一、工程概况
广州市轨道交通13号线首期工程（鱼珠至象颈岭段）施工四标土建工程，位于广州市黄埔区，包含庙头站、夏园站、庙头站—夏园站盾构区间。其中左线长 1882.71m，右线长 1913.11m。区间出庙头站后沿107国道黄埔东路向东敷设，期间下穿庙头、南湾、夏园三座快速公交系统（BRT）车站，黄埔发电厂除灰管道立交桥、黄埔跨107国道石油管道桥，最后到达夏园站。区间平面最小转弯半径为 650m，纵向最大坡度为 27.7‰，区间隧顶埋深 9.1～18.8m。工程位置如图1所示。
图1 工程位置示意图
混凝土管片采用左、右转弯和标准环组合，环管片内径为 5.4m，外径为 6.0m，宽度为 1.5m。管片采用强度等级为 C50、抗渗等级为 P12 的混凝土预制。
1. 盾构到达段工程概况
庙头站—夏园站盾构区间到达端为夏园站西端头，到达段为 100m，该段隧道设计埋深为 9.6～9.8m，线路平面为直线到达，线路纵向右线设计坡度为上坡 27.72‰、出洞下坡 2‰；左线设计坡度为上坡 27.66‰、下坡 2‰。
在到达段夏园站，因夏园BRT未进行改造，该车站西端头设计为异形结构，地面环境较复杂，可利用场地狭小，施工难度大。区间隧道到达端平面位置如图2所示。
图2 到达段隧道平面位置示意图
2. 盾构到达段工程地质
庙夏区间到达段地层分为：人工填土层（主要为素填土、黏土、砂等），海陆交互相沉积层（淤泥层、淤泥质土层、粉细砂层、中粗砂层、粉质黏土层），残积土层（由白垩系碎屑岩和震旦系的混合花岗岩风化而成的砂质黏性土），混合花岗岩全风化带、强风化带、中风化带等。到达段范围存在砂土地震液化的不良地质。揭露的砂层为海陆交互相淤泥粉细砂层（2-2）、含淤泥中粗砂层（2-3）。其中自 YDK47+000 到本区间终点，呈长条状或透镜体状分布，厚 0.60～6.70m，呈松散～稍密状，局部呈中密状，该层含水率高，渗透性好，盾构机掘进施工时若措施不利将导致异常沉降。
二、盾构无二次衬砌结构密闭套筒接收
盾构到达段施工主要分为三部分：
第一部分为盾构到达前施工，包括导线复测、盾构姿态复测、延长洞门安装、洞门位置复测、掘进控制等施工内容；
第二部分为盾构接收钢套筒施工，包括钢套筒组装、定位、反力架安装、围护结构支撑切除等施工内容；
第三部分为盾构到达贯通施工，包括钢套筒组件复查、盾构出洞段掘进、钢套筒监测、盾尾封闭环注浆等施工内容。
盾构到达段施工的主要施工工艺流程如图3所示。
图3 盾构到达段施工工艺流程
1. 盾构接收钢套筒安装
（1）钢套筒设计参数
①筒体。 钢套筒筒体部分长 9600mm，内径 6500mm。钢套筒筒体部分分三段，每段由1块下半圆和3块上半圆构成，共12块。筒体材料用 16mm 厚的钢板，托架与下部筒体焊接连成一体，每段筒体的外周焊接纵、环向筋板以保证筒体刚度，筋板厚 20mm、高 150mm、间隔 550mm×600mm。每段筒体的端头和上下两半圆接合面均焊接圆形法兰，法兰用 24mm 厚的钢板制成，组件之间均采用 8.8级M30螺栓连接，中间夹 3mm 厚橡胶垫，如图4所示。
图4 钢套筒筒体上下组件
②后端盖。 后端盖由冠球盖和平面环板组成，平面环板加焊 36个厚30mm、高500mm 的钢板筋板，环向均布排列焊接，后盖边缘法兰与钢套筒端头法兰采用 8.8级M30螺栓连接。冠球盖用 30mm 钢板整体冲压焊接成形，后盖平面环板与冠球盖外缘内外焊接成整体，制作完工要在球盖内侧加焊型钢，防止变形，如图5所示。
图5 钢套筒后端盖及平面环板连接
③反力架。 反力架采用盾构始发反力架紧贴后盖平面板安装，冠球部分不与反力架接触。反力架定好位置后，采用千斤顶顶住墙体和反力架，消除洞门到后盖板的安装间隙。
④筒体与洞门的连接。 在围护结构地下连续墙上植入 φ20mm 钢筋，用于加强洞门钢环焊接并挂网喷浆。钢套筒与洞门环板之间设一过渡连接板，洞门环板与过渡连接板采用焊接连接，钢套筒法兰与过渡连接板采用 8.8级M24螺栓连接。
⑤进料口和注排浆管。 每段筒体顶部设置一个直径 600mm 的进料口，每段钢套筒底部预留 2个 带球阀注排浆管。
（2）钢套筒安装流程
钢套筒安装工艺流程如图6所示。
图6 接收密闭钢套筒安装工艺流程
（3）钢套筒试压检查及填料
① 钢套筒安装完成后从填料孔向钢套筒内加水进行试压检查，试水压力 2.0bar，维持时间 3h。在压力状态下对各个连接分进行检查，包括洞门连接板、钢套筒环向与纵向连接位置、后端盖板的连接处有无漏水现象，检查反力架支撑的各个焊缝位置有无脱焊情况。加水试压检查如图7所示。
图7 钢套筒加水试压检查
② 当钢套筒试压检查合格后，向钢套筒内填料，主要材料为渣土，并加入 5% 的膨润土。向钢套筒内填充泥沙总量在 420m³ 左右，在填充的过程中加膨润土和水，保证填料的和易性，从钢套筒顶部三个填料孔分别进行填料，直至完全充满钢套筒，如图8所示。
图8 钢套筒填充
三、盾构接收施工
1. 到达段掘进施工
① 根据贯通前100m隧道的埋深及地质条件情况，修正后的盾构姿态，以及已施工段总结的经验，盾构到达段掘进施工参数见表1。
表1 盾构到达段掘进参数表
到达段掘进过程中，盾构机主司机应注意观察盾构总推力、刀盘扭矩和渣土的变化情况，做好相关变化的事实记录工作。土木值班技术员每环进行渣样分析，确定掌子面地质情况，及时调整掘进模式，控制出土量。
② 盾构贯通前30m时，需派人24h在夏园站西端头对钢套筒、围护结构及地面进行巡察，及时反馈观察信息（包括地下连续墙和地面情况，硬化地面路面有无异常变化，钢套筒、反力架受力松动变形等）。
③ 盾构进入贯通前20m段掘进时，在加强地面监测的同时需对车站围护结构进行监测，监测频率每天两次，并及时将监测结果反馈至掘进施工现场，指导现场施工。
2. 贯通前盾构机刀具确认
夏园站围护结构地下连续墙采用玻璃纤维筋结构，盾构贯通时需由盾构机刀具直接切削破碎地下连续墙混凝土结构，因此在盾构贯通前需确保刀具可切削地下连续墙混凝土。
3. 盾构贯通掘进施工
①到达地下连续墙前3m施工。 在盾构掘进到达地下连续墙前 3m，推力不得大于 10000kN，速度小于 20mm/min，采用全土压模式掘进。盾构贯通段（3m）主要掘进参数见表2。
表2 盾构贯通段掘进参数表
②封闭环施工。 盾构到达地下连续墙后，停机对后部 5环 全环交错注浆封闭盾尾后部来水。
③地下连续墙段掘进施工。 为确保出洞安全，掘进地下连续墙采用小推力、低转速掘进，掘进参数见表3。
表3 盾构地下连续墙掘进参数表
④盾构机进钢套筒掘进。 盾构机进入钢套筒后，进一步减小推力，控制扭矩，匀速进入钢套筒内。盾构机进入钢套筒时必须以实际测量的钢套筒安装中心线为准控制盾构姿态，要求中心线偏差控制在 ±5mm 以内。盾构机在进入钢套筒内之后，要注意姿态控制，趋势为 3mm/m，保持盾构机为抬头推进，并根据测量数据进行适当调整，确保盾体不出现栽头。
到达段安装管片时，管片螺栓要进行三次紧固：第一次在管片安装时，第二次在下一环掘进 1000mm 时，第三次在掘进完成收推进液压缸前。
⑤钢套筒泄压。 盾构机全部进入钢套筒后，钢套筒内泄压分四步：
第一步，待浆液凝固后，打开钢套筒上预留的卸压口，观察有无水涌出；
第二步，如无异常，则将盾构机土仓内渣土排至人舱门以下，将“压力”钮旋至0位，观察土仓压力变化情况；
第三步，如无变化则继续将仓内渣土排至一半，再观察土仓压力变化情况；
第四步，若无变化则继续将土仓内渣土排空。
若土仓压力无变化，则打开土仓门，确认无渗漏水后，可准备将盾构机平移或吊出。
四、效果评价与经验总结
钢套筒接收技术能够很好地解决端头加固有效长度不足的问题，适用于富水承压透水地层的盾构接收施工。
钢套筒盾构接收方法取代了常规接收的橡胶帘布、洞门折页压板、扇形压板等防水装置，提高了盾构到达接收时的洞门密封质量及管片拼装质量。
建议在接收套筒端盖处设置减压阀，套筒内填料禁用黏性填料。