上海市机械施工集团有限公司 200072
摘要：本文主要阐述了钢套箱法盾构接收施工工艺，采用钢套箱进行盾构接收，主要是利用钢套箱平衡洞门内外水土压力，有效防止涌沙涌水，达到安全接收的目的，无锡地铁1号线南延线01标雪浪坪站~长广溪站区间盾构接收采用了该技术，最终在既有运营车站内顺利接收，规避了大量施工及环境风险，过程中总结了钢套箱法盾构接收控制要点，为今后盾构施工提供了经验。
关键词：钢套箱；盾构接收；规避风险；
1、引言
随着经济与科技的迅速发展，城市发展地空间不再局限于地面，地下空间以它能更好的提高土地利用率，盾构法作为地下空间开发的重要手段也获得了飞速发展，然而在盾构法隧道施工过程中，盾构接收风险极高，也是事故频发阶段。较之以往的施工方式，钢套筒法盾构整体接收新技术，可创造一种完全密闭的施工环境，保障临近建构筑物与隧道结构的安全。
该技术通过往钢套筒内灌注泥土或水，使盾构在工作井内外地层水土压力平衡的条件下整体接收，规避了洞门圈喷沙涌水的风险。
2、钢套箱法盾构施工原理
钢套箱尺寸通常根据盾构隧道结构尺寸而定，常规的钢套箱长11.4m，内径6.7m，整个套箱由6节组成，包括调整环、标准环和后端盖，总重量约129095kg
调整环：用于套箱与洞圈的连接部分，长80cm，分为8块，与洞门钢圈焊接连接，与后部套箱标准环螺栓连接。
标准环：共有4节，单节长度2.5m，下部设有支座。每节均可分为上下两半，由螺栓连接。标准段彼此之间用螺栓连接形成整体。
后端盖：用于封闭套箱，并承受反力系统支撑的部件，两半式设计，与标准段第4节螺栓连接。
钢套箱盾构接收工法的重点是在接收端头井提前安装一个大于盾构机外径的拼装式密闭钢结构，并在钢护筒内填入填料，形成一个外延接收体，密闭后以抵抗平衡地下水土压力，最终完成盾构接收。
3、钢套箱法盾构接收工程应用
3.1工程概况
无锡地铁一号线南延线长广溪站~雪浪坪站区间全长1.2km，盾构机从雪浪坪站下井向长广溪站推进，最终在长广溪站盾构接收。由于长广溪站为原1号线终点站，目前已经投入运营，车站内有着大量机电设备，且运营车辆不断，南端头井预留1号线南延线盾构施工洞门，该洞门与既有运营出入场线并排，最近距离仅1.2m。
从长广溪站自身及周边环境条件分析，主要风险有以下几点：1、长广溪站目前已经投入运营，车站内机电设备多，既有运营车站内盾构接收风险量大，一旦涌水造成停运，社会舆论压力大；2、盾构接收位于微承压水层，且为软土地层，容易造成涌沙涌水；3、盾构接收端与既有运营出入场线最近距离仅1.2m，端头加固无法做到全包；4、长广溪站端头10m处存在一条河流，河内水深3.5m，渗漏风险不容忽视，综合考虑上述风险，长广溪站采用钢套箱法盾构接收。
3.2钢套箱施工技术
钢套箱法盾构接收，就是在预留工作井内安置密封钢套箱，套箱尺寸大于盾构机主机机头长度，钢套箱后面设置反力架支撑，通常采用钢立柱门架配合φ609钢管布置，提供盾构机推进至钢套箱过程中的反作用力，钢套箱法盾构接收过程中，通过向钢套箱内填土，使得洞门外水土压力与钢套箱套箱内部回填土一致，可有有效防止洞门涌沙、涌水风险，弥补地面加固不足或者地址条件不佳的缺陷，较之以往盾构接收，钢套箱法对盾构接收也提出了更高的要求，由于盾构机需要掘进至钢套箱内，轴线控制、反力架设置、钢套箱密封性、洞门止水成为控制重点，做好上述过程控制是取得盾构接收成功的关键：
1、盾构接收轴线控制
与常规盾构接收相比，钢套箱法盾构接收对测量进度要求更高，要想使得盾构机顺利驶入钢套箱，需要严格控制好盾构姿态、钢套箱摆放的轴线。盾构姿态直接关系到洞门圈与盾构机头的夹角，为确保洞门和盾构轴线夹角最小，盾壳与洞门四周的间隙均匀，盾构的姿态往往需要根据实际洞门偏差进行及时调整。
钢套箱的轴线与调整环设计有密切关系，为使得钢套箱与盾构机轴线一致，通常设置调整环（原理类似于盾构管片转弯环），用来调节钢套箱水平位置，通过调整环的左右长度差，改变钢套箱水平位置，以满足进洞要求，复核盾构机与钢套箱间隙，必要时适当调整盾构机姿态。
调整环调节长度： 2L = 2 × R × tan β
注意复核盾构间隙：Δ = R ÷ arccosβ × r
R为钢套箱半径；
r 为盾构机半径；
β 为盾构机轴线与洞门轴线夹角；
图3 调整环设计原理
2、反力架设置
在钢套箱拼装完成后，开始进行反力架安装。反力系统采用组合钢门架及其后部的钢反力支撑相结合的方法，盾构反力通过钢套箱传递到钢门架，继而通过钢反力支撑传递到车站结构处，钢门架尺寸为9000mm×800mm×600mm（高×宽×厚），钢支撑为φ609mm，壁厚16mm，材质Q235，设计值[f]=205N/mm2。
1)反力架定位：利用垂线和全站仪测量调整反力基准环平整度，使基准环与隧道中心线水平轴垂直，调整好后将反力架与中板和底板的预埋件焊接固定。
2)反力架监测：设置变形监测点和轴力监测点，在盾构接收过程中每4h进行一次检查，并书面记录，根据变形情况及时调整推力。
3、钢套箱密封性
钢套箱主要是利用了水土压力平衡原理，根据洞门外覆土深度计算洞门中心处水土压力，在钢套箱拼装完成后对钢套箱加水试压，检查主要焊缝及接头要求不漏水，当检查完毕后，向钢套箱内填料，主要是填盾构掘进出来的土，必要时对土体进行改良，增强土体的流动性。
4、洞门止水
盾构接收推进过程中，洞门密封是至关重要的一个环节，是接收成功与否的关键因素，为了保证洞门密封的质量，采取以下措施对洞门进行封堵：
1）使用前对整体钢套箱基座、焊接和螺栓连接情况进行检查，确保套箱稳定，避免盾构机进入钢套箱时与钢套箱间距不均，导致盾体与钢套箱碰撞使钢套箱发生位移变形等意外。
2）由于钢套箱的安装，常规橡胶帘幕板+扇形板形式洞门止水装置无法正常使用，可以在洞门圈内侧安装2道弧形弹性钢板（与盾构机盾尾刷类似），钢板与洞门圈角度为105°，弧形弹性钢板长350mm，搭接长度为100mm，2道弧形插板间隔150mm，插板间采用海绵填充，盾构机进洞时2道弹簧钢板可以有效按压在盾构机壳上，挡住盾尾来水，有效起到止水效果。
3）接收段管片采用增加注浆孔管片，盾尾进入加固体，在已成型的隧道内，利用管片上预留的注浆孔，径向注入双液浆，封堵盾尾。
4）盾构机全部进入钢套箱后，打开钢套箱过渡连板上预留的观测管，观察洞门出水量，若水量较大，则继续通过预留注浆管、注浆孔注浆，直至打开球阀无水流出后，方可拆解钢套箱。
5 结语
无锡地铁一号线南延线在雪浪坪站~长广溪站区间盾构施工过程中，采用了钢套箱法盾构接收，有效防止了洞门涌沙涌水的风险，确保了既有运营车站的安全，通过对钢套箱轴线、反力架设置、钢套箱密封性、洞门止水等几个方面的研究控制，有效降低了盾构接收风险，总结了钢套箱法盾构接收经验，为更多的隧道工程建设提供了参考。
论文作者:曹暘
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/6/5
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