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鋼護(hù)筒在盾構(gòu)接收井中的應(yīng)用

文檔作者：余遠(yuǎn)紅文檔來源：中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年10月18日
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軌道交通與地下工程器
Track Traffic＆Underground Engineering
余遠(yuǎn)紅
(中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司天津地鐵項目部，天津300200)
摘要：針對天津地鐵5號線張興莊站一志成路站區(qū)間的特殊工程地質(zhì)條件及復(fù)雜環(huán)境，采用鋼護(hù)簡明洞接收解決了施
工難題。介紹了鋼護(hù)筒的結(jié)構(gòu)組成，論述了鋼護(hù)簡明洞接收施工工藝。鋼護(hù)筒明洞接收技術(shù)的優(yōu)越性，決定了其在難度較
大的盾構(gòu)接收施工中具有廣泛地應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：地鐵；盾構(gòu)接收；冷凍加固；鋼護(hù)筒
中圖分類號：U 455．43 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1009—7767(2016)02—0075—04
Application of Steel Casing in Shield Receiving Pit
Yu Yuanhong
隨著城市地鐵建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，盾構(gòu)法廣泛應(yīng)用
于地鐵區(qū)間隧道工程中。盾構(gòu)到達(dá)接收是盾構(gòu)法施工
的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。始發(fā)與到達(dá)接收發(fā)生的事故占一半
以上，再加上穿越房屋、鐵路及既有地鐵等建(構(gòu))筑
物，更是盾構(gòu)施工中的難點和最大風(fēng)險點。目前，對于盾
構(gòu)接收施工方式的選擇沒有統(tǒng)一規(guī)定，盾構(gòu)接收工序
經(jīng)常會存在較大風(fēng)險．容易發(fā)生事故。對于盾構(gòu)到達(dá)的
安全措施，傳統(tǒng)工藝主要采用端頭注漿加固、冷凍法、
水中到達(dá)等方式。筆者認(rèn)為為確保盾構(gòu)接收的安全性，
宜采用地面垂直冷凍加固+鋼護(hù)筒明洞接收工藝【l-31。
1盾構(gòu)接收技術(shù)概述
1．1盾構(gòu)接收技術(shù)分類
盾構(gòu)接收技術(shù)可分為3類：土體加固、洞門密封、
壓力平衡。
土體加固是指通過土體加固改良技術(shù)(如注漿、旋
噴、攪拌、素混凝土地下連續(xù)墻、素混凝土圍護(hù)樁、凍
結(jié)法、降水固結(jié)等技術(shù))，對盾構(gòu)接收端的軟弱土體進(jìn)
行加固改良。提高土體自穩(wěn)能力，以消除盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞
時由于土質(zhì)軟弱所帶來的風(fēng)險。
洞門密封是指在盾構(gòu)接收端設(shè)置密封裝置。以封
閉盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞時引起的盾體或管片與預(yù)留洞口間的
間隙。防止發(fā)生噴涌事故，以保證盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞安全。
壓力平衡是指在盾構(gòu)進(jìn)洞時，采用豎井內(nèi)外水土
壓力平衡的原理．使豎井外側(cè)水土處于相對平衡穩(wěn)定
狀態(tài)，不至于發(fā)生向井內(nèi)噴涌的情況，使盾構(gòu)安全進(jìn)洞。
以上3種方法基本能保證盾構(gòu)接收時土體的穩(wěn)定，
抑制噴涌事故的發(fā)生，但容易出現(xiàn)質(zhì)量缺陷。同時地層
加固加大了盾構(gòu)掘進(jìn)的難度，延長了工期，提高了造價；
這些工藝在施工中存在著不利于環(huán)保的因素，對環(huán)境影
響較大。如何既安全又經(jīng)濟(jì)，既不冒險也不保守，順利
完成盾構(gòu)的接收工作，需要在此基礎(chǔ)上進(jìn)行新的探索。
1．2鋼護(hù)筒盾構(gòu)接收技術(shù)
盾構(gòu)施工時經(jīng)常會遇到接收端加固效果不滿足
要求或失效的問題．并且傳統(tǒng)的盾構(gòu)接收技術(shù)還存在
著安全性低和成本較高的缺點。鋼護(hù)筒盾構(gòu)接收技術(shù)
很好地解決了這個難題。鋼護(hù)筒是直徑比盾構(gòu)略大、
長度比盾構(gòu)略長的圓筒狀鋼結(jié)構(gòu)，一端開El、另一端
封閉，開El端預(yù)埋在洞門內(nèi)，從而形成封閉系統(tǒng)。在鋼
護(hù)筒內(nèi)填人經(jīng)試配的膨潤土、粉煤灰、砂漿填料。形成
一個外延接收體，密閉后以平衡地下水土壓力，最終
完成盾構(gòu)接收。
鋼護(hù)筒盾構(gòu)接收技術(shù)具有以下優(yōu)點：
1)鋼護(hù)筒采用分節(jié)拼裝，有利于快速施工，可以周
轉(zhuǎn)重復(fù)使用：
2)通過對鋼護(hù)筒進(jìn)行密封處理，可以使盾構(gòu)接收
過程完全密閉。以抵抗后部地下水土壓力：
3)鋼護(hù)筒內(nèi)的填充料提高了鋼護(hù)筒接收施工的速
度及可操作性：
4)相對于其他接收工藝，鋼護(hù)筒造價及安裝成本
較低：
5)施工安全性好．可在大深度、高水壓條件下進(jìn)
行盾構(gòu)接收工作。
ZOZ6年$2_(3一)第34毫．事葒投木75
萬方數(shù)據(jù)
器軌道交通與地下工程
Tmek Tra怖c＆Underground Engineering
隨著我國沿海一線城市(天津、上海、深圳等)地
鐵交通建設(shè)步伐的加快，沿海地區(qū)普遍存在著的砂石
含量多、富水程度高、承壓能力弱等不良地質(zhì)條件對
施工提出了巨大挑戰(zhàn)，盾構(gòu)施工被廣泛采用以克服這
些問題。鋼護(hù)筒盾構(gòu)接收工藝有效地解決了盾構(gòu)接收
中的涌水、涌砂等災(zāi)害，可適用于超深地層、富水、土
體強(qiáng)度低等惡劣工程條件，保證了盾構(gòu)的順利接收和
地表建筑的安全。能夠有效降低施工風(fēng)險和工程成本。
2工程概況
天津地鐵5號線張興莊站一志成路站區(qū)間為單
洞單線隧道。區(qū)間線路起于張興莊站，沿規(guī)劃均富路
敷設(shè)，下穿北環(huán)線鐵路、宜興埠鎮(zhèn)到達(dá)志成路站。區(qū)間
無聯(lián)絡(luò)通道。該區(qū)間隧道采用盾構(gòu)法施工，左右線先后
采用1臺盾構(gòu)機(jī)從志成路站始發(fā)，在張興莊站接收。
張興莊站為天津地鐵5號線與3號線換乘站，T型
換乘。5號線張興莊站為地下3層站，3號線張興莊站
為地下2層站，換乘節(jié)點于2009年施工完成，預(yù)留盾
構(gòu)接收條件。盾構(gòu)到達(dá)3號線張興莊站后，在站內(nèi)空推
橫穿3號線張興莊站，在5號線站端盾構(gòu)接收井處吊
出。接收端頭井臨近北環(huán)線鐵路，區(qū)間左線接收井距
離北環(huán)線鐵路16．81 m，右線接收井距離北環(huán)線鐵路
18．34 m(見圖1)。
圖1 區(qū)間隧道穿越北環(huán)線鐵路平面圖
盾構(gòu)接收端處于粉土微承壓含水層，穩(wěn)定性差，在
盾構(gòu)接收過程中容易產(chǎn)生涌水、涌砂；盾構(gòu)接收端在
北環(huán)線鐵路的運行影響范圍內(nèi)。盾構(gòu)機(jī)接收風(fēng)險很大。
為規(guī)避風(fēng)險、確保施工安全和施工質(zhì)量，采用鋼護(hù)筒
盾構(gòu)接收技術(shù)【41。
3盾構(gòu)接收工藝
該工程采用“地面垂直冷凍加固+鋼護(hù)簡明洞接
收”工藝。
盾構(gòu)接收端頭井土體加固受施工場地的限制，水
平凍結(jié)加固無法施工，故采用水平注漿，垂直凍結(jié)法
加固地基的施工方法151，使洞IS]范圍內(nèi)的土體凍結(jié)成
強(qiáng)度高和不透水的板塊，為破洞門提供條件。盾構(gòu)接收
施工流程如圖2所示。
76辛葒笈木2016 No．2(Mar．)V01．34
3．1鋼護(hù)筒施工方法
鋼護(hù)筒明洞接收是利用與既有車站接收井洞門
外端連接護(hù)筒，l臨時制作1個密閉型箱體，并將箱體
內(nèi)臨時填充黏土等材料，以此來平衡盾構(gòu)推出隧道
洞門時漏水涌砂壓力，盾構(gòu)機(jī)推入密閉箱體隧道洞
El注漿封閉后，拆除密閉箱體，完成盾構(gòu)接收的施工
措施。
3．1．1鋼護(hù)筒設(shè)計制作
鋼護(hù)筒內(nèi)徑勿6 700 mm，外徑矽7 124 mm，長12 m，
分為6節(jié)，每2 m為1節(jié)，每節(jié)分為上下2塊半圓，簡
體材料采用12 mm厚的Q235B鋼板，每段筒體的外周
焊接縱、環(huán)向筋板形成網(wǎng)狀以保證簡體剛度，鋼護(hù)筒
簡體如圖3、4所示。
萬方數(shù)據(jù)
盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)復(fù)核
盾構(gòu)接收段土體加固卜_————十一——叫洞門及預(yù)埋鋼環(huán)位置的復(fù)核
，
1接收洞門內(nèi)水平注漿l
t
l接收端頭垂直凍結(jié)加固l
盾構(gòu)推進(jìn)至離地連墻60 m
破除外層約70％地連墻
安裝鋼護(hù)筒并做好止水密封
拔除凍結(jié)管路
鑿除剩余地連墻
鋼護(hù)筒內(nèi)回填土方、注漿封閉
盾構(gòu)連續(xù)推進(jìn)至接收護(hù)簡羯晏㈣萋堅卜—[壺I 鋼護(hù)筒內(nèi)繼續(xù)注雙液漿或者卜-1檢查注漿止水效果
聚氨醣封閉止水一拆除鋼護(hù)筒并清理土力
洞門10環(huán)范圍內(nèi)注雙
液漿封閉止水
洞門圈與管片封閉焊
接，完成接收
3．1．2鋼護(hù)筒安裝方法
因盾構(gòu)接收端張興莊站為地鐵5號線與3號線
換乘站．鋼護(hù)筒需從5號線盾構(gòu)孔吊裝下井組裝完成
后，平推約20m至接收洞門與預(yù)埋鋼環(huán)連接。平推采
用在端頭井底板滿鋪1 cm厚的鋼板，沿鋼板外邊緣間
軌道交通與地下工程器
Track Traffic&amp;amp;Underground Engineering
距30 cm．采用M20×150的膨脹螺栓與底板錨固，鋼板
上表面抹涂黃油，采用2個100 t的液壓千斤頂，將組
裝完成的鋼護(hù)筒頂推至接收洞門。
3．1．3鋼護(hù)筒安裝步驟
1)主體部分連接
在開始安裝鋼護(hù)筒之前，首先在基坑內(nèi)確定線路
中心線。鋼護(hù)筒定位時，要求鋼護(hù)簡架中心線與線路
中心線重合。將加工好的鋼護(hù)筒分節(jié)吊運至盾構(gòu)井下，
先進(jìn)行分塊連接，后進(jìn)行分段成筒連接，最后安裝后
端封板，連接部位均采用10 mm厚橡膠墊密封。鋼護(hù)筒
安裝完成后，對筒體位置進(jìn)行復(fù)測，檢查盾構(gòu)機(jī)中心
線與到達(dá)的線路中心線是否重合。
2)后端蓋連接
后端蓋與筒體之間加10 mm厚的橡膠密封墊后，
用M30螺栓(8．8級)緊固在鋼護(hù)筒后法蘭上。
3)鋼護(hù)筒頂推平移
將已經(jīng)連接好的鋼護(hù)筒向洞門位置頂推平移。利用
2個100 t液壓千斤頂一邊頂在基坑底板上，另一邊頂
在后端蓋的平面位置．將已經(jīng)連接好的鋼護(hù)筒沿隧道
中心線向洞門方向平移，直至鋼護(hù)筒端部與洞門鋼環(huán)
相接．并保持隧道中心線與鋼護(hù)筒中心線不偏離。鋼護(hù)
筒頂推平移如圖5所示。
號
線
盾
構(gòu)
吊
裝、
運營3號線孔
——螽．．．．．．．
W
液壓站
／門?潛輔l一，。厘-鋼j犧k＼、、I‘?一——一—————l—r_—-I{—▲1】 j一 - ● - _ - - ● _ _ - - - - ● - ，／
4)反力架安裝
鋼護(hù)筒端部安裝反力架，用于給鋼護(hù)筒整體提供
反力．反力架緊貼后端蓋安裝，反力架為“井”字結(jié)構(gòu)形
式?！熬弊挚蚣懿捎?00 mln的工字鋼組焊而成。
受車站結(jié)構(gòu)限制，反力架采用鋼管斜撐作用在底
板上。斜撐采用@609 mm、厚14 mm的鋼管。上下橫梁
各設(shè)置3道斜撐，左右立柱各設(shè)置3道斜撐，斜撐一
端與反力架連接，另一端與錨固在車站底板上的鋼板
焊接．鋼板厚12 mm，通過底板植筋進(jìn)行錨固，然后澆
筑1．5 mxl mxl ITI的混凝土墩將整個端部固定。
Z016#2期(3一)第34蹇啼葒投木77
萬方數(shù)據(jù)
器軌道交通與地下工程
Track Tmfflc＆Underground Engineering
5)筒體與洞門的連接
反力架安裝完成后，經(jīng)對中心線復(fù)測確認(rèn)無誤后，
將鋼護(hù)筒與洞門鋼環(huán)進(jìn)行連接。鋼護(hù)筒前端連接法蘭
與車站主體結(jié)構(gòu)預(yù)埋鋼環(huán)通過螺栓連接。接縫處安
裝10mm厚橡膠密封條及2條遇水膨脹膠條。同時將
鋼護(hù)筒前端連接法蘭與洞門鋼環(huán)里側(cè)進(jìn)行焊接。
6)環(huán)向支撐
鋼護(hù)筒安裝完畢經(jīng)檢查確認(rèn)后。即可安裝環(huán)向支
撐。環(huán)向支撐一側(cè)與鋼護(hù)筒連接，另一側(cè)支撐在基坑側(cè)
墻(立柱)結(jié)構(gòu)上，支撐在側(cè)墻的一端加鋼板封蓋，保
證支撐與側(cè)墻的接觸面積。環(huán)向支撐每2 m設(shè)置1道，
每個環(huán)面設(shè)置8道，其中4道設(shè)置在托架兩側(cè)；為增
加護(hù)筒的抗扭轉(zhuǎn)能力，另外4道設(shè)置在環(huán)面上部+60 o
及環(huán)中心兩側(cè)，環(huán)向支撐安裝如圖6所示。
a)實例l b)實例2
圖6鋼護(hù)筒環(huán)向支撐安裝實例圖
7)密封性檢查
鋼護(hù)筒組裝完成后，在筒體內(nèi)壓水檢查其密封性，
氣壓為0．2 MPa。若在12 h內(nèi)壓力保持在0．18 MPa以
上，則可滿足質(zhì)量要求，如果小于0．18 MPa，需檢查并
修復(fù)其密封缺陷，然后再次試壓，直至滿足要求。
8)填料
接收護(hù)筒安裝完畢、檢查合格并鑿除洞門地連墻
后，即進(jìn)行護(hù)筒砂漿回填，回填施工一次完成。明洞內(nèi)回
填采用M1．5砂漿．盾構(gòu)機(jī)推出洞門后繼續(xù)切削砂漿，
盾構(gòu)機(jī)在砂漿內(nèi)接收。因接收井上部封閉，故從5號線
張興莊盾構(gòu)吊裝孔下料，采用地泵泵送至鋼護(hù)筒內(nèi)。
3．2洞門密封
盾構(gòu)接收推進(jìn)過程中．為了保證洞門密封的質(zhì)量，
采取以下措施對洞門進(jìn)行封堵：
1)盾構(gòu)推進(jìn)時，同步注漿要嚴(yán)格按照技術(shù)交底進(jìn)
行，填充好施工間隙。
2)在加固體與原狀土的分界面處連續(xù)15環(huán)注雙
液漿形成環(huán)箍，封堵開挖土體與管片外殼之間的滲漏
通道。
78辛葒投木2016 No．2(Mar．)V01．34
3)盾尾進(jìn)入加固體后，在已成型的隧道內(nèi)利用管
片上預(yù)留的注漿孔．向管片外側(cè)注入雙液漿及時形成
環(huán)箍。隨時檢查鋼護(hù)筒是否有漏漿、變形等情況．若有
則可采取調(diào)低氣壓減小推速等措施。
4)最后1環(huán)采用外側(cè)預(yù)埋背負(fù)鋼板管片，待鋼護(hù)
筒拆除后，背負(fù)鋼板與洞門鋼環(huán)之間用L型鋼板焊接。
5)在鋼護(hù)筒的安裝和接收過程中，制造廠家技術(shù)
人員要全程跟蹤，確保其圓度，避免盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入鋼護(hù)
筒時與鋼護(hù)筒間隙不均，導(dǎo)致盾體與鋼護(hù)筒碰撞使鋼
護(hù)筒發(fā)生位移變形等意外，并在出廠前進(jìn)行加壓試驗，
以保證鋼護(hù)筒自身密封性的完好。
6)盾構(gòu)機(jī)全部進(jìn)入鋼護(hù)筒后，打開車站側(cè)墻上預(yù)
留的注漿管以及最后幾環(huán)管片上預(yù)留的注漿孔的球
閥和鋼護(hù)筒上側(cè)預(yù)留的觀測管，觀察滲漏情況，如有
滲漏，則繼續(xù)通過預(yù)留注漿管、注漿孔注漿，直至打開
球閥無水流出．方可拆除鋼護(hù)筒。
3．3鋼護(hù)簡拆除
當(dāng)洞門封閉后。通過注漿孔轉(zhuǎn)孑L檢查加固情況，在
確保無風(fēng)險的情況下開始將套筒端門拆除。首先將上
部鋼護(hù)筒從末到前逐次拆除；然后在清理盾構(gòu)表面填
充料后開始拆除盾構(gòu)：最后將剩余鋼護(hù)筒和基座拆除。
4結(jié)論
盾構(gòu)機(jī)鋼護(hù)筒明洞接收新工法在天津地鐵5號
線土壓平衡盾構(gòu)隧道的成功應(yīng)用，有效地規(guī)避了在不
利地質(zhì)地層進(jìn)洞過程中的各種風(fēng)險。鋼護(hù)筒明洞接收
工藝所具有的安裝簡便、經(jīng)濟(jì)實用、安全可靠、工期
短、可循環(huán)利用的優(yōu)點，大大降低了富水軟弱地層和
超深地層等不良地質(zhì)及復(fù)雜環(huán)境下發(fā)生災(zāi)害的幾率，
有效地降低了施工風(fēng)險和工程成本。可廣泛用于各類惡劣地質(zhì)條件下難度較大的盾構(gòu)接收施工。響
參考文獻(xiàn)：
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合應(yīng)用陰．現(xiàn)代隧道技術(shù)，2013(3)：189—196．
收稿日期：2015一ll一27
作者簡介：余遠(yuǎn)紅，女，工程師，學(xué)士，主要從事工程施工技術(shù)工作。

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