盾構(gòu)鋼套筒接收在地鐵富水砂層中的應(yīng)用

劉翔

摘?要： 近些年，盾構(gòu)鋼套筒接收慢慢在市面上普及開來，主要是由于它能夠在破除洞門后為盾構(gòu)接收維持水土平衡的關(guān)系。對(duì)于盾構(gòu)施工來說，盾構(gòu)接收具有重大風(fēng)險(xiǎn)。為了保證盾構(gòu)接收施工的安全，就要加固接收端頭土體，例如，旋噴樁、攪拌樁等一些常見的加固方式，但是它在砂層中的加固質(zhì)量不能達(dá)到預(yù)期的效果，尤其是因?yàn)閳龅貤l件的限制而使接收端頭無法進(jìn)行加固。常規(guī)盾構(gòu)接收方案在砂層地質(zhì)條件下不能防止出現(xiàn)涌水涌砂的情況，而盾構(gòu)鋼套筒接收方案則可以解決這種狀況的出現(xiàn)，這就大大降低了盾構(gòu)接收風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞： 盾構(gòu)鋼套筒接收;地鐵富水砂層;應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】U231.3?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A?【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.34.245

引言：在砂層地層端頭加固質(zhì)量存在缺陷或未加固的條件下，成功應(yīng)用盾構(gòu)鋼套筒接收并輔以注漿封堵洞門的施工方案，有效避免了洞門涌水、涌砂施工安全隱患，實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)機(jī)安全接收。

1?地質(zhì)條件

因?yàn)榻邮斩硕軜?gòu)推進(jìn)的主要底層為中砂，周圍是粉砂，所以在到達(dá)過程中就會(huì)出現(xiàn)涌水涌砂的情況，如果使用常規(guī)的加固措施不能滿足對(duì)于施工的要求，為了把風(fēng)險(xiǎn)降到最低，保證施工安全和施工質(zhì)量，相關(guān)單位經(jīng)過商議共同決定，使用鋼套筒接收來進(jìn)行左線接收。

2?施工難點(diǎn)分析

2.1?盾構(gòu)機(jī)出洞操作困難。

由于各方面因素的影響，盾構(gòu)機(jī)在進(jìn)入鋼套筒以后，很難進(jìn)行操作。首先要對(duì)土倉壓力進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，如果壓力過小就會(huì)致使掌子面失去平穩(wěn)，如果壓力過大則會(huì)加速鋼套筒的變形甚至是破壞，其次對(duì)盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)控制要非常嚴(yán)格，由于刀盤外廓與鋼套筒之間的最短距離是160mm，如果千斤頂?shù)耐七M(jìn)稍微有一點(diǎn)疏忽，就會(huì)導(dǎo)致刀盤剮蹭到鋼套筒，同時(shí)致使管片錯(cuò)臺(tái)等一系列的問題。

2.2?盾構(gòu)機(jī)土倉內(nèi)易發(fā)生噴涌。

鋼套筒由于填充砂、泥漿和其自身的密封性，所以盾構(gòu)機(jī)出洞后土倉內(nèi)還會(huì)保持有一定的壓力，用來保證端頭的穩(wěn)定性，然而掌子面存在加壓的泥砂會(huì)致使土壓平衡機(jī)土倉內(nèi)發(fā)生噴涌的狀況，土倉很難保壓。但是如果只填砂而不添加泥漿，就沒有充足的壓力來保證端頭的穩(wěn)定性。

3?盾構(gòu)鋼套筒接收在地鐵砂層中的應(yīng)用

3.1?接收前準(zhǔn)備工作。

①及時(shí)清理左線洞內(nèi)淤積的水、冰等堆集的雜質(zhì)。②要依照設(shè)計(jì)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)高度，再一次測(cè)量盾構(gòu)井底板標(biāo)準(zhǔn)高度、側(cè)墻和端墻的存在位置以及傾斜度、標(biāo)準(zhǔn)段底板的標(biāo)準(zhǔn)高度、標(biāo)準(zhǔn)段側(cè)墻凈空、中板底的標(biāo)準(zhǔn)高度。③因?yàn)樽缶€接收洞門沒有洞門鋼環(huán)接收方法，所以就要在洞門四周設(shè)置整圈厚度為16mm弧形板+10mm橡皮密封，從而在側(cè)墻上進(jìn)行固定。

3.2?監(jiān)控量測(cè)。

監(jiān)測(cè)點(diǎn)（位移報(bào)警器）要在盾構(gòu)機(jī)到達(dá)前進(jìn)行安裝，從而能夠?qū)Χ軜?gòu)進(jìn)入套筒以后的套筒位移數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。并能及時(shí)剖析鋼套筒位移的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，如果變形比較大，就要選擇有針對(duì)性的措施。

3.3?筒體安裝。

在鋼套筒開始安裝之前，為了能保證從地面上吊下的鋼套筒一次安裝到位，就先要確定接收井內(nèi)鋼套筒的中心和高度。在鋼套筒基底設(shè)置找平層的時(shí)候，首先按照設(shè)計(jì)標(biāo)高澆筑混凝土，其次再進(jìn)行鋪砂防止鋼套筒變形，最后在依照設(shè)計(jì)標(biāo)高通過墊不同厚度的鋼板進(jìn)行找平。安裝鋼套筒主體結(jié)構(gòu)完成之后，在進(jìn)行位移和壓力檢測(cè)裝置的安裝。

3.4?鋼套筒施工。

①套筒安裝：首先把過渡連板與傳力架1銜接在一起，然后整個(gè)吊裝都要被下放到端頭井內(nèi)，最后把過渡連板與傳力架1向前挪動(dòng)并且與洞門鋼環(huán)焊合在一起。接著2/3/4號(hào)部件也依照相同的方式來進(jìn)行裝配。②端蓋支撐安裝：端蓋后部是靠方鋼及3根φ609鋼管來支撐的，其中端蓋上部反力架是直接與中板頂住支撐的，下部則采用6根200×200方鋼與底板進(jìn)行支撐的，斜撐是中間采用3根φ609的鋼管。確定好鋼套筒的位置以后，首先用100t千斤頂向洞門方向頂推，使鋼套筒與洞環(huán)板頂緊，端蓋上下都要布置支撐，對(duì)于斜撐與底板預(yù)埋件來說必須要焊接堅(jiān)固，然后還要嚴(yán)格檢驗(yàn)焊縫的位置，從而保證不會(huì)發(fā)生夾渣、虛焊等情況。③鋼套筒加固：為避免進(jìn)入鋼套筒后由于套筒側(cè)向力的作用而使盾構(gòu)產(chǎn)生變形的情況，要認(rèn)真查驗(yàn)并確定鋼套筒與洞門環(huán)板焊接是否完成，完成后才能開始對(duì)筒體上部支撐及下部支撐的安裝施工，每個(gè)鋼套筒上部的各個(gè)辺都是由3道橫向來支撐的，它們頂起了中板梁，套筒底部各個(gè)辺都由8根橫向來支撐的，它們頂起了側(cè)墻和底板的底梁，從而使鋼套筒的位移和形變得到了有效的控制。④砂漿基座：在接收過程當(dāng)中，為了避免盾構(gòu)機(jī)在進(jìn)入鋼套筒后扎頭現(xiàn)象的發(fā)生，完成對(duì)鋼套筒的安裝以后，要把15cm厚的砂漿澆灑在鋼套筒的底層，從而達(dá)到墊層的作用，并且能夠確保在砂漿墊層進(jìn)入到洞門內(nèi)能與加固土體相連接，使盾構(gòu)機(jī)得到支撐，避免因盾構(gòu)機(jī)剮蹭鋼套筒底部，而對(duì)套筒的穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響。⑤通過對(duì)洞內(nèi)管片開孔檢查并確認(rèn)注漿效果之后，還需要通過鋼套筒過渡環(huán)預(yù)留的注漿口進(jìn)行檢查并把鋼套筒頂部的閥門打開以確保沒有水砂流出。如果注漿確認(rèn)達(dá)到要求，那么就要排空刀盤前方的土體，同時(shí)還要把過渡環(huán)切除并且還要做到一邊切除一邊對(duì)扇形鋼板進(jìn)行焊接，扇形鋼板外環(huán)要和預(yù)埋鋼環(huán)焊接牢靠而且內(nèi)環(huán)也要和管片外環(huán)緊密貼合。完成扇形板的焊接之后要按照拆除鋼套筒后部支撐及端蓋→拆除鋼套筒及過渡環(huán)上半圓→盾構(gòu)機(jī)盾尾與最后一環(huán)管片分離→盾構(gòu)機(jī)及橋架拆除→鋼套筒及過渡環(huán)下半圓拆除的順序，在鋼套筒及盾構(gòu)機(jī)撤除之后要及時(shí)施做后澆洞門環(huán)梁。

3.5?掘進(jìn)參數(shù)分析。

鋼套筒在接收之前要對(duì)洞門周圍的土體進(jìn)行加固處理，項(xiàng)目部采用的是三軸攪拌樁+高壓旋噴樁+素墻聯(lián)合支護(hù)，盾構(gòu)機(jī)在到達(dá)洞門前首先會(huì)通過土體加固區(qū)，掘出洞門加固區(qū)之后然后才進(jìn)入鋼套筒的內(nèi)部填土區(qū)。

3.6?姿態(tài)控制。

盾構(gòu)開始挖掘直徑6.52m，鋼套筒內(nèi)徑6.8m，盾構(gòu)允許有14cm的誤差，如果姿態(tài)不正確的話就有可能頂住鋼套筒，使其不能成功的接收。因此為了保證盾構(gòu)姿態(tài)，以便能成功接收采用了以下方法。在盾構(gòu)接收前100環(huán)，要重新審核盾構(gòu)軸線以及到達(dá)段洞門的方位，保證有充足的空間對(duì)盾構(gòu)姿態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。洞門的位置鋼套筒安裝坡度比較小，盾構(gòu)需要在破除洞門前進(jìn)行調(diào)平鉸接，用以對(duì)姿態(tài)進(jìn)行控制。導(dǎo)向系統(tǒng)需要沿軸向延長到鋼套筒的后端蓋，方便盾構(gòu)對(duì)于鋼套筒內(nèi)姿態(tài)的檢測(cè)。

結(jié)束語：綜上所述，得出以下結(jié)論：1）鋼套筒安裝應(yīng)加強(qiáng)過渡環(huán)與洞門鋼環(huán)的焊接質(zhì)量及鋼套筒氣密性試驗(yàn);盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)應(yīng)分階段細(xì)化，并結(jié)合鋼套筒位移和壓力進(jìn)行調(diào)整。2）現(xiàn)場監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明刀盤進(jìn)入鋼套筒時(shí)，過渡環(huán)位移變化最明顯;盾尾進(jìn)入鋼套筒時(shí)，地面沉降最大，但均在允許范圍內(nèi).整體上來說，本工程盾構(gòu)鋼套筒接收在砂層中成功運(yùn)用。

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