一种始发钢套筒的制作方法

本实用新型涉及盾构机技术领域，具体来说，涉及一种始发钢套筒。

背景技术：

根据地铁类似工程实践证明富含水的圆砾地层、粉细砂层、粉土层端头加固采用袖阀管、旋喷桩等工艺注浆加固质量针对上述地质条件的工程难以保证盾构始发需要。

端头加固区域地面管线较多（改迁未完成）、建筑物距离较近、地下存在障碍物（锚索、地下维护桩墙）或者地面施工场地空间有限无法提供施工条件进行加固的工程。

由于施工条件限制以及为降低盾构始发的施工风险一般采用始发钢套筒实现密闭始发。

始发钢套筒密闭始发是在盾构始发前，将盾构机在密闭的始发钢套筒内组装并填充封闭，通过始发钢套筒其密闭的空间提供平衡掌子面的水土压力，盾构机在始发钢套筒内实现安全始发。

现有的始发钢套筒结构复杂，在实际应用过程中损坏几率、维修成本和维修难度都很高。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对相关技术中的上述技术问题，本实用新型提出一种始发钢套筒，结构简单，易于拆装和维修。

为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种始发钢套筒，包括钢套筒主体，所述钢套筒主体的一端可拆卸地连接有基准环，所述钢套筒主体的另一端可拆卸地连接有过渡段，所述钢套筒主体包括底座组件以及与所述底座组件可拆卸连接的上盖组件，所述底座组件包括沿轴向排布的多个底座，所述上盖组件包括沿周向排布的多个上盖，所述底座的内侧与所述上盖的内侧均呈弧形，所述上盖组件的上部开设有多个填料孔和多个注浆孔。

进一步地，所述基准环由周向排布的四个弧形件拼接而成。

进一步地，所述过渡段由周向排布的三个弧形件拼接而成。

进一步地，所述钢套筒主体通过环向法兰和高强螺栓分别连接所述基准环和所述过渡段，并在连接处设置密封条。

进一步地，相邻两个所述底座之间通过环向法兰和高强螺栓相互连接，所述底座组件与所述上盖组件之间通过纵向法兰和高强螺栓相互连接，相邻两个所述底座之间以及所述底座组件与所述上盖组件之间的连接处均设置有密封条。

进一步地，所述底座的数量为四个。

进一步地，所述上盖的数量为七个。

进一步地，所述填料孔的数量为六个。

进一步地，位于最上方的所述上盖以及与该上盖相接触的另两个所述上盖上各设置有沿轴向排布的两个所述填料孔。

进一步地，多个所述注浆孔沿轴向排布并均设置在位于最上方的所述上盖上。

本实用新型的有益效果：结构简单，各部件采用螺栓连接而成，易于安装及拆除，可直接替换掉损坏的部件，维修方便，降低了维修难度和成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型实施例所述的始发钢套筒的正视图；

图2是根据本实用新型实施例所述的始发钢套筒的侧视图；

图3是根据图2所述的始发钢套筒的A-A剖视图；

图4是根据图3所述的始发钢套筒的B-B剖视图。

图中：

1、基准环；2、过渡段；3、底座；4、上盖；5、填料孔；6、注浆孔；7、压力表座；8、排水阀；9、物料门。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-4所示，根据本实用新型实施例所述的一种始发钢套筒，包括钢套筒主体，所述钢套筒主体的一端可拆卸地连接有基准环1，所述钢套筒主体的另一端可拆卸地连接有过渡段2，所述钢套筒主体包括底座组件以及与所述底座组件可拆卸连接的上盖组件，所述底座组件包括沿轴向排布的多个底座3，所述上盖组件包括沿周向排布的多个上盖4，所述底座3的内侧与所述上盖4的内侧均呈弧形，所述上盖组件的上部开设有多个填料孔5和多个注浆孔6。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述基准环1由周向排布的四个弧形件拼接而成。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述过渡段2由周向排布的三个弧形件拼接而成。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述钢套筒主体通过环向法兰和高强螺栓分别连接所述基准环1和所述过渡段2，并在连接处设置密封条。

在本实用新型的一个具体实施例中，相邻两个所述底座3之间通过环向法兰和高强螺栓相互连接，所述底座组件与所述上盖组件之间通过纵向法兰和高强螺栓相互连接，相邻两个所述底座3之间以及所述底座组件与所述上盖组件之间的连接处均设置有密封条。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述底座3的数量为四个。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述上盖4的数量为七个。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述填料孔5的数量为六个。

在本实用新型的一个具体实施例中，位于最上方的所述上盖4以及与该上盖4相接触的另两个所述上盖4上各设置有沿轴向排布的两个所述填料孔5。

在本实用新型的一个具体实施例中，多个所述注浆孔6沿轴向排布并均设置在位于最上方的所述上盖4上。

为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下通过具体使用方式对本实用新型的上述技术方案进行详细说明。

本实用新型所述的始发钢套筒轴向长度为12.7m（由盾构机长度以及O环管片伸入隧道长度而定），套筒内径为φ9300mm，始发钢套筒总重约227t，中心高度5250mm。

始发钢套筒按照洞门到车站顺序分为过渡段2、钢套筒主体、基准环1，其主要配件有液压千斤顶、液压泵站、高强螺栓、阀门等，过渡段2均分为周向排布的三个弧形件，基准环1均分为周向排布的四个弧形件，钢套筒主体分为11部分（4个底座3和7个上盖4）。以下为方便描述，将底座3命名为A块，将7个上盖4由下到上依次命名为两个B块、两个C块，两个D块和一个E块，E块和两个D块上各设置两个填料孔5。两个D块上的填料孔5之间的夹角为63°。E块上还设置两个注浆孔6和两个压力表座7，压力表座7用于安装压力百分表。

过渡段2轴向长0.7m，一端设置环向法兰，与钢套筒主体通过高强螺栓连接，另一端与洞门钢环焊接。（间隙处用弧形钢板连接并焊接）。

钢套筒主体由11部分组成（4个底座3和7个上盖4），上盖4长度为11.5米，底座组件长度为3*3米+2.5米=11.5米，其中与基准环1连接的底座3的长度为2.5米。基准环1轴向长0.5m，沿周向设置6组液压千斤顶，每组5台，每台80t，总计提供2400吨反力。

环向法兰之间和纵向法兰之间均采用10.9级高强螺栓连接，环向法兰之间和纵向法兰之间均采用橡胶密封条密封。

过渡段2的下部两侧设置有物料门9；底座组件3的下部两侧与过渡环2的下部两侧分布多个排水阀8，排水阀8的数量为十个。

为满足填料要求，钢套筒主体上部设置6个φ600mm的圆形填料孔5。

钢套筒主体采用16mm钢板制作，环向法兰和纵向法兰采用100mmx100mm方钢，钢套筒主体上的筒体加强肋板采用50mm、40mm和20mm钢板制作。

基准环1采用30mm、40mm和20mm 钢板制作。

始发钢套筒组装时严格按照“由下至上、由前（洞门）至后（车站）、一步一封、先主体后支撑”的原则。确保组装的套筒连接处稳定。

始发钢套筒（以下简称为钢套筒）组装施工过程：1）施工准备，清理车站底板内积水、杂物等，处理钢套筒安装区域的预留钢筋。

2）测量放样，复核洞门中心坐标、洞门钢环及车站底板标高，并将设计轴线、底座3标高放样，并做好标记，移交现场生产负责人及值班工程师。钢套筒安装后直接决定盾构机的姿态，所以过程中跟踪测量，确保钢套筒安装高度、线型均满足要求。除特殊情况（小曲线始发）外，钢套筒中心定位水平、垂直控制在始发隧道中心线±30mm以内，泥水盾构垂直方向建议控制在-10～15mm。

3）基底找平，基地找平材料根据实际复测的车站底板标高进行选择，一般2-5cm采用10-20mm的米石进行找平，低于2cm的采用砂子进行找平；找平后的表面需超过实际标高的5-10mm，必要时由测量组复核找平层标高。也可根据现场情况在基坑内预埋钢板，预埋钢板分成5排，分别至于钢套筒4个底座3下，使预埋钢板上表面高度加上钢套筒中心高度与洞门中心点平齐即可。

4）下半幅钢套筒定位安装，过渡段2下半幅（即过渡段2下半部分）和与其连接的底座3均采取地面组装、整体吊装的方式进行，在地面将过渡段2下半幅和与其对应的底座3采用高强螺栓和密封条连接完成（连接高强螺栓前先用与螺栓孔径相等的3个定位销将法兰对应连接，然后对应用螺栓连接），并对钢套筒外侧及内侧杂物进行清理，避免钢套筒下井后出现局部突起，导致钢套筒不稳定。底座3和过渡段2下半幅定位时，钢套筒中心线必须和设计轴线或施工轴线一致，并确保过渡段2和洞门钢环连接密贴；过渡段2与洞门预埋钢环板焊接，焊缝沿过渡段2一圈内外侧满焊，焊缝必须饱满（间隙处用一圈与过渡段2内径相等的弧形钢板焊接）；过渡段2和洞门钢环板焊接完成后，采用快干水泥对焊缝进行封堵，确保钢套筒的整体密封效果；然后依次将剩余的三个底座3和基准环1下半幅下井并依次连接牢固（基准环1内的千斤顶提前地面组装），加装密封条，确保钢套筒的整体密封效果，针对泥水盾构需要在盾构前盾与刀盘前方设置挡墙，避免泥水循环调试验收期间将填料带入开挖仓滞排。最后在钢套筒底部安装2组（4根）43轨道，第一组夹角为60度，第二组为120度，轨道采用轨道压板定位，轨道压板与套筒底部焊接。

5）钢套筒复测，钢套筒下半幅整体组装完成后，由测量组对组装完成的钢套筒下半幅进行复测，满足要求后开始进行下一步的施工。

6）钢套筒内第一次填砂，钢套筒下半幅复测满足要求后，开始进行钢套筒内第一次填砂；填砂区域为两侧道轨中间区域，填砂高度建议不要高出导轨，防止后期对盾构机密封造成影响。

7）盾构主机下井，第一次填砂完成后，开始进行盾构主机下井工作；待盾构主机全部下井完成、且与连接桥和后配套台车连接完成后，开始进行钢套筒上半幅安装。

8）上半幅钢套筒安装，盾构主机组装完成后，安装上盖组件。首先安装过渡段2上半幅，过渡段2与洞门钢环焊接、密封方法与过渡段2下半幅相同。然后安装 B块，注意吊装点的选择以及其与A块与过渡段2之间密封条的安装，保证连接后的密封性。然后安装C块、D块，与安装B块同理。然后安装最上方的E块，此时需要注意用倒链葫芦将D块进行微调，保证E块的安装空间。然后安装基准环1上半部分，确保螺栓、密封的安装可靠。最后再复紧所有连接螺栓。对每一处连接安装的地方进行检验，确保其连接的完好性，尤其是对于钢套筒的上下半圆和节与节部分之间联结的检查，还要检查过渡连接板与洞门环板之间的焊接，看是否存在着点焊或浮焊，发现有隐患，要及时处理；上半幅过渡段2焊接完成后，采用快干水泥对焊缝进行封堵，确保钢套筒的整体密封效果。

9）钢套筒加固，为确保盾构始发过程中钢套筒的整体稳定性，钢套筒组装完成后底部采用HW250×200×11×11H型钢与车站侧墙连接，顶部采用HW250×250×11×11 H型钢和中板连接，确保钢套筒在加压和后期始发过程中不会出现“转动”“上浮”等现象，钢套筒底部和顶部支撑左右各设4道，盾构始发过程需时刻关注支撑的变化，如出现异常立即停止掘进，进行钢套筒加固处理，处理完成后方可恢复掘进。

10）反力架的安装。

11）负环拼装。

12）钢套筒第二次填砂，盾构机向前推进至刀盘面板贴近洞门掌子面后，向钢套筒内进行第二次填砂，本次填砂将整个钢套筒填充满。在填充的过程中适当加水，并保持排水阀8处于打开状态，保证砂的密实。

①填料过程，为了将砂料输送至钢套筒内，需要从地面引一条输送管道至钢套筒上，采用一条8寸的管路连接，地面设置一个漏斗，将砂料直接从漏斗输送至钢套筒内。

②填料密实，为了将钢套筒内的填料密实均匀，填料过程中要在每个填料孔5交替分别填充，保证分配均匀。

③负环管片壁后注浆，为保证负环管片与钢套筒之间的密封效果，以及防止盾构机及管片旋转，在盾构机刀盘贴近洞门掌子面后，通过靠近基准环1两环管片的吊装孔进行壁后注浆，注浆材料采用惰性浆液，在管片后面形成一道密封防渗环，注浆压力不大于3.0Bar。

13）钢套筒压力百分表安装，钢套筒安装完成后，按照设计图纸在钢套筒和反力架的对应位置安装压力百分表。百分表量程在3-5mm，可控制变形量或压力量精度在0.5mm左右。在加压过程中，一旦发现应变超标或压力过大（1.5mm)，必须立即进行卸压、分析原因并采取解决措施。

14）钢套筒压力测试，钢套筒组装所有工作全部完成后，开始进行钢套筒打压试验检查其密封性，筒体中心位置压力为3bar（若压力较大或者设计无特殊要求时建议为始发掘进压力的1.3-1.5倍），若在12小时内，压力保持在2.6bar以上，则可满足施工要求，如果小于2.6bar，找出泄漏部位，检查并修复其密封质量，然后再次进行试压，直至满足试压要求。钢套筒的打压试验可以通过气体保压及水保压两种方式进行。

钢套筒拆除前需在确保洞门封堵注浆效果满足设计要求时，打开钢套筒上的泄压孔（注浆孔6），测试有无水涌出，观察注浆情况，确认后可以拆开钢套筒上半部。钢套筒拆除顺序：打开泄压孔确认可以拆除后（逐渐打开）→基准环1解除约束→基准环1上半幅拆除→钢套筒主体上半幅拆除→钢套筒主体上半幅吊装→过渡段2（上半幅）与洞门钢环焊接割除→过渡段2（上半幅）拆除及吊装→负环拆除及吊装→拆套底座3轨道→基准环1下半幅拆除与吊装→钢套筒主体（下半幅）解除约束及吊装→过渡段2（下半幅）与洞门钢环焊接割除与吊装→反力架拆除及吊装。

综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，结构简单，各部件采用螺栓连接而成，易于安装及拆除，可直接替换掉损坏的部件，维修方便，降低了维修难度和成本。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。