盾构钢套筒平衡接收

1、22#盾构井（不含）温涌路站盾构区间右线里程为YDK52+506.000YDK53+925.158，全长1419.583m，自2015年3月15日始发，于2015年11月4日贯通。线路出温涌路站后，沿新塘大道西延线敷设，呈东西走向，途经南碱大道、水南涌等路口。隧道顶部覆土厚度9.841m19.849m，最小曲线半径为650m。最大纵坡为25.932，最小纵坡为4.272，为单向坡，竖曲线半径为2000m、5000m，线间距为11.71m34.72m。 盾构左线盾构左线盾构右线盾构右线河涌河涌2#截截污桥污桥截污箱截污箱涵涵22#盾盾构井构井温涌路站温涌路站3#截截污桥污桥1#截截污桥污桥4#联

2、络联络通道通道5#联络联络通道通道 22#盾构井位于广州市增城区新塘镇新塘大道西新墩村段，盾构井南北两侧为3-6层居民楼，与盾构井平面距离约7-9米。东侧盾构端头井上方930-935环处有搅拌站，砂池等构筑物。该搅拌站为浅基扩大基础，该处下方地质主要为素填土（2.0m）、淤泥（2.5m）、中粗砂（3.0m）、粉质粘土（1.9m）、淤泥质土（9.1m）、中粗砂（1.7m）、砂质粘性土（2.9m）、强风化花岗岩（2.3m）等，上部地层较为松散软弱，存在一定风险。右线中心线路上方搅拌罐 22#盾构井大里程端（东端头）为盾构到达端，地质情况自上而下分别为淤泥质土、中粗砂层、粉质粘土、中粗砂层、粉质粘土

3、、砂质粘性土、强风化混合花岗岩和中风化混合花岗岩。其中隧道洞身范围内主要为中粗砂层、粉质粘土、砂质粘性土、强风化混合花岗岩和中风化混合花岗岩。地下水位较高，地层含水量丰富。 22#盾构井大里程端（东端头）为盾构到达端，开工后22#盾构井井位西移，端头地质条件发生变化，地质条件变复杂，且盾构接收端隧道顶部覆土深度约为19米，采用双管旋喷桩加固质量难以保证加固效果，通过优化设计，将端头加固形式确定为800厚素砼连续墙+600双管旋喷桩的加固形式。 钢 套 筒 设计：盾构机接收时土仓压力约为0.2Mpa，钢套筒设计耐压0.5Mpa，满足要求。钢板选择：Q235B，板厚=30mm。整个钢套筒结构由过渡

4、环、筒体、环梁等部分组成。 由于施工场地狭小限制、地表环境因素复杂等因素影响，经参建各方多次研究商议，最终决定采用密闭钢套筒平衡接收方式完成右线盾构机接收工序。该方式是在密闭钢套筒内进行盾构接收，通过在钢套筒内建立密闭的空间和内部填充物提供平衡掌子面的水土压力来保证施工安全，使盾构机破除洞门前即已建立了水土平衡的环境，刀盘出围护结构后等同于盾构常规掘进，从而避免了盾构机破除洞门过程中因为渗漏、或掌子面上部失稳而出现塌方的隐患。 盾构到达前100环，由任文滔段长组织【施工六标】和【施工七标】召开施工协调会，建立了“以建设单位、监理单位牵头，承包商为沟通主体”的联系机制，共享信息资源，提升协作能力

5、。同时，对盾构接收前的施工准备、接收计划、地面搅拌站保护、盾构机吊拆条件等进行了计划和部署，并督促承包商签订了安全协议。 盾构在到达接收前100环的地面进行了监测点加密，重点加密监测对象为：【施工六标】搅拌站、接收端头、施工围蔽等，同时提前做好管线摸查，预留地表注浆孔。同时，督促【施工七标】和【施工六标】建立联测小组，对盾构机刀盘影响范围50环区域内的监测点进行1次/d的监控量测，20环区域内的监测点进行2次/d的监控量测，并将监测数据实时上传到【施工六标】与【施工七标】工作群中。 （一）相关手续办理及报批 过渡环与A板通过焊接连接，焊缝沿过渡环一圈内侧点焊，并在内侧贴遇水膨胀止水条，在过渡环

6、与A板焊接的外侧涂抹聚氨酯加强防水，并加焊槽钢进行补强。过渡环与A板有些地方较大空隙处进行填充钢板并连接牢固安装钢套筒下半圆A块两侧B块安装顶部C块安装（三）安装后端盖、反力架安装钢套筒环梁及端盖反力架支架安装钢套筒拼装完成（四）预加反力 环梁及后端盖安装完成后，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，钢套筒连接螺栓是否松动，出现异常及时采用处理措施。（五）填料 先填充中粗砂200m3至钢套筒高度约2/3处，后采用惰性浆液（膨润土、粉煤灰）填充满钢套筒。（六）钢套筒试压 钢套筒安

7、装完成后通过加水试压，试压压力3.0bar，维持时间3h。 盾构到达前100环对右线隧道进行贯通前100m复测，施工六、七标对控制点进行联测。结合洞门实际坐标，对盾构机接收时的姿态进行模拟计算，作为盾构机接收段姿态调整的主要依据。位置位置掘进土压掘进土压（barbar）推力推力（t t）推速推速（mm/min)mm/min)刀盘转速刀盘转速(rpm)(rpm)刀盘扭矩刀盘扭矩(KNm)(KNm)同步注同步注浆浆(m3)(m3)二次注二次注浆浆(m3)(m3)碰到围护结构1.41.61900201.3200064破出围护结构2.0100051.012006814进入钢套筒内1.5800500.8

8、1000618 按盾构机与洞门的相对位置情况，将盾构机参数控制分为三个阶段。过程中通过间隙控制、推力调整及二次注浆跟进，确保盾构顺利接收： 盾构机刀盘与盾尾水平和垂直差最大分别为7mm、2mm，均低于20mm，满足姿态要求，通过模拟计算，不会接触到钢套筒护壁。（mm）盾构机接收刀盘铰接盾尾水平目标姿态-17-17-17实际姿态-18-15-10偏差-127垂直目标姿态630实际姿态842偏差212 为保证洞门区域的密封效果，在盾构机刀盘贴近围护结构后，在盾构拼装当前环后方第5环进行二次注浆，并随盾构掘进情况跟进至洞门处946环位置，洞内二次注浆注浆材料采用双液浆。 洞门封堵完成后，首先对隧道内

9、管片进行开孔检查，确认二次注浆壁后填充密实后，再通过钢套筒底部预留的泄水孔检查钢套筒内的渗漏水情况，对漏水部位进行洞内补注浆。如地层中无渗漏水流出，则打开顶部泄气阀降低钢套筒内压力，同时观察压力表和盾构机土仓压力变化情况，如压力稳定下降无突变且降低至0后无明显变化，说明洞门效果良好，土体较为稳定。可以进行拆盖准备作业。 目前，盾构机正在焊接吊耳，清理刀盘前渣土，预计本周内吊车进场作业，月底完成盾构机转场工作。 由于右线区间接收段处于上软下硬区域，上部地层松散软弱，且线路上方有一座砂浆搅拌站，周边为居民生活区，对接收前的掘进控制要求较高。 主要从以下三个方面进行控制：（1）对水泥罐支腿进行加固，

10、增设型钢支撑。同时，提前控制水泥罐中的水泥、粉煤灰存量，减少地层荷载。（2）采用后退式注浆对水泥罐、接收端头区域进行预加固，提升地层稳定性，增加上部土体密实度。同时，根据沉降观测，对沉降较大的位置进行跟踪补注浆。（3)盾构接收端为上软下硬地段，通过渣土改良改善渣土和易性，严格控制每环出土量不大于60m3。 同时，同步注浆采用凝结速度快、结石率高的浆液，且每环注浆量不少于6m3，并且及时跟进二次注浆。 端头位置点号沉降累计量（mm）10/3010/3111/111/211/311/411/5WQ130.40 0.50 -0.30 /A750.30 -2.03 -11.40 -6.30 -13.0

11、0 3.40 3.40 Z070-22.70 -3.10 -5.40 -4.50 -8.90 -1.60 -0.60 WQ151.90 2.30 1.10 1.00 -0.30 4.00 2.30 A72-12.60 -16.90 -24.60 -9.20 -15.50 -16.00 -17.40 A74-3.90 -8.70 -19.50 -7.80 -14.70 -5.70 -5.80 接收段沉降监测端头位置 WQ13端头位置 A75端头位置 Z070-2搅拌站位置 WQ15搅拌站位置 A72搅拌站位置 A74 监测点1监测点2监测点3监测点4监测点5监测点6监测点7监测点8监测点位201

12、5/10/282015/10/292015/10/302015/10/312015/11/12015/11/2监测点1-8.80 -17.80 -17.80 -22.00 -29.70 -20.80 监测点2-5.30 -15.80 -15.80 -19.70 -28.80 -19.80 监测点3-8.70 -17.80 -17.80 -23.00 -28.90 -16.30 监测点4-5.50 -14.00 -14.00 -19.50 -27.50 -13.50 监测点5-2.00 -10.20 -10.20 -16.40 -25.10 -10.60 监测点6-2.30 -11.30 -11

13、.30 -17.30 -24.20 -9.70 监测点7-1.80 -9.80 -9.80 -14.70 -23.80 -13.80 监测点81.20 -8.00 -8.00 -14.10 -22.10 -11.50 为防止盾构机进入钢套筒后，对钢套筒作用力过大，造成钢套筒变形及扭转，刀盘刮蹭钢套筒等现象。主要从以下方面进行控制，确保盾构机在钢套筒内安全快速到位。（1）刀盘破洞门前，将土仓压力和钢套筒压力同时稳定在2.0bar，并根据土压变化，通过钢套筒泄压孔进行压力调整，待刀盘破除地连墙与墙体连通后，根据盾构机进入套筒后的土压平衡和掘进速度，利用空压机对压力进行适当调整，根据刀盘进入钢套筒后

14、，土仓的压力变化及钢套筒的压力变化将套筒内的掘进土压设定为1.5bar。（2）为防止地层中的地下水沿刀盘后方空隙进入套筒，并通过泄压孔排出，造成水土损失，引起地层沉降，承包商在盾构刀盘进入地连墙后，采用地表注浆，从上方引孔至距盾构机垂直距离3m位置，注掺有惰性材料的双液浆，对空隙进行封堵，确保地层稳定。（3）进入钢套筒之后，将速度控制在40-50mm/min，推力不超过800t，扭矩不大于1000KNm，刀盘转速稳定在0.8rpm。（4）安排专人在掘进过程中，每半小时对百分表进行读数，严密监测钢套筒位移，及时掌握掘进参数是否发生异常，截至接收结束，钢套筒累计位移为0.42mm，满足要求。（1）

15、钢套筒安装前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力螺栓，通过预压千斤顶对钢套筒施加预压力，使钢套筒顶紧洞门环板。 （3）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；盾构接收掘进前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接收掘进。 （4）对钢套筒与洞门环板连接处和反力架进行监测，对钢套筒本体的连接处、筒体进行观测，根据可能出现的不同情况采取针对性措施： 如果出现钢套筒与洞门环板位置出现变形量过大时，要加大钢套筒与反力架之间的预加反力，然后将洞门环板与钢套筒连接端面变形量稍大的地方进行补焊。 如果出现钢套筒本体

16、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。1、对地面场地要求少，限制小，灵活性大。2、盾构接收前的准备时间比普通加固接收准备时间短近两个月，主要为钢套筒安装 、加固时间，省去了地表加固进场、施工、等强、检测时间，工期可控，且比常规加固施工质量容易控制。3、用于复杂地质可靠性高，安全风险比常规接收小，且应急处理比常规接收简单。4、由于钢套筒接收内填充料对盾构机提供推力，因此省去常规接收洞门区域管片拉紧装置的设置。1、盾构机接收在钢套筒中进行，不能直观反映出盾构机的接收情况，对盾构掘进操作要求相对较高。2、针对土压平衡盾构机，对筒内渣土改良要求高，如改良不好，会在盾构破壁进洞瞬间产生大量喷涌，增加了清渣劳动量。3、平衡接收对钢套筒气密性要求较高，且涉及到压力作业，安装及密封工序复杂，对专业性要求高。1、进一步完善前期施工策划，对于涉及两个施工标段的项目，在项目建立开始，充分对线路走向及位置进行调查，提前组织相关标段施工、建立密切联系，避免临建设施建立在风险较大的位置，人为增加不必要的施工风险和隐患。2