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1、新型盾构到达接收装置及工法推介,2009年6月18日,一、使用背景,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。,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。 原加固方案实施过程中存在如下问题： (1)通过对加固范围地下管线的探测，发现
2、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。,图1 钢套筒用作盾构接收时总体安装使用示意图,二、钢套筒简介,如图1所示，钢套筒主体部分，总长9600mm，直径（内径）6500mm，外径
3、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,在筒体底部制作托架，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
4、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。 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。,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,反力架是用于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5
5、00mm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。 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。,图3 反力架加工示意图,图4 反力架与后端盖板的关系示意图,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
6、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,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
7、门环板进行焊接。如图6所示。,图6 钢套筒与洞门环板连接示意图,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。 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，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,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
8、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,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,图10 钢套筒接收盾构机总流程图,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
9、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新做素混凝土连续墙各咬合200mm。 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。,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
10、情况，测试压力不小于盾构土仓的切口压力。 盾构机在到达掘进过程中要密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。,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。 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。 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！,2009年6月18日,
