地铁盾构钢套筒接收的施工技术

1 引言

随着我国城市化进程的加快，地铁建设规模不断扩大，盾构法因其施工效率高、对周边环境影响小等优势，已成为地铁隧道施工的主要方法之一。在盾构施工中，接收环节是关键技术节点，而钢套筒接收技术因其可靠性高、适应性强等特点，被广泛应用于各类复杂地质条件下的盾构接收。本文旨在系统研究地铁盾构钢套筒接收的施工技术，分析其工艺特点、质量控制要点及风险防控措施，为提升地铁盾构施工技术水平提供理论支持。

2 钢套筒接收技术概述

钢套筒接收技术是在地铁盾构机到达接收井前预先安装钢制套筒作为临时支护结构的技术，主要应用于地质条件复杂、地下水丰富或环境敏感区域。该技术通过形成封闭接收空间隔离外部水土压力，确保盾构机安全进入接收井。相比传统方法，其优势包括：有效控制地下水渗漏，降低施工风险；提供稳定支护结构，减少地表沉降；适应多种复杂地质条件；施工周期短、环境影响小。这些特点使其成为现代地铁盾构工程中的重要技术手段。

3 钢套筒接收施工工艺流程

3.1 施工前准备与勘察工作

钢套筒接收施工前需进行系统化准备，重点包括现场勘察、方案设计和资源筹备。勘察阶段需详细调查工程地质条件、地下水位变化及周边环境状况，通过地质钻探、水文测试等手段获取准确数据，为后续施工提供科学依据。同时应制定详细的施工组织设计，明确技术路线、安全措施和应急预案。材料设备准备需严格把关，确保钢材、焊接材料等符合设计要求，并完成相关检测试验。施工场地还需做好测量控制网布设、临时设施搭建等前期工作，为钢套筒安装创造良好条件。

3.2 钢套筒安装与质量控制

钢套筒安装是施工的核心环节，需重点控制定位精度和焊接质量。安装前应进行精确测量放样，使用全站仪等设备确保钢套筒中心线与隧道轴线吻合。安装过程采用分段吊装、逐段焊接的工艺，严格控制每节钢套筒的垂直度（偏差 ⩽1/500 ）和同心度（偏差 ±10mm ）。焊接作业须由持证焊工按评定合格的工艺执行，并进行 100% 外观检测和 20% 无损检测。安装完成后需进行整体密封性试验，通过水压试验或气密性检测验证结构的防渗性能，必要时采用注浆等方式补强薄弱环节。

3.3 盾构接收过程控制与监测

盾构接收阶段需实施精细化过程控制。当盾构机接近接收井时，应逐步将推进速度降至 5mm/min 以下，同步调整推力维持姿态稳定。进入钢套筒瞬间需重点监控密封系统状态，确保盾尾刷与钢套筒密封圈紧密贴合。接收过程中实时监测盾构姿态偏差（控制在 ±50mm 内）、土舱压力（保持平衡）等关键参数，并通过自动化监测系统采集钢套筒变形、周边土体位移等数据。发现异常应立即启动预案，如调整推进参数、进行补偿注浆等。接收完成后还需对钢套筒进行最终密封处理，并持续监测至结构稳定。

4 钢套筒接收关键技术参数

4.1 钢套筒结构设计与尺寸控制

钢套筒的结构设计是技术实施的基础环节，其尺寸参数需经过精确计算确定。设计时主要考虑三个关键因素：盾构机外径尺寸、工程地质条件和现场施工空间要求。通常情况下，钢套筒内径需比盾构机外径大 100-150mm ，这个间隙既要保证盾构机顺利通过，又要便于施工操作和应急处理。壁厚设计则需通过专业计算确定，主要依据水土压力、地层特性等参数，确保结构在最大荷载下仍能满足强度要求。对于特殊地质条件，还需考虑增加环向加劲肋等加强措施。

4.2 材料选型与焊接质量控制

材料选择直接影响钢套筒的整体性能和使用寿命。工程实践中多选用Q345B 等高强度低合金结构钢，这类材料兼具良好的力学性能和焊接性能。钢材厚度通常控制在 16-25mm 范围，具体根据受力计算结果确定。焊接质量控制是另一个关键点，要求焊材必须与母材相匹配，焊接工艺需通过专业评定。所有焊缝必须进行外观检查和无损检测，确保焊接接头强度不低于母材标准。同时要严格控制焊接变形，避免影响整体结构尺寸精度。

4.3 密封系统设计与安全保障

密封系统是确保施工安全的核心部件，其设计需满足严格的密封要求。系统通常采用多道防线设计，包括主密封（橡胶密封圈）、次密封（止水钢板）和应急密封（注浆系统）。橡胶密封圈要选用耐老化、高弹性的特种橡胶材料，设计压力应为实际水土压力的 1.5 倍以上。系统还需配置实时监测装置和应急注浆管路，一旦发生渗漏可立即启动补救措施。特别要注意盾构机进入时的动态密封效果，确保整个接收过程中密封性能稳定可靠。

5 施工质量控制要点

钢套筒接收施工的质量控制贯穿于全过程。在材料进场环节，必须严格检查钢材质量证明文件，并进行抽样复验，确保材料性能符合设计要求。焊接质量控制尤为重要，所有焊工必须持证上岗，焊接工艺需经过评定合格。焊缝应进行 100% 外观检查，并按比例进行无损检测。安装精度控制是保证施工质量的关键。钢套筒的中心线与隧道设计轴线偏差应控制在 ±10mm 以内，垂直度偏差不超过 1/500 。安装过程中应采用全站仪等精密仪器进行实时监测，及时调整偏差。密封系统安装后，需进行气密性试验，验证其密封效果。施工过程监测是质量控制的重要手段。应建立完善的监测系统，对钢套筒变形、周边土体位移、地下水位等进行实时监测。监测频率应根据施工阶段动态调整，关键阶段应加大监测密度。所有监测数据应及时分析，发现异常立即采取应对措施。

6 施工风险及应对措施

钢套筒接收施工面临多种风险因素。地质风险是最主要的隐患，包括软弱地层、高水压、流砂等不良地质条件。针对这些风险，应在施工前进行详细的地质勘探，必要时采取预加固措施，如注浆加固、降水等。对于高风险地段，可考虑增加钢套筒壁厚或设置加强环。渗漏水风险是另一大挑战。预防措施包括优化密封系统设计、提高焊接质量、加强过程监测等。一旦发生渗漏，应立即启动应急预案，采用快速堵漏材料进行处理，必要时进行二次注浆。对于严重渗漏情况，可能需要暂停施工，查明原因并采取根本性解决措施。施工操作风险也不容忽视。不规范的施工操作可能导致钢套筒变形、密封失效等问题。应加强施工人员培训，严格执行操作规程。关键工序实行旁站监督，确保施工质量。此外，还应制定完善的应急预案，配备必要的抢险设备和物资，提高突发事件的处置能力。

7 施工技术优化建议

为提高钢套筒接收技术的施工效率和质量，可从多个方面进行优化。在材料方面，可研发新型高强度钢材，减轻结构重量同时提高承载能力。探索复合材料在密封系统中的应用，提高密封件的耐久性和适应性。施工工艺方面，可推广模块化预制技术，将钢套筒分段在工厂预制，现场快速组装，提高施工效率和质量稳定性。开发智能监测系统，实时采集施工数据，通过大数据分析预测潜在风险，实现施工过程的智能化管理。设备创新也是优化的重要方向。研发专用安装设备，提高钢套筒安装的精度和效率。改进盾构接收导向系统，实现盾构机与钢套筒的精准对接。此外，还应加强 BIM 技术的应用，通过三维模拟优化施工方案，提前发现并解决可能存在的问题。

8 结语

地铁盾构钢套筒接收技术是确保盾构施工安全、高效的关键技术。通过本文的研究可以看出，科学合理的施工工艺、严格的质量控制和有效的风险防范措施是成功实施该技术的重要保障。随着新材料、新工艺的不断发展，钢套筒接收技术将进一步完善，为地铁建设提供更可靠的技术支持。未来研究可重点关注智能化施工技术的应用、新型密封材料的开发以及复杂地质条件下的技术创新等方面。通过持续的技术创新和实践积累，钢套筒接收技术必将在我国地铁建设中发挥更加重要的作用。

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