPa以上。如果不滿(mǎn)足要求，排查出密封不嚴(yán)部分，進(jìn)行修復(fù)，然后再次壓水試驗(yàn)，反復(fù)試驗(yàn)直至滿(mǎn)足密封要求。

3.5 砂漿基座

在密閉套筒底部60°范圍內(nèi)澆筑C20的混凝土或鋪碎石作為接收的砂漿基座，并保證砂漿基座伸入洞門(mén)內(nèi)與地連墻相接，以保證刀盤(pán)出加固體時(shí)不栽頭。

4 盾構(gòu)機(jī)到達(dá)掘進(jìn)

4.1 施工準(zhǔn)備工作

(1)盾構(gòu)接收施工前，復(fù)核現(xiàn)場(chǎng)的控制點(diǎn)，在最后50環(huán)掘進(jìn)前，進(jìn)行定向測(cè)量機(jī)聯(lián)系測(cè)量，保證盾構(gòu)推進(jìn)軸線(xiàn)，確保盾構(gòu)機(jī)安全進(jìn)入密閉套筒內(nèi)。

(2)盾構(gòu)機(jī)在最后50環(huán)的掘進(jìn)過(guò)程中，根據(jù)聯(lián)系測(cè)量機(jī)定向測(cè)量的數(shù)據(jù)，有計(jì)劃地糾偏掘進(jìn)，糾偏遵循“少糾偏、勤糾偏”的原則，每次糾偏量不得大于4mm。

(3)現(xiàn)場(chǎng)提前準(zhǔn)備好兩環(huán)轉(zhuǎn)彎環(huán)管片，用于盾構(gòu)接收過(guò)程中及時(shí)糾偏。

4.2 盾構(gòu)接收段掘進(jìn)

盾構(gòu)接收段掘進(jìn)分三個(gè)階段。

第一階段：到達(dá)圍護(hù)結(jié)構(gòu)前的掘進(jìn)。

(1)嚴(yán)格按照制定的參數(shù)進(jìn)行盾構(gòu)掘進(jìn)，避免刀盤(pán)切入圍護(hù)結(jié)構(gòu)過(guò)快，造成同步注漿分部不均，后期無(wú)法通過(guò)二次補(bǔ)漿形成封閉。

(2)及時(shí)加注泡沫及膨潤(rùn)土等改良渣土，確保出渣順暢。

(3)二次補(bǔ)漿時(shí)控制好注漿壓力、注漿量等注漿參數(shù)，避免注漿參數(shù)不當(dāng)注漿時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成盾尾固結(jié)。

(4)根據(jù)實(shí)際拼裝情況，均勻采用每環(huán)管片上的吊裝孔，確保二次補(bǔ)漿均勻。

第二階段：破除圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

(1)嚴(yán)格按照制定的參數(shù)進(jìn)行盾構(gòu)掘進(jìn)，及時(shí)加注泡沫及膨潤(rùn)土等改良渣土，避免扭矩過(guò)大，影響接收井主體結(jié)構(gòu)。

(2)通過(guò)加氣及土倉(cāng)內(nèi)預(yù)留土保證土倉(cāng)壓力穩(wěn)定，避免土倉(cāng)壓力波動(dòng)造成盾構(gòu)姿態(tài)偏差。

(3)及時(shí)檢查盾尾情況，保證盾尾油脂的注入量，避免盾尾漏漿。

(4)及時(shí)二次注漿形成環(huán)箍，防止?jié)B漏。第三階段：盾構(gòu)進(jìn)入密閉套筒的掘進(jìn)

(1)時(shí)刻監(jiān)控筒體頂部的壓力表的讀數(shù)，及時(shí)調(diào)整盾構(gòu)推力，避免推力過(guò)大，影響套筒密封性，如果壓力持續(xù)過(guò)大，可打開(kāi)排漿孔，進(jìn)行泄壓。

(2)接收過(guò)程中盾構(gòu)姿態(tài)控制：盾構(gòu)進(jìn)入密閉套筒內(nèi)嚴(yán)格根據(jù)套筒安裝的中心線(xiàn)來(lái)控制姿態(tài)，允許偏差為2mm以?xún)?nèi)。

(3)二次注漿從每環(huán)管片上部預(yù)留的注漿孔注入左右交替選擇注漿孔，及時(shí)采用雙液漿施做封閉環(huán)。注漿壓力不大于0.3MPa，水泥漿水灰比為1:1，水玻璃與漿液比為1:1.15。

(4)接收過(guò)程中需加大測(cè)量頻率，保證盾構(gòu)姿態(tài)準(zhǔn)確及接收井結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，現(xiàn)場(chǎng)安排人員24小時(shí)值班監(jiān)控密閉套筒的的變形及穩(wěn)定情況，如有異常情況及時(shí)停機(jī)。

5 質(zhì)量控制

5.1 洞門(mén)封水環(huán)的注漿及檢測(cè)

注漿封堵：在盾構(gòu)接收過(guò)程中，盾尾通過(guò)洞門(mén)每環(huán)均需二次注漿，嚴(yán)格控制注漿量及注漿壓力，時(shí)刻檢查筒體變形情況及是否漏漿，注漿是否飽滿(mǎn)除打開(kāi)觀測(cè)孔檢查外還可在漿液中添加顏料并轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤(pán)出土如果出的渣土中有有色漿液即可判定套筒內(nèi)已注漿飽滿(mǎn)。

5.2 鋼套筒變形監(jiān)測(cè)

在密封性檢測(cè)前，需在洞門(mén)與套筒的連接板處設(shè)置應(yīng)變片，在筒體表面安裝千分表，在推進(jìn)過(guò)程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)位移過(guò)大或應(yīng)變超標(biāo)時(shí)，需立即停止掘進(jìn)，泄掉筒內(nèi)壓力，分析原因采取有效措施后方可恢復(fù)掘進(jìn)。根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算，位移量控制要求最嚴(yán)格的為洞門(mén)連接板處和后端蓋中心位置，這兩處受推進(jìn)影響最大，接收過(guò)程中必須監(jiān)測(cè)其變形情況，允許變形量最大值為5mm。

6 結(jié)束語(yǔ)

盾構(gòu)接收是盾構(gòu)施工的重大風(fēng)險(xiǎn)源，套筒接收作為關(guān)鍵環(huán)節(jié)，必須做到以下幾點(diǎn)

(1)密閉套筒安裝完成后需檢查其密封性，一般在筒體內(nèi)壓水進(jìn)行密封性試驗(yàn)，水壓一般為0.2MPa，密封合格條件為12h內(nèi)壓力保持在0.15MPa以上。

(2)套筒位移及變形監(jiān)測(cè)，在套筒過(guò)渡連接板、后蓋橢球體的中心圓點(diǎn)位置、反力架位置安裝千分表，當(dāng)千分表讀數(shù)顯示位移過(guò)大或應(yīng)變超標(biāo)，需立即停止掘進(jìn)，泄掉筒內(nèi)壓力，分析原因采取有效措施后方可恢復(fù)掘進(jìn)。

(3)洞門(mén)密封措施，在盾構(gòu)接收過(guò)程中，盾尾通過(guò)洞門(mén)每環(huán)均需二次注漿，注漿漿液為雙液漿，停機(jī)后繼續(xù)對(duì)盾尾處管片進(jìn)行注漿，注漿過(guò)程中檢查密閉套筒是否有形變或者漏漿情況，如有異?？蛇m當(dāng)降低推進(jìn)速度，調(diào)整土倉(cāng)壓力，拆除套筒前需打開(kāi)觀測(cè)孔檢查注漿情況，注漿飽滿(mǎn)無(wú)水后方可拆除套筒。

(4)套筒預(yù)加壓力，通過(guò)液壓泵站對(duì)套筒內(nèi)預(yù)加壓力，壓力與土倉(cāng)壓力相同。