引言： 钢套筒始发工法是始发技术的一种，钢套筒始发通过安装密闭始发装置与洞门连接，盾构机在其内部与其形成一密闭空间，可平衡洞门结构外水土压力，防止始发过程中掌子面坍塌以及漏水漏砂，使得泥水盾构始发过程中建立可靠的泥水平衡，其安全性、可靠性、经济性较单一的端头加固工法均有较大的提高。始发期间的关键风险主要包括：反力架、钢套筒的变形及位移、钢套筒各部位渗漏水、铰接密封失效、穿越加固体过程中滞排堵仓。本文探讨广州地铁某某区间左线泥水平衡套筒始发阶段出现系列连锁问题及处理对策。

一、工程概况

广州地铁某～某区间盾构隧道主要沿某某大道南北方向敷设，区间起点里程为 Y（Z）DK40+399.100，终点里程为 YDK41+330.309/ZDK41+330.315，左线设长链 2.039m，右线隧道全长 931.209m，左线隧道全长 933.254m，隧道覆土 9.7~13.62m，线线路穿越场地主要为三角洲冲积平原地貌，地势较平坦、开阔，地面高程约为 7.74～9.24m，地表水、地下水系较发育，盾构隧道采用一台泥水平衡盾构施工，从某～某区间明挖段小里程端始发，至某地铁站大里程端吊出。始发端头设计采用三边素砼墙包围，墙间接头采用旋喷桩止水，内部搅拌桩满堂加固，加固长度 10m，连续墙深度至隧道结构以下 3m，搅拌桩深度至隧道结构以下约 2m，结合钢套筒辅助始发。

二、地质及水文条件

1、始发端头隧道覆土约11.31m，隧顶地质主要为<1-2>素填土、<2-1B>淤泥质土层，洞身范围地质主要为<2-2>淤泥质粉细砂、<3-1>粉细砂、<3-2>中粗砂等软弱地层。

2、根据勘察所揭露的地下水水位埋藏变化较大，地下水埋深浅且丰富，埋深约2.5m。初见水位埋深为1.60～4.00m，平均埋深为2.57m，标高为4.47～7.12m，平均标高为5.77m；稳定水位埋深为1.40～3.80m，平均埋深为2.33m，标高为4.67～7.53m，平均标高为6.01m。地下水位的变化与地下水的赋存、补给及排泄关系密切，据区域水文资料，地下水位年变年变化幅度2～3m。

三、泥水盾构钢套筒工法始发阶段风险

1、钢套筒因其结构、材料等无法承受始发期间的荷载导致变形超限，反力架变形及位移过大、始发参数及姿态控制不当、钢套筒安装质量差等易导致钢套筒变形。过大的变形会影响钢套筒分块接缝处及两端的密封性，导致接缝处渗漏水甚至泥水仓建压失败。

2、始发反力架施作过程中因柱脚钢筋生根未达到设计要求等安装质量问题、推力控制不当等操作问题可导致盾构始发期间反力架发生较大变形，变形过大的甚至会导致反力架带动钢套筒整体发生较大位移。

3、钢套筒始发期间易发生渗漏水的薄弱点主要包括钢套筒各分块连接处、连接筒体与洞门钢环间的焊缝、始发环梁与负环管片的结合处、始发洞门的结构墙缝处。

4、破除连续墙过程中滞排堵仓，刀盘在切削洞门素连墙及旋喷桩期间易形成形状不规则、大小不一的混凝土块体堆积在气垫仓内，堵塞出渣管路导致出现泥水滞排情况和泥水压力不稳。当泥水压力短时间反复大幅变化时会产生水锤效应击穿掌子面，导致掌子面失稳。

5、始发阶段泥水仓建压失败，盾构始发后出现“栽头”的现象，盾构机姿态难以控制，盾尾姿态超限，“栽头”带动成型管片上抬，管片隧道中心线与盾构机中心轴线夹角过大，脱出盾尾的成型隧道管片被拉坏。

四、泥水盾构钢套筒始发

1、泥水平衡建立

为保证盾构在始发进洞时及时建立泥水平衡，要求钢套筒具有较好止水条件，即防止建立泥水平衡时大量泥水涌入套筒内部，保证泥水舱的水压平衡与稳定。钢套筒临时密封能够承受的泥水压力较低，在不影响泥水系统正常的输送平衡条件下，将泥水舱压力控制在不超过开挖舱中间高度的水压，始发位置盾构机中部距离水位线约0.5m，因此，进洞始发段最初的切口压力选取0.5～0.6bar。随着掘进距离增长，在洞门段进行同步注浆和补浆后，逐步增加泥水压力，达到正常的泥水平衡控制。本区间盾构的泥水平衡建立过程分3步进行。

1）将泥浆场准备好的浆液打入开挖面中，保持开挖舱泥浆液面在中线以上1.5m。

2）对气垫舱进行缓慢加压，每次加压不得高于0.1bar，同时在盾构操作室注意查看前后舱内的液位显示。

3）缓慢提升气垫舱内气压至0.6bar，并保持0.6bar压力不少于15min，以观察钢套筒及舱内的密封情况。

2、盾构参数控制

1）保持低土压由于盾构处于加固区域，掌子面较稳定，土压设定不宜过高，实际施工时作适当调整。

2）控制掘进轴线、保护刀盘，实际穿越过程中掘进速度不宜过快，并随时观察刀盘扭矩变化情况，及时调整掘进速度。

3）控制隧道轴线泥水平衡盾构始发过程中，由于同步注浆不能及时开通，盾构正面泥水极易后窜，引起盾构“上浮”，故竖直方向掘进轴线应略低于设计轴线，一般以-30mm为宜。

五、泥水平衡盾构钢套筒工法始发问题的对策及总结

1、区间左线是在右线顺利始发后的第二次钢套筒始发，采用的负环管片为二次重复使用，虽然粘贴三元乙丙作为负环之间的拼缝止水，但在盾构机掘进状态泥水仓循环过程，负环拼缝出现漏水，钢套筒密闭性能得不到保证，因对拼缝渗漏水多次停机止水处置，盾构机不能在钢套筒密闭的状态下保持连续掘进。

2、钢套筒反力架处端面和负环未采用固定约束，盾构机重心进入洞门后，结合二次填料在套筒底部堆积的原因，此时发现第一环负环与端面出现了抬升脱离的情况，抬升高度约15cm，对管片姿态复测已拼装成型的3环负环管片高程均出现抬升，经过讨论通过在始发井一侧植筋与负环抬升处整体浇筑方式压住第一环继续抬升的趋势，同时也在负环管片与反力架沿圈设置卡箍限制再次变形，后续掘进持续观察负环已不再抬升移动。

3、掘进-2环时，盾构机姿态水平前点尾-2mm，水平后点-12mm，垂直前点-53mm，垂直85mm。盾构机呈现“栽头”的趋势。面对该问题，不能盲目掘进，沉着冷静对待并选择正确的掘进参数尤为重要，根据以往施工经验教训，此时需要严格控制掘进速度，保证连续掘进的同时不加剧盾构机“栽头”趋势，此时选择掘进参数为，上部泥水仓压力为0.3bar，刀盘扭矩为285-350KN.M，刀盘转速1.0rpm，总推力2200-3000KN，掘进速度5-6mm/min。第9环时，盾构机姿态水平前点8mm，水平后点9mm，垂直前点-37mm，垂直后点：-70mm。第10环时，盾构机姿态水平前点3mm，水平后点9mm，垂直前点-29mm，垂直后点：-65mm。盾构机垂直姿态得到有效控制，趋势逐渐向好，从而保证了成型线路隧道不出现超限的质量事故。

结语：

始发阶段确保钢套筒的密闭性和盾构机连续掘进是直接决定泥水平衡盾构机是否顺利的关键，泥水平衡盾构机钢套筒始发出现的问题，经验教训和对应的处理对策值得总结，为后续相应工法施工避免出现类似问题有参考借鉴。

参考文献：

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