长沙市地铁1号线一期工程5标段包括1站 (侯家塘站) 4区间 (五一广场站～黄兴广场站、黄兴广场站～南门口站、南门口站～侯家塘站、侯家塘站～南湖路站) 。侯家塘站主体沿劳动西路布置, 紧临贺龙体育馆广场, 该站两端为盾构区间, 主体选取明挖顺作技术进行建设施工。

1) 钻机就位 选择较为平整的施工场地, 将所需设备运至相应位置, 然后对钻机进行水平方向的校正, 保证钻杆的轴线与钻孔在同一垂直线上, 原则上钻孔位置不能偏离大于设计值50mm的范围。

2) 钻孔 需将旋喷钻杆按照设计深度向地下钻进, 如果在钻进过程中遇到坚硬的岩石或其他特殊地质等特殊情况, 需借助地质钻或者取芯机的作用实施引孔作业。

3) 旋喷注浆 当旋喷钻杆钻入到所需深度后, 需根据相应的配合比对浆液进行充分搅拌。在旋喷时, 要注意自上而下, 旋转的同时也要缓缓提升旋喷管, 并且及时记录相关参数, 提升至设计高度后停止该环节的作业。

4) 冲洗机具 当停止旋喷注浆后, 还要对相关设备进行冲洗, 确保管内、设备内没有泥浆残渣。在冲洗时, 要从下向上喷射, 以保证将内部的浆液冲洗干净。

5) 移动机具 以上环节全部完成后, 再将相关设备移至新位置, 继续进行下一轮的旋喷注浆作业。

将过渡环焊接到A板上, 并且对圈内焊缝进行侧点焊, 而后贴上止水条进一步增强其安全性。如果二者间仍有较明显的孔隙, 则要填充钢板并确保连接处的牢固性。洞门环直径为6 620mm, 钢套筒内径为6 500mm, 由于二者直径不同, 因此在进行安装时, 要对A环进行仔细测量, 确保二者的孔中心重合, 避免存在过多误差。

1) 钢套筒正式安装前要确定盾体的中心, 从而确定钢套筒的相应位置, 确保将钢套筒一次安装到位, 避免多次挪动。

2) 先将第一节钢套筒的下半段进行安装, 确保其中心与之前确定的盾体中心保持在同一垂直线上。

3) 选取螺栓对二者进行牢固连接。

4) 反力架按照普通安装方法进行安装。反力架在安装时, 要考虑始发井的直径、钢套筒长度及洞门标高等参数, 确定相应的水平位置和标高。

5) 反力架的上、下位置都均匀分布4根工字钢, 将其与中板和底板进行加固顶紧, 在两侧也有4根钢管紧密固定在洞口墙体上。起到支撑作用的所有预埋件都要确保焊接的牢固性, 尤其是要排除焊缝处可能存在的多种隐患。

在对钢套筒进行上半圆的安装后, 还要进一步压紧螺栓, 仔细检查每个连接处的完好性、固定性, 尤其是上半圆与下半圆的结合处、各节之间的连接位置, 杜绝脱开的情况出现, 要及时解决各种隐患。

安装完上半圆以后, 还要按照相关要求对环梁的预压千斤顶进行调整, 根据要求每个千斤顶支撑的预压力为30t, 反力架总共所需的预加压力在600t左右。在该环节, 要对反力架的各个支撑结构进行反复检查, 避免出现松动、不牢固的情况, 还要检查钢套筒的连接螺栓, 如果发现安全隐患立刻处理, 如图1所示。

由于钢套筒与盾构之间存在空隙, 所以要进行填砂处理。

1) 填料过程 进行填料时, 需借助1条输送管路, 一般选取8寸的管路连接至钢套筒上, 另一端设置1个漏斗, 以保障将砂料顺利运送至钢套筒内。在该过程中, 需加入适量的水, 让砂料更加密实。

2) 填料密实 为了确保填料的均匀密实性, 需按规定分别对每个孔进行填充以保障施工质量。

1) 渗漏检测 利用加水孔向钢套筒内注水, 利用钢套筒上的压力计观察其压力, 当压力达到3Pa时, 停止加水。在保持压力稳定的同时对各连接处进行检查, 观察有无漏水现象。

2) 钢套筒位移检测 在盾构区间施工过程中还需使用多种测量工具, 这类工具主要是测量钢套筒是否发生超范围的变形、环向纵向连接处是否存在位移偏差等情况。在施工过程中, 会有专门的技术人员对其位移进行实时测量与记录。试水、加压测试前, 需分别在钢套筒表面及其与洞门环板连接处安装精度为0.01mm的百分表, 量程在3～5mm的范围内。加压测试时, 安排专职人员记录百分表的变化, 不断调整预应力千斤顶, 从而确保钢套筒与洞门环板间的压力始终为正值, 以避免钢套筒发生较大位移。

1) 盾构机在进行到达掘进时需时刻关注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3个阶段相关参数的动态, 进行细化分析记录。

2) 盾构机一旦完全进入钢套筒内, 需立即采用双液浆对盾尾与洞门处进行封堵, 需注入的浆液应是理论值的1.5～2倍, 确保封堵效果满足工程需要, 还可在注浆完成后通过管片吊装孔来检查其封堵效果。另外, 还需对洞门处10环内的管片进行补浆操作, 以保证管片背部也有同样的注浆效果。

3) 在注浆基本凝固后, 需打开钢套筒上预留的卸压口, 观察是否存在水流涌出的现象。若没有水流涌出, 就慢慢降低土仓压力, 待土压完全释放, 再打开土仓门, 若没有水流涌出, 则打开填料孔检查注浆效果。在没有异常的情况下, 将盾构机吊出。

4) 在拆解盾构机前, 先要将钢套筒相关结构完全拆卸。盾构机的拆解与盾构接收的流程一致, 当盾构机运送至起吊井并与接收基座对接后, 即可实施拆解和吊出作业。

5) 左线盾构机完成接收后, 对钢套筒进行拆除, 断开盾体的相关连接, 并将其平移至右线的相应位置进行拆解吊出。再切断台车间的连接管线, 先将连接桥吊出, 然后将1#～5#的台车分别吊出。

6) 在盾构到达接收端前, 还要对钢环的相关位置进行仔细测量, 计算出与设计值的偏差, 并根据误差来调整盾构的掘进方式, 从而使其顺利进入钢套筒内。盾构机在掘进时要密切关注盾构的姿态, 必要时进行相应调整, 确保盾构顺利完成。

该项目左右线始发端的地质条件较好, 没有特殊构造, 隧道埋深等因素也满足旋喷桩加固技术, 采用这一技术加固后, 无论取芯检测强度还是渗水系数都符合设计标准, 满足始发的相关要求, 确保施工时, 左右线始发都能实现安全无故障。

该项目左右线的接收端地质条件相对特殊, 如洞顶存在构筑物、管线较多等。如果单纯采用旋喷加固往往会导致固结体质量不能满足施工需求, 施工中易出现钻孔困难、冒浆等诸多问题, 在很大程度上降低工程的施工质量。同时, 旋喷桩加固技术最显著的特点就是整体性, 一旦有个别的桩位质量得不到保证, 就会影响到整个工程的质量。因此, 针对接收端的地质特点及周围的实际情况, 选取了钢套筒接收技术。现场施工作业表明, 该技术不但能满足设计的质量要求, 而且没有出现涌水、涌砂等事故。

区间始发端, 左右线采取旋喷桩技术的实际工期为65d, 如果接收端也采取旋喷桩技术预计工期为90d。若选择钢筒套接收技术, 安装与拆卸共用时15d, 会大大缩短地铁盾构施工的工期, 并降低投资成本。同时, 接收端用钢套筒接收技术, 钢套筒能实现循环利用, 与旋喷桩加固技术相比能节约成本约130万元, 同时能获取更多社会效益。

综上所述, 在地质条件相对复杂特殊的情况下, 在盾构区间的始发与接收环节中, 钢套筒技术比传统加固方法具有更明显的优势。因此, 这种方法值得被进一步推广, 不仅能大大缩短建设工期, 还可降低投资成本, 安全性也能得到保障, 同时可满足社会发展的需要。