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摘要：随着我国经济飞速发展，城市轨道交通建设规模不断扩大。由于地铁车站多建设于繁华城区，地下管线密集，或存在既有地下建筑物，因此盾构施工中会常遇到不具备端头加固条件而采用钢套筒密闭始发作为盾构始发施工方法。盾构始发对钢套筒密闭止水要求较高，本文通过实例，对盾构机密闭始发尤为关键止水技术进行探讨。
关键词：盾构密闭始发；钢套筒；防渗漏；施工技术
bstract: with the rapid development of China's economy, urban rail transportation construction scale continues to expand. Because the subway station construction in the bustling city, dense underground pipeline, or the existence of existing underground buildings, therefore in the shield construction often encounter with end reinforcement conditions using steel sleeve closed shield construction method as originating. The shield launching is of high requirement for the sealing and sealing of the steel sleeve. In this paper, the key technology of sealing off the shield is discussed through an example, and the sealing technique is discussed.
Key words: shield closed launching; steel sleeve; leakage prevention; construction technology
一、工程实例
佛山地铁某车站位于佛山市新城区，由于盾构区间始发端头位置存在既有地下建筑物因此无法进行常规的端头加固，与此同时盾构端头段地层为：隧道穿越的地层主要为<2-1A>淤泥土、<5N-2>粉质粘土、<7-2>强风化粉砂岩；隧道顶部主要为<2-2-1>淤泥质粉细砂、<2-1A>淤泥土土层以及地下物业结构，隧道底部为<7-2>强风化粉砂岩、<8-2>中风化粉砂岩，隧道中心线埋深约为15m，水压力较大。盾构始发时渗漏水风险较大，综合考虑拟采用盾构密闭始发技术进行盾构始发作业。
盾构密闭始发工法原理示意图
盾构密闭始发施工工艺流程包括：洞门钻孔检查、盾构后配套台车下井→安装钢套筒下半圆→安装盾构机→安装盾构机上半圆→安全负环→钢套筒内填砂→钢套筒连接紧固→气密性检查→盾构始发。
三、盾构密闭始发主要防渗漏技术难点
（1）始发装置密封难点
钢套筒与洞门预埋环板连续处开裂，钢套筒与负环之间密封不好，盾构始发时引起钢套筒压力泄漏，倒致内外水土压力不平衡，进需引起地面与周边建构筑物沉降。
（2）盾构始发前的保压难点
盾构密闭始发的基本原理就是利用钢套筒内、外水土压力平衡，实现盾构安全始发。因此，确保盾构始发前土舱内达到平衡外界水土压力是盾构安全始发的关键点。
（3）0环防渗漏难点
盾构机掘进一定环数拆除负环和钢套筒后，洞门位置0环管片与外侧土体之间无橡胶帘板，容易出现渗漏，进而引起地面沉陷。
（4）钢套筒自身防渗漏难点
由于钢套筒为钢结构拼装设备，采用高强度螺旋连接，在钢套筒吊入组装、平移和抬升下降的过程中不可避免的造成拼装接缝微弱变形。即使1mm的接缝变形在地下水压力下也足以造成盾构始发漏水风险，既无法稳定土舱压力同时会引起始发段土体沉降等安全事故。
四、加强密闭钢套筒防渗漏效果的有效对策
（1）钢套筒安装前需对洞门预埋环板进行检查，必要时须进行植筋加固。
（2）在反力架和环梁之间设置预压千斤顶，通过预压力预压千斤顶对钢套筒施加预压力，使钢套筒顶紧洞门环板，并对钢套筒与洞门环板进行满缝焊接。对钢套筒与洞门环板连接处进行监测，根据监测情况调整预压千斤顶压力，使洞门环板始终处于受压状态。
（3）钢套筒后端通过加强环梁和负环管片连接，连接处设置止橡胶圈与，负环管片外侧与钢套筒之间的间隙通过管片壁后注双液浆进行密封。
钢套筒、反力架制造前进行严格的受力计算；钢套筒靠近反力架端设置加强环梁；盾构始发掘进前进行对安装好的成套装置进行压力测试，压力测试合格后方能进行盾构始发掘进。
（4）盾构机向前推进至刀盘面板贴近洞门掌子面后，向钢套筒内进行填砂，本次填砂将整个钢套筒填充满。在填充的过程中适当加水，保证砂的密实。
（5）通过盾构机前端预留注浆孔向土舱内注入由细砂与膨润土拌和而成的泥浆建立土舱压力，按照土舱容积1/2~2/3的方量注入直到土舱压力达到土压平衡设计值。
（6）盾构始发掘进前进行对安装好的成套装置进行压力测试，压力测试合格后方能进行盾构始发掘进。
（7）在洞门侧墙上、下、左、右各安装1个注浆管，注浆管一端安装球阀；1-5环管片，除K块外，在每块管片上设置3个注浆孔（包括吊装孔），每环管片的注浆孔均匀布置，通过壁后和侧墙注浆管进行加强注浆，注浆饱满后方可拆除负环和钢套筒。
五、防渗漏效果检查
在盾构机始发施工前必须进行盾构机密闭性试验以检查钢套筒防渗效果。
盾构机与钢套筒整体平移到位后，安装反力架并施加预应力使钢套筒过渡环与洞门环具备连接条件。采用满焊对钢套筒过渡环与洞门环进行连接。
盾构机向前推进并安装负环，在安装后-7、-6环后，刀盘基本可以顶住围护结构，此时方可进行钢套筒密闭试验。
钢套筒密闭试验分为两个阶段：第一阶段为0~1.5bar加压试验，第二阶段为1.5~2.0bar加压试验。
试验第一阶段采用盾构机内土舱注水孔对土舱进行注水加压，并通过土舱中部的压力计与钢套筒内顶部预装的压力机检测土舱压力，直到到达1.5bar。加压过程中密切监测过渡环与洞门环连接缝、钢套筒拼装缝、盾尾等接缝部位是否存在渗水现象，若出现渗水现象则马上排水泄压并及时采取接缝封堵措施，渗水位置封堵后方可继续加压试验。压力加至1.5bar后压力维持1小时进行观察，无渗水后进入第二阶段。
试验第二阶段采用采用膨润土注入孔对土舱内注入膨润土进行加压，通过土舱中部的压力计与钢套筒内顶部预装的压力机检测土舱压力，直到到达2.0bar。水漏水监测部分同上所述。若出现渗水现象则马上排水泄压或使用螺旋机清除部分膨润土进行泄压，并及时采取接缝封堵措施，渗水位置封堵后方可继续加压试验。压力加至1.5bar后压力维持1小时进行观察，若无渗漏水则钢套筒密闭试验合格，满足盾构机始发安全要求。
六、施工效果
在采用盾构密闭始发施工方法时，密闭钢套筒与洞门环的连接、钢套筒与负环管片的缝隙以及钢套筒自身拼接缝对于在地下水圧下的防渗漏要求高，对施工安全尤其关键。在本案例中，经过一些列钢套筒防渗漏技术措施，密闭始发钢套筒满足盾构始发的气密性要求，效果良好，安全可控。
钢套筒在气密性试验的加压过程中除了局部钢套筒拼接缝出现微量渗水外，整体气密性良好，局部渗水位置通过预设防水材料注入孔压注聚氨酯对渗水点进行了及时封堵。气密性试验压力到达土舱压力理论设定值1.3倍后，气密性可满足盾构始发安全要求，通过螺旋出土机清出土舱内部分膨润土使土舱压力下降至始发要求压力值。土舱压力回落到始发设定值后即可切削赔有玻璃纤维筋的地下连续墙进行盾构始发。
由于密闭钢套筒在盾构机始发前已在钢套筒内模拟出盾构机进入土体内的承受水土压力等状态，因此盾构机始发后即可按照正常掘进方法进行掘进施工。
七、结束语
盾构密闭始发技术对比与传统的端头加固方法以及冷冻法加固方法，优点包括：施工工期短、不受地下障碍物与市政管线等因素制约、始发施工防渗漏水可提前检测等一些列优点，有广泛的推广前景。但密闭始发的技术关键也在于如何保证在有足够安全富余的前提下，钢套筒在承受始发要求的水土压力时保障钢套筒自身结构强度与各连接部分的防渗漏效果。本文通过介绍一个成功的案例，为同类工程提供一个参考，同时也为盾构密闭始发施工累积一些经验。
参考文献
[1]广东华隧建设股份有限公司.一种盾构密闭始发及到达的施工方法 [P].中国专利：200910040235.2，2009-06-15．
[2]路桂珍.复杂周边环境条件下高承压水地层盾构始发端头加固技术[J].城市建设理论研究，2013（16）
论文作者:冯天佑
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/29
标签：盾构论文; 套筒论文; 压力论文; 管片论文; 门环论文; 预压论文; 气密性论文; 《基层建设》2017年第14期论文;