1、新型盾构到达接收装置及工法推介新型盾构到达接收装置及工法推介20092009年年6 6月月1818日日一、使用背景l本装置首次使用于广州市轨道交通二、八号线延长线工程盾构3标段【南浦站洛溪站盾构区间】洛溪站南端头到达接收盾构机用，洛溪站南到达端头隧道洞身范围主要地层为粉细砂层、强风化泥质粉质岩、中风化泥质粉质岩地层，隧道拱顶部位覆盖粉细砂层、中粗砂层很厚，拱顶部覆盖层稳定性差，必须进行端头加固。l原设计方案对该端头采用水泥土搅拌桩、旋喷桩和地面注浆进行加固。后经盾构研究所组织专家对设计方案重新审查，决定增加加固范围，并紧贴车站围护结构连续墙加设一道素混凝土连续墙。l原加固方案实施过程中存在如下
2、问题：(1)通过对加固范围地下管线的探测，发现原加固方案范围内有地下管线，但管线迁改十分困难；(2)当时车站施工单位正在进行洛溪站结构施工，工期紧张，场地移交滞后，影响加固方案的施工；(3)如按原方案施工，则需要增加施工场地，而洛溪站施工范围周边均是商住楼房，场地增加征地不太现实。(4)加固深度太深，从地面采用搅拌桩和旋喷桩加固施工质量难以保证，漏水、涌砂等风险不能完全消除。我司经过深入研究，决定采用一种新的盾构到达工法，即地面加固（一道素混凝土连续墙）+接收钢套筒的工法。工法简图如图1所示。进料口吊耳托架顶推托轮组前后法兰,螺栓连接334图1 钢套筒用作盾构接收时总体安装使用示意图 二、钢套
3、筒简介l如图1所示，钢套筒主体部分，总长9600mm，直径（内径）6500mm，外径6840mm。共分成三段，每段3200mm，每段又分为上下两个半圆。筒体采用钢板卷制而成。每段筒体的外周焊接纵、环向筋板以保证筒体刚度，纵向筋板与环向筋板形成的块状分隔形状。如照片1和2所示。每段筒体的端头和上下两半圆接合面均焊接圆法兰，筒体纵向及上下均采用法兰连接，用高强度螺栓连接紧固。另外，每节钢套筒分别于顶部设置4个起吊用吊耳，1个直径600mm的加料口，底部设置3个3寸的排浆管，2组顶推托轮组。照片1 钢套筒筒体下半块图片 排浆口顶推托轮组托架照片2 钢套筒筒体上半块图片 吊耳填料口l在筒体底部制作托架
4、，见照片1所示，托架分三块制作，均与筒体底部焊接固定一体。托架与下部筒体焊接连成一体，焊接时托架板先与筒体焊接，再焊接横向筋板，焊接底板和工字钢。托架组装完成后，工字钢底边与车站底板预埋件焊接，托架须用型钢与车站侧墙顶紧。l后盖板由椭球盖和平面环板组成，椭球盖采用厚钢板冲压加工制作，平面环板采用钢结构组焊而成，后盖板边缘设置法兰，与钢套筒端头法兰采用高强度螺栓连接紧固，内侧与椭圆封板的外侧采用高强度螺栓连接紧固，后盖平面环板与椭球盖外缘内外焊接成整体。如图2所示。螺栓孔加强筋板螺栓孔螺栓相连放大螺栓孔椭圆封头后盖板图2 钢套筒后端盖连接示意图意图 照片3 钢套筒后端盖图片 后端盖l反力架是用于
5、给钢套筒整体提供反力的装置，反力架紧贴后盖平面板安装，冠球部分不与反力架接触。反力架是一“井”字结构型式，“井”字框架采用500mm的工字钢组焊而成，中间间隔增加钢板筋板。反力架采用左右分半的型式，中间用高强度螺栓连接紧固。反力架及端面连接如图3所示。l反力架与后盖板相邻的一侧，设置加力顶杆，顶杆采用单独加工制作，顶杆与顶杆撑托配套加工制作，撑托底部是平面，与后盖板的平面相接触，增大了接触面积，而且撑托内部与顶杆可以相对活动，撑托主要用于防止顶杆顶推过程中受力不均匀的情况。反力架与后盖板的关系图如图4所示。螺杆螺母：64*2排共128个,焊接。吊耳22隔板定位销2-2剖面视图图3 反力架加工示
6、意图螺母与反力架焊接顶杆锁紧螺母椭球盖后盖板反力架顶杆撑托筒体图4 反力架与后端盖板的关系示意图 l盾构机在进入钢套筒内之后，由于盾构机的外径与筒体内径单边只有125mm，如果姿态控制不好，在盾构机出洞脱离车站结构的过程中出现因为重心脱离主体结构，而钢套筒内部又无支撑的情况下，可能导致盾构机栽头的情况发生。而一旦栽头，刀盘的转动会对筒体造成较大的伤害，所以在重心未脱离结构之前必须对盾体进行支撑。并随着掘进的继续，要能够跟随盾构机主体的重心形成连续的支撑作用，方可确保盾构机在钢套筒内的掘进安全。为此，在钢套筒内设定几组顶推盾体用的托轮，能够伸缩，采用间隔布置的方式，在刀盘未到达此位置时处于最低位
7、置，减少刀盘碰到的机会。当刀盘通过此位置后，即立刻将托轮顶起。如图5所示。图5 钢套筒底部托轮组安装示意图 l洞门环板是预埋在车站主体结构上，通过已经焊接好的锚固钢筋与主体结构钢筋相连。钢套筒后端连接法兰与过渡连接板通过螺栓连接，然后将过渡连接板与洞门环板进行焊接。如图6所示。主体结构洞门预埋环板钢套筒过渡连接板钢套筒法兰图6 钢套筒与洞门环板连接示意图 l反力架的支撑：反力架上下位均布4根10寸钢管与洞口墙体顶紧，其中能够支撑在侧墙的一侧均布三根10寸钢管与结构侧墙顶紧，另一侧用两根直径500mm钢管做斜支撑。l反力架斜撑安装好以后，需进行压紧螺栓的调整。安装好反力架后，分别上紧每个压紧螺栓
8、，上紧时要对角上紧，保证后盖的均匀受力。每颗螺栓的压紧力要平均，上紧后用锁紧螺母锁住，这样能保证钢套筒在有水压时洞门环板处连接螺栓不受力。上紧的过程中注意检查反力架各支撑是否松动，各段法兰连接螺栓是否松动。图7 反力架支撑位置示意图 l钢套筒安装完毕，检查确认后，即进行安装横向支撑。如图8和9所示，横向支撑采用125H型钢支撑在基坑侧墙结构上，支撑在侧墙的一端要加钢板封盖，保证支撑与侧墙的接触面积。坚向高度要求支撑在距离钢套筒托架底部500mm处。另外反力架也要安装横向支撑，上下共四根支撑，上部支撑在负三层结构上，避免反力架出现横向位移。图8 钢套筒横向支撑安装示意图 吊耳加料口螺栓孔托架横向
9、支撑横向支撑图9 钢套筒横向支撑安装示意图 照片5 钢套筒整体安装完成图片 照片6 钢套筒整体安装完成图片 三、钢套筒接收盾构机的步骤流程场地移交连续墙施工刀盘碰连续墙钢套筒制作破除洞门钢套筒填料、加压并封闭检测盾构机掘削通过素混凝土进入钢套筒盾尾补充注浆排空钢套筒中泥浆打开加料孔试水拆开钢套筒上半部吊出盾构机安装钢套筒洞门处回填素混凝土图10 钢套筒接收盾构机总流程图 l在洛溪站南端头紧靠洞门围护结构连续墙外侧施工一道1200mm厚素混凝土连续墙；宽度为隧道中心线左右各4m，加固体深度从隧道底以下2m至地面。然后在素混凝土连续墙两端各施工2根800双管旋喷桩咬合200mm，与原车站围护结构及
10、新做素混凝土连续墙各咬合200mm。l分段凿除洞门，并用水泥砂浆及时回填。洞门凿除时分三块从下往上依次进行，每次凿除高度为2m，首先用炮机凿除洞门下半部2m范围位置的围护结构，凿除厚度为90cm，剩下30cm人工凿除，并及时在已经凿除完毕的2m范围内回填M75水泥砂浆。依此方法从下往上一直凿完整个洞门并回填完毕。l钢套筒的安装过程按照先安装主体，再安装后端盖及反力架，最后固定各个位置支撑的步骤，逐级进行安装。安装完成后，要仔细检查各连接位置的紧固程度，再进行填料，主要是粗砂。填料完成后，要对钢套筒的连接进行加压测试，以检查渗漏情况，测试压力不小于盾构土仓的切口压力。l盾构机在到达掘进过程中要密
11、切注意各掘进参数的变化，分阶段将各个阶段的参数细化，主要是刀盘掘进素混凝土连续墙段、掘进砂浆墙段、刀盘进入钢套筒段三个阶段的掘进参数要分开进行细化。掘进过程中对环流的控制与推进速度的相互关系必须控制好，既要防止切削下的混凝土块堵塞，又要保证钢套筒内的填砂不会被大量带出，推进过程中与钢套筒外围的托轮组调节要协调到位，确保盾构机的姿态控制在允许范围内。l盾构机完全进入钢套筒内之后，第一时间注双液浆封堵盾尾与洞门结构位置，注浆量按理论注浆量的150200%，确保封住洞门结构位置。l注浆凝固之后，打开钢套筒上预留的卸压口，测试有无水涌出，然后缓慢降低气仓压力，并观察液位有无上升，如无异常，则将气压降至零后，打开气仓门，观察液位，再打开土仓门，确认无涌水后，打开钢套筒上的填料孔，观察注浆情况，确认后可以拆开钢套筒上半部准备盾构机吊出。l钢套筒后端盖及上半部完全拆卸后，方可进行盾构机的拆解，拆解流程及步骤同正常盾构接收相同。全篇介绍完毕结束语：衷心祝愿各位工作顺利！20092009年年6 6月月1818日日
