整体接收装置在盾构到达施工中的应用
魏林春，郑宜枫，顾沉颖，张露根（上海隧道工程股份有限公司，上海200082）
[摘要】针对当前盾构始发与到达施工环境造于复杂化，工程施工风险较大的特点，设计了一种在复杂环境下地铁 盾构到达主动控制隧道施工风险的新型地铁盾构到达整体接收装置，并成功应用于实际工程.应用结果表明，整个盾构到达过程中盾构到达整体接收装置在压力状态下密封效果较好，装置处于安全可控状态，降低了盾构在到达过程中的施工风险，保证了盾构到达工程施工安全.
[关键词]隧道工程；盾构；整体接收装置；安全；监测
[文献标识码]A
[中图分类号]TU74；U455.43
[文章编号]1002-8498（2013）13-0082-03
ApplicationofIntegratedReceivingDeviceinShieldArrivingConstruction
Wei Linchun Zheng Yifeng Gu Chenying Zhang Lugen (Shanghai Tunnel Engineering Co. Lad. Shanghai 200082 China)
Abstract;Currently the environment for shield launching and arriving is being more plicated which brings high construetion risk. A new integrated receiving device was designed and successfullyused in engineering practice. It can actively control the tunnel construction risk in plicatedenvironment. The spplication result shows that the device was well sealed and remained safe andcontrollable under pressure during shield arriving. The application of the device reduces the risk andensures the safety in shield arriving.
Key words:tunnels; shields; integrated receiving device; safety; monitoring
化，工程施工风险较大的特点，上海隧道工程股份有限公司设计了一种在复杂环境下地铁盾构到达主动控制隧道施工风险的新型地铁盾构到达整体 接收装置，并成功应用于杭州地铁2号线钱江世纪城一钱江路站区间下行线盾构江南风井到达工程中，大大降低了盾构到达施工过程中事故发生的概率，确保了盾构到达施工安全顺利.
针对当前盾构始发与到达施工环境趋于复杂座联络通道（其中1座含泵房）.本次盾构到达整体接收装置应用于下行线盾构江南风井到达工程中.
1工程概况
Fig 1 The shield zone ( unit ;m) 图1盾构区间示章（单位：m）
杭州地铁2号线一期工程钱江世纪城一钱江路站区间盾构从钱江世纪城站始发穿越江南风井、钱塘江、江北风井至钱江路站盾构到达，如图1所示.左线区间全长约3119m，右线区间全长约3118m. 区间隧道平面曲线为R=500m，最大纵坡为28%.隧道采用46.39m土压平衡盾构，管片外径为6.2m，内径为5.5m；管片厚度为350mm，环宽1.2m，每环由6块管片错缝拼装而成.区间设置4
2工程水文地质条件
杭州地铁2号线一期工程钱江世纪城一钱江路站区间右线隧道江南风井段纵坡为28%，到达端盾构隧道的覆土深度为18.72m.盾构到达段所处地层主要为：①杂填土、③砂质粉土、③黏质粉土夹砂质粉土、③，黏质粉土夹砂质粉土、淤泥质黏 土、粉质黏土及黏土等.盾构穿越主要土层为：③，黏质粉土夹砂质黏土、激泥质黏土及粉质黏土等砂性土层.盾构江南风井到达段主要
土层物理性质如表1所示.
3盾构到达风险评估及措施
4盾构到达整体接收装置
表1盾构到达段主要土层物理性质Table 1Physical parameters of the mainsoils in shields arriving part
土层名称 （gcm²）kPa角/（°）压力系数（cms） 密度/黏聚力/内摩擦静止侧渗透系数/③砂质粉土1.90 7.026.0 0.466.05x10-5③粘质粉土 夹砂质粉土 1.94 4.5 28.0 0.42 5.00×10~③黏质粉土 1.91 1.00 ×10-5夹砂质粉土 6.0 25.0 0.50说质 黏土 1.79 13.5 13.0 0. 70 2.00 ×10 -7②粉质警土1.95 ②路土 26.017.0 30.015.0 0.55 0.50 1.00×10-7 6.00 ×10-1.92
丰富，透水性较强.根据以往施工经验，在杭州砂 江南风井地下水位较高，盾构到达段土层水量性地层中，采用传统的搅拌桩旋喷桩技术进行盾构始发与到达土体加固时，盾构始发与到达施工常常出现洞门间醇涌水、涌砂等现象，严重时甚至导致工作井外地面大量沉降.为了增强盾构到达加 固土体的隔水效果，江南风井盾构到达地基加固除了采用传统850mm三轴搅拌桩和1200mm旋喷桩外，还设置井外隔水椎幕、降水井等措施.江南风井盾构到达地基加固剖面如图2所示.同时，为了确保盾构在到达施工中的安全，在江南风井内设 置安装盾构到达整体接收装置，确保盾构在到达施工中的顺利实施.
图2盾构到达段地基加固示意Fig. 2 Foundation reinforcementin shields arriving part
盾构到达整体接收装置是基于平衡到达理念，钢筒状结构与洞门密闭连接，通过在装置内注人水 制造一个直径比盾构略大、长度比盾构略长的密闭（或浆液、土）等填充介质达到与土层压力的平衡，使盾构直接通过洞门，安全进人接收装置内，达到
安全到达的目的.
4.1装置概述
4.2装置内洞口密封形式
4.3装置支撑形式
4.4装置监测点布置
5工程应用
5.1盾构到达前施工准备
盾构到达整体式接收装置按照杭州地铁2号线钱江世纪城一钱江路站区间江南风井盾构到达工 程要求的0.3MPa压力设计，装置钢套筒主体部分筒身外径6.942m，内径6.710m，内径与预留洞门圈直径相同，全长约11m，装置共分为5个筒体和1个端板，每段简体和端封板又分为上、下两部分，由高强螺栓连接.装置第1段筒体为过渡筒体，保证装 置轴线与隧道轴线坡度一致，其一端与后方筒体通过圆法兰螺栓连接，另一端与洞门钢环焊接固定.装置上安装有排气孔、排水孔、溢流阀、压力表及施工预留孔等.
在凿好的洞门圈内紧靠地下连续墙的洞圈上安装一圈安全气囊，安全气囊外侧再焊接一圈花纹钢板，一方面可以保护安全气囊，另一方面可缩小洞圈和盾构之间的间隙.同时，在安全气囊接缝处插人注浆管以备洞门封堵用.
为保持盾构到达整体接收装置的稳定，在装置端封板上设置4根$609mm预应力钢管撑与4根150mmx150mm的方钢管限位支撑，中心设置$300mm圆撑.此外，在装置两侧也施加水平支撑 与斜撑，装置靠墙设置水平支撑，另一侧采用斜撑，防止装置侧向位移.
盾构到达整体接收装置工程应用盾构到达期间对装置第3环筒身周边、端板及支撑后靠地下连 续墙等部位布置位移计测点，测量盾构到达过程中相关部位变形或位移；另在装置支撑上布置轴力传感器，监测盾构到达过程中支撑轴力变化情况.测点监测数据均采用自动数据采集系统，实时指导盾构到达工程施工过程控制.
为了保证盾构到达整体接收装置工程应用不至于延误盾构到达施工工期，在盾构刀盘靠上地下连续墙前进行盾构到达整体接收装置基座安装. 江南风井围护地下连续墙厚度为1.2m.在盾构刀盘靠上地下连续墙前，为了缩短装置安装后洞门凿除工作量，提前对地下连续墙凿除厚度约为0.8m，同时进行盾构到达整体装置的安装.待盾构刀盘 靠上地下连续墙后，对盾构到达段洞门进行第2次凿除，洞门凿除完毕后，即刻往装置内充水，同时应尽快完成盾构到达施工.
5.2盾构到达施工
5.3洞门封堵施工
盾构到达整体式接收装置现场安装完成后，根据现场实际安装情况，通过数值计算验算分析和工程现场装置注水压力密封试验，确保盾构到达过程结果表明，盾构到达整体接收装置满足盾构到达施 中装置安全可靠.数值计算和工程现场压力试验工要求.
根据杭州地铁2号线钱江世纪城一钱江路站区间江南风井盾构到达工程实际情况，确定盾构到达 前整体装置内部充满水，装置内部初始压力设定为0.1MPa，在盾构到达过程中，由于盾构挤压装置内充满水，装置内上升的水压将自动平衡洞门外水土压力.盾构施工584-588环过程中筒体环向左下方变形情况如图3所示.筒体位移随着盾构的推进 略有上升，管片拼装时略有下降.总的来说，简身位移随着推进速度的增大而增大.
Fig 3 Displacement curve of the left side of the tube 图3简体左下方位移变化曲线
轴力最大的右下方支撑轴力随盾构到达施工时的变化曲线如图4所示.盾构推进过程中轴力上升迅速，管片拼装时轴力有所下降，轴力随盾构推进速度增大面增大.本次盾构到达过程中，盾构在整体装置内分别试验了40~78mm/min不同推进速接收装置最大变形<10mm，最大支撑轴力处于安全 度对装置的影响.从监测数据来看，盾构到达整体可控状态，装置整体运行稳定，未出现位移与应力突变.最后试验了速度约为78mm/min极限盾构推进速度，测量的筒身最大位移约为8mm，装置限位仍处于十分安全且有效的工作状态. 支撑最大轴力约为260kN，盾构到达整体接收装置 盾构推进588环时，盾尾通过气囊，向气囊加压直至气囊紧密握裹住管片.同时通过预留注浆孔及管片压注双液浆填补洞圈间醇.待注浆封堵12h 后，打开装置顶部进水球阀，观察装置内水能否流出或喷涌，确认洞门注浆封堵效果.待确认装置内没有水流出后，将盾构盾尾脱出管片，开始进行洞 6结语 参考文献： 图4右下方支撑轴力变化曲线Fig. 4The axial force curve of the right side of supports 行盾构达到整体接收装置拆除. 门封堵弧形钢板焊接施工，完成洞门封堵，然后进 采用盾构整体接收装置进行盾构到达施工是一次在富水砂性地层中的全新尝试，是在复杂环境下盾构到达主动控制风险发生的新方法、新工艺. 从工程应用过程及结果来看，整个盾构到达过程中装置在压力状态下密封效果较好，虽有局部渗漏，但未出现大量喷水情况，整体装置处于安全可控状态；盾构在整体装置内分别试验了40~78mm/min等不同推进速度对装置的影响，盾构到达整体接收 装置最大变形<10mm，装置限位支撑最大轴力约为260kN，盾构到达整体接收装置整体运行稳定，且处于安全、有效的工作状态. 盾构到达整体接收装置可用于盾构隧道到达完成盾构到达工程施工，起到降低盾构到达风险的 加固较差或无法采用传统方式加固的工况条件下作用，其在复杂环境下隧道盾构到达工程中具有一定的适用性. [1]周文波，盾构法隧道施工技术及应用[M].北京：中国建筑 工业出版社，2004.[2]崔执江，盾构隧道施工风险与规避对策[]].隧道建设， 2009 29(4) : 376-396.[3]廖一膏，张子新，张冠军，大直径盾构进出洞加固体稳定性判[4]周学领，王益群，软土地层盾构超近距离穿越运营地铁隧道 别方法研究[J]，岩土力学，2011 32（S2）：256-260.[5]潘学政，陈国强，影铭，战江特大隧道盾构推进段施工风险评 的风险与施工控制（J）.上海建设科技，2008（1）：45-48.[6]胡群芳，黄宏伟，陈龙，脂构障道施工对城市历青路面影响的 估[J].地下空间与工程学报，2007（S1）：1245-1254.风险评估[J）.地下空间与工程学报，2005（2）：263-267.[7]姚浩，周红坡，蔡来炳，等，软土地区土压盾构隧道掘进施工 风险模期评估[J].岩土力学，2007（8）：1753-1756.[8]魏林春，候水茂，赵艳鹏，等，地铁盾构进润整体接收装置变 形验算及压力试验研究[1].城市道桥与防误，2012（6）：355.357 26.[9]赵峻，戴海较，盾构法隧道软土地层盾构进出洞施工技术 [1].岩石力学与工程学报，2004 23（92）：5147-5152.
