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天津地鐵區(qū)間施工主要采用盾構(gòu)法，盾構(gòu)法施工分為三個(gè)階段：始發(fā)、掘進(jìn)和接收。天津地區(qū)地下水位高、地層透水性好，導(dǎo)致接收階段風(fēng)險(xiǎn)因素多、風(fēng)險(xiǎn)概率高，存在土體坍塌、涌水、涌砂、地下管線破裂等事故隱患。

目前，盾構(gòu)接收端頭加固的形式主要包括注漿加固、高壓旋噴樁加固、攪拌樁加固及冷凍法加固等形式。但是在實(shí)際工程中，由于周邊環(huán)境限制等原因，導(dǎo)致接收端加固長度不能保證盾構(gòu)接收時(shí)的安全要求。鑒于此，鋼套筒接收方法應(yīng)運(yùn)而生。

1 工程概況

1.1 周邊情況

天津地鐵區(qū)間6號線樂園道站盾構(gòu)井位于廣東路和樂園道交口，地下兩層，接收端頭存在DN300 mm、DN200 mm輸配水管，DN800 mm雨水管和DN300 mm燃?xì)夤埽妶D1。

圖1 端頭井與周邊管線平面關(guān)系

1.2 加固方案比選

原接收端頭井加固設(shè)計(jì)采用三軸攪拌樁（850 mm@600 mm）+靠近地下連續(xù)墻一側(cè)采用兩排雙高壓旋噴樁（800 mm@600 mm）的加固方式。經(jīng)現(xiàn)場交通流量調(diào)查，樂園道與廣東路交口交通狀況復(fù)雜，場地西側(cè)由南至北，早晚高峰通往圍堤道車流量較大并且是咽喉要道，若圍擋向西側(cè)外擴(kuò)，縮短路面寬度，無實(shí)施可能性且加固區(qū)范圍內(nèi)正在使用的市政管線均無路由進(jìn)行切改。

由于周邊環(huán)境限制，加固形式采用RJP大直徑旋噴樁+鋼套筒。RJP大直徑旋噴樁能有效保證加固質(zhì)量，直徑為2 400 mm，加固深度為12.2 m，加固區(qū)縮短至3.6 m。加固體距離DN800 mm雨水管2.5 m，可以有效保證管線不受影響；可將加固范圍內(nèi)的自來水管線剖開至全部露出，旋噴樁封孔至管底以下5 m，有效保證管線不受影響，然后加鋼套筒。見圖2。

圖2 RJP大直徑旋噴樁+鋼護(hù)筒接收平面

2 鋼套筒設(shè)計(jì)

鋼套筒主要用于輔助盾構(gòu)接收，整個(gè)裝置設(shè)計(jì)為一端開口、另一端封閉的容器，開口端與洞門預(yù)埋環(huán)板用橡膠板相連，形成一個(gè)整體密閉的容器，容器內(nèi)充滿泥漿，用于支撐洞門處裸露的土體。整個(gè)鋼套筒結(jié)構(gòu)由筒體、后端蓋板、反力架、基座和支撐。

2.1 鋼套筒構(gòu)造

2.1.1 筒體

筒體部分長12 000 mm，內(nèi)徑6 700 mm；分八段。筒體材料為16 mm厚的Q235A鋼板，每段筒體的外周焊接縱、環(huán)向筋板形成網(wǎng)狀，以保證筒體剛度，筋板厚20 mm、高150 mm、間隔500 mm×600 m。每段筒體的端頭和筒體之間的接合面均焊接連接法蘭，法蘭為24 mm厚的Q235A鋼，采用M30×90 8.8級螺栓連接，中間加3 mm厚橡膠墊+2條遇水膨脹襯墊，以保證密封效果。見圖3。筒體底部為接收基座，基座上焊接法蘭與筒體用螺栓連接；托架需用型鋼與車站側(cè)墻頂緊，鋼套筒上部采用槽鋼與中板梁頂緊；筒體上方設(shè)置1個(gè)進(jìn)料口，下部設(shè)8個(gè)排污孔，預(yù)留檢查孔。

圖3 鋼套筒筒體

2.1.2 后端蓋

后端蓋為平面蓋，材料為50 mm厚的Q235A鋼板，平面環(huán)板加焊型鋼，井字形焊接在后端蓋上。后端蓋邊緣法蘭與筒體端頭法蘭采用M30×130的8.8級螺栓連接。

2.1.3 筒體與洞門的連接

在原洞門環(huán)板預(yù)埋板的基礎(chǔ)上，鋼套筒與洞門環(huán)板之間設(shè)橡膠簾布板，過度長度為0.4m，具體連接方式見圖4。

圖4 筒體與洞門鋼環(huán)連接

2.2 施工流程

鋼套筒接收盾構(gòu)施工流程見圖5。

圖5 盾構(gòu)鋼套筒接收工藝流程

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 驗(yàn)收洞門鑿除條件

對盾構(gòu)接收端土體加固效果進(jìn)行抽芯檢測，當(dāng)加固效果滿足設(shè)計(jì)，水平探孔無滲漏水并且通過接收條件驗(yàn)收后方可進(jìn)行洞門鑿除工作。

對洞門打9個(gè)探孔且均布于洞門上中下部，探孔深度為3 m，孔徑50 mm。探孔處出現(xiàn)大量漏水涌砂時(shí)，做水平注雙液漿止水補(bǔ)強(qiáng)。洞門水平止水孔注漿采取多次、少量的方式完成，必要時(shí)在地面進(jìn)行注漿加固，直至再做探孔無漏水現(xiàn)象為止。

3.2 洞門鑿除

當(dāng)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)至距離加固區(qū)1 m時(shí)，停止掘進(jìn)，進(jìn)行地下連續(xù)墻鑿除作業(yè)。在洞圈內(nèi)搭設(shè)鋼制腳手架，初步洞門鑿除時(shí)，搭設(shè)落地式腳手架，以方便鑿除施工，腳手架要穩(wěn)固可靠。

1）先鑿除車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)（地下連續(xù)墻）內(nèi)側(cè)的混凝土，以全部鑿出第一排鋼筋為宜。

2）割去第一排鋼筋，進(jìn)一步鑿除洞門圍護(hù)結(jié)構(gòu)混凝土并暴露第二排鋼筋。

3）鑿除剩余洞門圍護(hù)結(jié)構(gòu)混凝土。

洞門鑿除完成后，快速完成鋼套筒安裝及泥漿回填并做好封閉后盾構(gòu)機(jī)繼續(xù)推進(jìn)，同時(shí)控制推進(jìn)速度。

3.3 鋼套筒內(nèi)回填

鑿除完成洞門地下連續(xù)墻后，關(guān)閉所有預(yù)留的艙門，通過頂部預(yù)留的注入口進(jìn)行泥漿的注入，在筒體頂部安裝閥門，注入泥漿時(shí)打開閥門，待筒體注滿即閥門處有泥漿噴出時(shí)停止泥漿的注入，關(guān)閉閥門。

3.4 盾構(gòu)接收

盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入加固土體后逐漸降低土壓，進(jìn)入鋼套筒時(shí)土壓降為0。同時(shí)洞口內(nèi)10環(huán)范圍內(nèi)注雙液漿做環(huán)箍封閉。完成注漿后排出筒內(nèi)泥漿，然后通過檢查孔檢查洞門是否漏水，如果漏水繼續(xù)對臨近洞門10環(huán)進(jìn)行雙液注漿或者注入改性環(huán)氧樹脂封堵，確保不漏水后，即可拆除上半圓的箱體，清理泥渣，完成盾構(gòu)接收，然后進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)拆機(jī)作業(yè)。

4 結(jié)論和建議

1）鋼套筒各構(gòu)件在運(yùn)輸和吊裝過程中嚴(yán)禁碰撞，以免發(fā)生變形影響安裝質(zhì)量，控制好安裝精度。

2）應(yīng)嚴(yán)格控制盾構(gòu)推進(jìn)姿態(tài)，盾構(gòu)接收時(shí)，應(yīng)增加測量頻率，確保盾構(gòu)順利進(jìn)入鋼套筒。

3）傳統(tǒng)的端頭加固受到地質(zhì)條件和場地的限制，盾構(gòu)接收鋼套筒施工工藝，可以突破地層和場地的限制，是傳統(tǒng)端頭加固技術(shù)的有益補(bǔ)充。