鋼板外置鋼箱盾構(gòu)始發(fā)施工技術(shù)

李軍

摘 要：在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜且含有豐富的地下水地層進(jìn)行盾構(gòu)施工，盾構(gòu)始發(fā)滲漏水是其中的一項(xiàng)主要風(fēng)險(xiǎn)。受地質(zhì)條件和周邊施工環(huán)境的影響，端頭地基加固的幾何尺寸、加固效果和原有的洞門止水措施都不能滿足盾構(gòu)始發(fā)的止水要求。為了保證盾構(gòu)機(jī)能夠在復(fù)雜工況條件下安全始發(fā)，需要采用一種能夠快速安裝且性能可靠的盾構(gòu)始發(fā)裝置來(lái)滿足始發(fā)條件，減少盾構(gòu)的始發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。依托天津地鐵6號(hào)線新開(kāi)河站—外院附中站區(qū)間盾構(gòu)施工，簡(jiǎn)要介紹了在洞門圈處外接一套自制鋼箱，在鋼箱上安裝增設(shè)一套止水簾布和鉸連板鋼，鋼箱內(nèi)填注惰性漿液的方法，以增強(qiáng)洞門的密封性，從而減少盾構(gòu)始發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。這里主要闡述個(gè)人看法和工作實(shí)踐，希望對(duì)相關(guān)工作的實(shí)施有幫助。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)始發(fā)；鋼箱；密封性；止水簾布

中圖分類號(hào)：U455.43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.07.134

作為一項(xiàng)特殊且要求比較高的工作，外置止水鋼箱始發(fā)施工有其自身的關(guān)鍵性。該項(xiàng)課題的研究將會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)洞門的密封性，采取合理的措施和方法進(jìn)一步減小盾構(gòu)始發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。

1 鋼板外置鋼箱的結(jié)構(gòu)類型比選

1.1 鋼板外置鋼箱和單簾布始發(fā)比選

鋼板外置鋼箱的優(yōu)點(diǎn)是隔水效果好、滲漏水可控。由于增加了外置鋼箱，所以，盾構(gòu)始發(fā)過(guò)程中的滲漏水需要通過(guò)2層簾布和鋼箱中的惰性漿液才能流出，大大提高了防滲漏水的性能。但與單簾布始發(fā)相比，鋼板外置鋼箱加工制作較為復(fù)雜，且鋼材用量相對(duì)比較多。

單簾布有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)是加工制作比較簡(jiǎn)單，用鋼量比較少；缺點(diǎn)是富含水地層中如果發(fā)生滲漏水的情況，對(duì)滲漏水的控制比較困難。由于只有一層簾布，對(duì)滲漏水的阻止能力有限，容易漏水，所以，在富含水和高承壓水地層中滲漏水的風(fēng)險(xiǎn)大。

1.2 外置鋼箱注惰性漿液與不注比選

不注惰性漿液的優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單，盾構(gòu)可直接始發(fā)掘進(jìn)，過(guò)程中無(wú)需停頓注漿，施工連續(xù)性好，并且節(jié)省漿液材料；缺點(diǎn)是由于未填注惰性漿液，對(duì)地下水的阻止能力有限，如果地下水壓比較大，會(huì)連續(xù)突破2層簾布產(chǎn)生滲漏水，增加了施工風(fēng)險(xiǎn)。

鋼箱填注惰性漿液的優(yōu)點(diǎn)是：在盾構(gòu)始發(fā)的過(guò)程中，填注漿液提高了2層簾布的整體性能，同時(shí)，簾布中間鋼箱中填注的惰性漿液也對(duì)地下水的通道形成封堵效應(yīng)，滲漏水需穿越惰性漿液才能到達(dá)第二層簾布，并突破第二層簾布產(chǎn)生滲漏，減少滲漏發(fā)生的可能性，為盾構(gòu)安全始發(fā)提供更大的保障。

2 鋼板外置鋼箱的結(jié)構(gòu)組成

鋼板外置鋼箱是由車站結(jié)構(gòu)固定板、側(cè)板、外板、簾布橡膠板和惰性漿液組成的。

2.1 車站結(jié)構(gòu)固定板

為了保證加工鋼箱是圓形的，采用分塊加工鋼板拼接成圓形，每塊鋼板使用4套M16膨脹螺栓固定于車站內(nèi)襯結(jié)構(gòu)。鋼板呈梯形沿洞門周邊布設(shè)，距離洞門鋼環(huán)10 cm，鋼板固定時(shí)接觸面采用水泥漿填充密實(shí)。與車站內(nèi)襯結(jié)構(gòu)連接固定板的情況如圖1所示，固定板與側(cè)板和加筋板連接位置如圖2所示。

2.2 A側(cè)板和外板

鋼箱采用多邊形，即不規(guī)則的形式加固加筋板，筋板間距40 cm，并與結(jié)構(gòu)固定板、側(cè)板采用滿焊的形式焊接。筋板焊接時(shí)，4個(gè)角部預(yù)留2 cm不焊接，其余部位滿焊。

外板上安裝橡膠止水簾布，外道簾布橡膠板與內(nèi)側(cè)采用20的鋼筋支撐，防止外側(cè)板內(nèi)翻，并在外板B上預(yù)留5套注漿管（均勻布置）。

鋼箱安裝完成后，在箱體內(nèi)填充水泥砂漿，以提高鋼箱自身的密水性。特殊部位鋼板加工尺寸需現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地量測(cè)，按照量測(cè)尺寸下料，加工成異形。側(cè)板加工大樣如圖3所示，加筋板加工大樣如圖4所示，外板加工大樣如圖5所示。

2.3 簾布橡膠板

安裝簾布橡膠板時(shí)，由底部開(kāi)始，自下至上，里面采用弧形板壓住簾布橡膠板，用螺栓固定，外側(cè)鉸鏈板直接焊接在外側(cè)封板上，外側(cè)加焊防翻裝置如圖6所示。

2.4 惰性漿液

盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入加固體后，通過(guò)預(yù)留注漿孔向鋼箱腔體內(nèi)填充惰性漿液。在盾構(gòu)機(jī)始發(fā)推進(jìn)過(guò)程中，持續(xù)保持壓力向鋼箱內(nèi)注入惰性漿液，并保證止水簾布與盾殼密貼。

在結(jié)構(gòu)墻上安裝錨固點(diǎn)斜拉鋼箱，在盾構(gòu)機(jī)完全進(jìn)入洞門后，在管片上安裝錨固點(diǎn)斜頂鋼箱。盾尾進(jìn)入鋼箱后，待鉸連板全部下反與管片密貼后，及時(shí)用弧形鋼板封堵鋼箱，并用斜撐加固后，置換鋼箱內(nèi)的漿液，壓注雙液漿或單液漿，以加強(qiáng)密封效果，提高密封強(qiáng)度。

3 鋼板外置鋼箱的施工技術(shù)研究

3.1 施工前的準(zhǔn)備工作

施工前，工作人員必須深入研究盾構(gòu)始發(fā)位置的水文資料，并分析、比較，確定地下水位標(biāo)高。在車站結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，要完成盾構(gòu)鋼環(huán)的安裝，對(duì)盾構(gòu)始發(fā)端頭進(jìn)行注漿加固，并完成第一道始發(fā)簾布的安裝。

3.2 工藝流程

鋼板外置鋼箱的施工步驟如下：①在盾構(gòu)鋼環(huán)上焊接安裝車站結(jié)構(gòu)固定板。②待固定板全部安裝完成后，在固定板上垂直焊接側(cè)板，并設(shè)置肋板加強(qiáng)。③待側(cè)板安裝并加固完成后，在側(cè)板上焊接外板，外板與側(cè)板和車站結(jié)構(gòu)固定板形成圓環(huán)形腔體，圓環(huán)腔體內(nèi)側(cè)敞開(kāi)。④待后期盾構(gòu)機(jī)外殼通過(guò)，第二道簾布橡膠板內(nèi)翻后形成密封腔體。此時(shí)，在墻體內(nèi)通過(guò)注漿孔填注惰性漿液，形成盾構(gòu)始發(fā)密封裝置。

3.3 鋼板外置鋼箱組裝及其工作原理

鋼箱為外置式，鋼箱沿隧道方向伸出結(jié)構(gòu)墻35 cm，沿軸向40 cm，采用1 cm厚鋼板拼裝焊接成型。為了保證鋼箱呈圓形，拼接鋼板加工成弧形，每塊鋼板使用4套M16膨脹螺栓固定于車站內(nèi)襯結(jié)構(gòu)。在鋼箱拼裝焊接完成后，在鋼箱外側(cè)增設(shè)一道止水簾布，止水簾布橡膠板安裝由底部開(kāi)始安裝，自下至上，里面采用弧形板壓住簾布橡膠板，并用螺栓固定，外側(cè)鉸鏈板直接焊接在鋼箱外側(cè)封板上，外側(cè)加焊防翻裝置。

在自制外置鋼箱拼裝完成安裝第二道止水簾布對(duì)其加固后，采用水泥砂漿填充鋼箱箱體，以保證樁鋼箱的密水性。在盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入加固體后，將惰性漿液注入鋼箱內(nèi)。漿液具有流動(dòng)性，盾構(gòu)在推進(jìn)過(guò)程中通過(guò)預(yù)留注漿孔及時(shí)向鋼箱內(nèi)補(bǔ)漿保壓，在壓力注漿的條件下，止水簾布背貼鉸連板與盾殼密貼形成密封。盾構(gòu)機(jī)完全進(jìn)入洞門后及時(shí)封閉洞門，同時(shí)，置換鋼箱內(nèi)漿液，壓注雙液漿或單液漿，以增強(qiáng)密封效果，提高密封強(qiáng)度。

3.4 鋼板外置鋼箱質(zhì)量控制

鋼板外置鋼箱質(zhì)量控制包括以下幾點(diǎn)：①鋼箱現(xiàn)場(chǎng)施工應(yīng)遵循鋼箱安裝、焊接施工工藝規(guī)范，安裝前，應(yīng)及時(shí)測(cè)定鋼箱安裝點(diǎn)，將鋼箱中心位置誤差控制在容許限值內(nèi)。②鋼箱長(zhǎng)度根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定。在使用鋼箱前，檢查鋼箱質(zhì)量，對(duì)于變形、局部殘缺的鋼箱，修整合格后方可使用。③鋼箱安裝完畢后，外側(cè)用雙開(kāi)水泥封堵焊縫，并用鋼筋在鋼箱內(nèi)加固，以減小圓度與盾構(gòu)的誤差。④膨脹螺栓規(guī)格型號(hào)應(yīng)滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，鉆孔時(shí)，要嚴(yán)格控制孔深、孔徑、軸向垂直水平。檢查滿足要求后方可安裝鋼箱，連接板應(yīng)與墻體密貼。⑤采用雙塊水泥封堵外圍焊縫，箱體內(nèi)多余本分采用砂漿封堵，以增強(qiáng)箱體密封度，減少后期漿液注入時(shí)造成的浪費(fèi)。

3.5 惰性漿液填注

在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的過(guò)程中，盾尾進(jìn)入洞門后開(kāi)始同步注漿，同時(shí)，對(duì)鋼箱進(jìn)行一次加固，通過(guò)與結(jié)構(gòu)側(cè)墻斜拉和盾構(gòu)管片斜撐，加強(qiáng)鋼箱的承壓能力，防止在同步注漿過(guò)程中鋼箱與結(jié)構(gòu)崩開(kāi)，直至加固完成后開(kāi)始同步注漿。

盾尾進(jìn)入洞門后，洞門出現(xiàn)漏水現(xiàn)象無(wú)壓力，鋼箱內(nèi)繼續(xù)注惰性漿液，2道止水簾布起作用，繼續(xù)推進(jìn)，預(yù)留注漿孔出現(xiàn)漏水的情況。這時(shí)，繼續(xù)推進(jìn)，通過(guò)第一環(huán)管片預(yù)留注漿孔壓注雙液漿進(jìn)行洞門密封。

盾構(gòu)機(jī)完全進(jìn)入洞門后，及時(shí)封閉洞門，同時(shí)，置換鋼箱內(nèi)漿液，壓注雙液漿，以增強(qiáng)密封效果，提高密封強(qiáng)度。至此，鋼板外置鋼箱盾構(gòu)始發(fā)完成。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，鋼板外置鋼箱進(jìn)行盾構(gòu)始發(fā)施工，對(duì)于其控制始發(fā)過(guò)程中滲漏水有十分重要的意義。因此，在今后的盾構(gòu)始發(fā)施工中，尤其是在含有豐富承壓水的地層中施工，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)盾構(gòu)始發(fā)滲漏水的重視，明確采用鋼板外置鋼箱防止?jié)B漏水的重要性，進(jìn)而在施工中推廣使用。

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〔編輯：白潔〕