盾构机钢套筒始发施工技术

1、盾构机钢套筒始发施工技术摘要：采用钢套筒进行盾构始发作业，是国内近几年兴起的施工方法，是始发 端头无法加固时的安全始发作业方法。福州地铁二号线南门兜站水部站区间采 用钢套筒成功始发，总结了钢套筒盾构始发作业的工序流程和主要施工技术要点， 为以后相似工程提供经验。关键词：盾构始发钢套筒施工技术刖言目前，国内地铁建设十分火热，各大一线城市和各省会城市均在建设。地铁 隧道建设中采用最多的就是盾构法施工。而盾构法施工中，盾构始发是其中一项 重大危险风险源。始发过程中会出现水土压力失衡导致盾构始发端头井涌水涌沙， 进而导致车站侧墙坍塌。因地铁施工往往位于城市繁华地段，周围建筑物密集， 交通繁忙，一旦出现

2、坍塌将危及周边建筑物和交通，造成巨大经济损失和社会影 响。目刖，国内采用的常规的手段是对盾构始发段进行地层加固，如采用三轴搅 拌桩、高压旋喷桩等。但福州地铁二号线南门兜站水部站限于场地位置、管线、 施工工期等原因，无法进行端头加固，为了保证始发安全，综合考虑选择采用钢 套筒始发，这也是福州首例采用钢套筒进行始发作业。一、工程概况1.1区间基本情况福州地铁2号线南门兜站水部站区间从南门兜站出发后沿古田路向东走行。 区间隧道主要下穿古田路过街地道、五一北路、古田路桥涵、经R-1500m、R- 2000m曲线调整后接至水部站。区间隧道两侧主要为商场、广场、展览馆、科技 馆等，线路纵断面大体呈单向坡，

3、沿1处联络通道，隧道顶埋深约9.917.5m。 因工期原因调整为从水部站始发。1.2水文、地质情况水部站西端头井位于位于古田路与柳前巷交叉口，区间周围所处地层围岩土 层主要为2-4-1淤泥、2-4-4淤泥夹砂；隧道上沿覆土约10米，水位标高为 3.426.7m左右，均在掘进隧道上部。另水部站地热异常，确定为温泉地带。1.3地面建筑物及管线情况水部站位于古田路上，周边高层较多，北侧华丰大厦，福晟财富中心大楼， 建行福州城南支行，南侧主要为闽都大厦地块，中美大厦。影响范围内管线复杂， 电力管，雨污水管，给水管，煤气管线等工程管线密集。其中最近的建行与中美 大厦距离始发井最近，距离分别为19m和18

4、m。如图1-1。图1-1水部始站地面建筑物情况二、始发方案前期原定方案为对水部站始发井进行端头加固，加固方式为三轴水泥搅拌桩 和三重管高压旋喷桩，加固长度十米，后因场地太小，工期紧的原因被取消。其 后在冷冻加固始发和钢套筒始发中综合考虑，选择钢套筒始发。2.1钢套筒始发工作原理正常始发时，因车站已开挖完毕，周围土体对车站内部有一定的侧向压力。 在盾构机始发时，因已凿除掉隧道部分的维护结构，使其成为水土压力的突破口， 如若未进行端头加固或是加固强度未达到，则会出现突涌，出现险情。而钢套筒 始发则是将盾构机安装在钢套筒里，通过钢套筒这个密闭容器提供端头土体的平 衡压力，保证始发端头土体稳定。如图2

5、-1。图2-2钢套筒始发流程图2.3盾构始发参数盾构始发参数按照一般始发参数设置即可。洞门连续墙为800mm厚的C30 玻璃纤维筋（表层钢筋为普通钢筋，已割除）连续墙，盾构机在切削连续墙时： 推进速度控制在510mm/min，扭矩不大于2000kN.m，千斤顶总推力不大于 1000t。通过洞门后，速度可逐步提升至2025mm/min，千斤顶总推力根据理论 计算可做逐步调整。推力和扭矩一定不能超过设定值。三、技术要点3.1填料第一次填料：在盾构机下放前，在钢套筒底部，两侧支撑盾构机的钢轨中间， 填满砂料，高出相应钢轨的高度15mm，待盾构机放去上后，进一步压实，确保 底部砂层提供充足的防盾构机扭

6、转摩擦反力。第二次填料：在盾构机刀盘顶至掌子面后，对钢套筒进行填料，填充料可选 择粗砂、粗砂和膨润土混合物或是其他流动性较好的渣土。不要选择低强度砂浆， 会粘结在刀盘面上，对后期掘进极其不利。水南区间选择的填料物为本标段盾构 掘进渣土，主要为含泥粗中砂。填充时要加水，增加填料流动性。通过观察孔查 看是否填满。即将填满时封闭观察孔，再适量填充部分，割除填料管，封闭好填 料口。3.2钢套筒连接钢套筒各部件之间应加橡胶条，增加筒体密封性。各部连接螺栓连接完毕后 应检查一遍，确保所有螺栓已紧固。尤其需要注意的是钢套筒过渡环与洞门预埋 钢环的连接，在其焊接牢固后，应严格检查焊缝是否焊接牢固无缝隙，尤其是

7、下 半圆部分，一旦封闭之后将难以补救。检查方法，让一人站在钢套筒内，一人在筒体外用手电向筒内照射，筒体内 看到光点即说明有缺漏点，应立即补焊。3.3钢套筒与负环管片密封在填料完毕，并将筒体完全密封后，为保证负环管片与钢套筒之前的密封效 果，通过靠近反力架两环管片的吊装孔进行壁后注浆，注浆材料采用惰性浆液， 在管片后面形成一道密封防渗环，注浆压力不大于350kpa。图3-1管片壁后注浆密封示意图3.4钢套筒加压在盾构机顶推前，需进行环梁预加压力千斤顶的调整，共20个千斤顶，分四 区布置，每个千斤顶的预压力为60t，总计预加压力为1200t。预压的过程中注意 检查反力架各支撑是否松动，钢套筒连接螺

8、栓是否松动，出现异常及时采用处理 措施。（1）始发端土压计算始发端隧道顶部上层覆土： 杂填土，覆土深度2.8m； 淤泥，覆 土深度7m。经水土合算计算，始发端土仓上部静止土压力为0.86bar,理论安全推力为8082kN （安全系数 Kc=1.5）。（2）渗漏检测从加水孔向钢套筒内加水，至加满水后，检查压力，如果压力能够达到 1.1bar。则停止加水，并维持压力稳定，对各个连接部分进行检查，包括洞门连 接板、钢套筒环向与纵向连接位置、钢套筒与反力架的连接处有无漏水。每级加压过程及停留保压时间说明：00.4bar每级加压时间控制在15min左右，停留检测时间25min； 0.50.9bar 每级

9、加压时间控制在25min左右，停留检测时间45min； 0.91.1bar加压时间控 制在45min左右，停留检测时间120min。加压检测过程中一旦发现有漏水或焊缝脱焊情况，必须马上进行卸压，并及 时处理，上紧螺栓或重新焊接。完成后再进行加压，直至压力稳定在1.1bar并未 发现有漏点时方可确认钢套筒的密封性。3.5钢套筒变形位移监测在盾构机组装过程中要安装各种测量用具，主要是测试钢套筒有无变形，以 及钢套筒环向和纵向连接位置的位移等。在试水、加压测试前，在钢套筒与洞门环板连接的部位分区域安装应变片， 在钢套筒过渡环处安装百分表，量程在35mm左右，可控制变形量或位移量精 度在0.5mm左右。在反力架上加测量靶点，提前采集初始值。在加压过程中，一 旦发现应变超标或位移过大，必须立即进行卸压、分析原因并采取解决措施。应急解决措施：如果出现钢套筒本体连接端面法兰处出现变形量较大时，要立即采取加强 措施，在变形量较大处补加加强肋板，加强肋板可利用现场钢板制作。如果反力架斜撑任何位置出现位移量过大时，要分析可能出现的原因，并 增加斜撑的数量，同时在另一侧要增加直撑的数量。四、小结国内地铁大多建设在人口密集的繁华地带，场地往往偏小，管线分布密集， 这是地铁建设不可避免的问题。采用钢套筒始发，既增加盾构始发的安全性又