中国电建市政建设集团有限公司 天津 300000
摘要：以哈尔滨轨道交通2号线土建施工六标人中区间实例为背景，通过实践，形成一套完善的采用钢套筒的土压平衡盾构始发施工技术，通过使用该技术，实现了在富水砂层中，地表建筑物众多的工况下，盾构顺利始发。
关键词：钢套筒，盾构始发，水土压力平衡
引言
盾构始发是盾构施工的重大风险点之一，人中区间盾构始发端头所处地层主要为中砂、砾砂及粉质粘土层，地层富水性好，透水性强，与松花江水力联系密切，且始发端头地处繁华地带，周边建筑物密集，始发时极易出现地层塌陷，涌水涌沙等事故。在此背景下，采用钢套筒始发辅助工艺，确保了盾构始发的安全性，将施工风险降低至可控范围内。
1.工程概况
人民广场站～中央大街站区间为单洞单线双线隧道，起自人民广场站，沿经纬街敷设，终至中央大街站，左线全长759.45m，右线全长701.587m。本区间盾构施工安排2台盾构机，即由辽宁三三工业生产的新盾构机。
2.技术原理
盾构密闭始发工法是根据平衡原理进行盾构始发施工。盾构掘进前，在盾构始发井内安装钢套筒，盾构机安装在钢套筒内，然后在钢套筒内填充回填物，通过钢套筒这个密闭的空间提供平衡掌子面的水土压力，盾构机在钢套筒内实现安全始发掘进。
3.施工工艺操作要点
3.1安装钢套筒下半圆
1.在开始安装钢套筒之前，首先在基坑内确定出井口盾体中心线，使从地面上吊装下井的钢套筒力求一次放置到位。
2.吊下第一节钢套筒的下半部，使钢套筒的中心与事先确定好的井口盾体中心线重合，在与第二节的下半部连接过程中要注意水平位置与纵向位置的一致，确保螺栓孔对位准确，并用高强螺栓连接紧固，连接部位密封均采用8mm厚橡胶垫密封。
3.2安装过渡环
过渡环与洞门环板通过焊接连接，焊缝沿过渡环一圈内外侧满焊，焊缝必须饱满。如出现过渡环与洞门环板无法密贴的情况，需空隙处填充钢板并连接牢固，务必将空隙尽可能地堵住。
3.3钢套筒顶撑加固
为防止盾构机盾体和钢套筒整体发生扭转、倾覆，在钢套筒两侧每间隔2m安装一根工字钢横撑，横撑采用20工字钢制作，并直接与钢套筒焊接成一个整体，作用在侧墙上。
3.4钢套筒内安装轨道
在钢套筒底部安装两根43kg/m钢轨，两钢轨之间距离相距2.7m，与钢套筒中心成50°夹角。
3.5钢套筒底部回填砂
在钢套筒底部两根钢轨间铺砂并压实，每个位置的铺砂高度高出相应钢轨的高度15mm，待盾构机放上去之后，进一步压实，确保底部砂层提供充足的防盾构机扭转摩擦反力。
3.6.安装反力架
反力架的安装与常规盾构始发反力架安装一致。根据始发井大小、钢套筒长度、洞门标高等确定水平位置和标高。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.7钢套筒内安装盾构机
在钢套筒内安装盾构机主体，并与连接桥和后配套台车连接。
3.8安装钢套筒上半圆
盾构机主体安装好后，安装钢套筒上半圆，安装好以后，需进行压紧螺栓的调整。检查各部连接处，对每一处连接安装的地方进行检验，确保其连接的完好性。
3.9钢套筒上部支撑安装
钢套筒安装完成，并检查确认后，即安装筒体上部支撑。钢套筒每边共设置6道横向支撑，顶在侧墙上。
3.10安装负环、盾构机刀盘推进至洞门掌子面
钢套筒、反力架安装完毕，盾构机调试完成后，安装负环、盾构机向前推进至刀盘面板贴近洞门掌子面但不切削掌子面。
3.11钢套筒内回填砂
当负9环管片推出盾尾一半时，盾构机停机，在靠近基准环位置进行小流量注浆，将钢套筒下半部填满。浆液配比（1方）：500kg水、400kg砂、300kg粉煤灰、150kg水泥、50-100kg膨润土。盾构机向前推进至刀盘面板贴近洞门掌子面后，向钢套筒内填砂。
3.12钢套筒检查
如果出现钢套筒本体连接端面或者筒体本身出现变形量较大时，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。
3.13钢套筒压力测试
钢套筒上设置检查孔，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3bar。则停止加水，并维持压力稳定。如无法通过水压达到3bar，则将水管解开，利用空压机向钢套筒内加气压，直至压力达到3bar为止，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：0～1.0bar每级加压控制在10min左右，停留检测10min；1.0～2.0bar每级加压控制在15min左右，停留检测25min；2.0～2.5bar加压控制在25min左右，停留检测45min；2.5～3.0bar加压控制在45min左右，停留检测120min。
3.14盾构始发推进参数的控制
洞门连续墙为C30砼玻璃纤维筋连续墙，盾构机在切削连续墙时：推进速度控制在3～5mm/min，扭矩不大于2000kN.m，千斤顶总推力不大于600t。通过洞门后，速度可逐步提升至10mm/min，千斤顶总推力逐步调整到1000t。
4.质量控制
（1）在盾构施工前，对参加施工的全体人员分阶段进行详细的技术交底，按工作进行岗位培训，考核合格后方可上岗操作。
（2）在进行钢套筒、反力架及第一环负环管片的定位时，要严格控制钢套筒、反力架及第一环负环管片的安装精度，确保管片姿态与盾构始发姿态符合。
（3）第一负环管片定位时，管片的后端面应尽量与线路中线垂直。负环管片轴线应与线路的切线重合。
（4）盾构在钢套筒上向前推进时，通过控制推进千斤顶行程使盾构机沿导向轨道向前推进。
（5）在始发阶段，由于设备处于磨合阶段，要注意推力、扭矩的控制，同时也要注意各部位油脂的有效作用。掘进总推力应控制在后盾支撑承受能力以下，同时确保在此推力下刀具切入地层所产生的扭矩小于盾构钢套筒提供的反扭矩，防止反力架变形和盾体扭转。
（6）始发过程中，钢套筒两侧必须安排专人进行观察，如有异常，随时通知值班工程师进行处理。注意注浆压力，以防浆液从盾尾刷处渗漏。
（7）始发阶段应加强地表沉降监测和建（构）筑物监测，根据需要加密监测，如有异常，尽快反馈，并根据反馈信息调整操控参数。
5.安全措施
（1）操作人员应熟悉所操作机械设备的性能和工艺要求，施工前应先接受岗位培训，施工中应严格遵守各专业设备使用规定和操作规程。
（2）由于盾构工作区空间狭小，因此既要确保作业人员安全与健康，还应尽量创造一个舒适的工作环境。
（3）由于隧道中具有相对封闭的特性，施工中应做好火灾、有毒气体中毒等事故的防护工作，各种防火、防毒设施应齐备。
（4）钢套筒两侧必须安排专人进行观察，如有异常，随时通知值班工程师进行处理。注意注浆压力，以防浆液从盾尾刷处渗漏。
（5）应做好施工机械设备日常保养，保证机械安全使用性能，严禁机械设备带病超负工作。
6.结语
复杂地层条件下的盾构始发是地铁施工中不容忽视的关键环节，在如今全国范围内的大规模地铁施工中，不同城市的都或多或少存在地质条件复杂，地表风险源众多的情况。因此，盾构机钢套筒密闭始发具有良好的借鉴意义，能够为其他城市的地铁盾构施工提供解决问题的范本。本技术解决了复杂地层条件风险问题，能有效保证施工人员的人身安全，加快施工进度，节约地面空间，为市民出行提供方便，同时也保证了盾构始发端头周边建筑物的安全，取得了显著的社会效益。
论文作者:刘康
论文发表刊物:《科技新时代》2019年7期
论文发表时间:2019/9/10
标签：套筒论文; 盾构论文; 管片论文; 地层论文; 推力论文; 压力论文; 钢轨论文; 《科技新时代》2019年7期论文;