盾構(gòu)快速過(guò)井施工技術(shù)

嚴(yán)曉周/YAN Xiao-zhou

(廣東華隧建設(shè)股份有限公司，廣東 廣州 510520)

1 工程概況

廣州市軌道交通九號(hào)線5標(biāo)段的區(qū)間線路自清布站沿迎賓大道東南向下穿106國(guó)道、機(jī)場(chǎng)高速北延線和機(jī)場(chǎng)高速后，在高增與三號(hào)線北延線高增站平行換乘，該標(biāo)段2號(hào)中間風(fēng)井為兩層三跨箱型結(jié)構(gòu)，風(fēng)井長(zhǎng)度為37.4m。

由于2號(hào)中間風(fēng)井未能按照原計(jì)劃移交場(chǎng)地，如果采用常規(guī)過(guò)站的方式（盾構(gòu)主機(jī)和后配套解體過(guò)站）會(huì)對(duì)后續(xù)盾構(gòu)的施工造成工期壓力，因此項(xiàng)目部決定盾構(gòu)主機(jī)和后配套不解體，采取拼裝臨時(shí)管片直接過(guò)站的方式。

2 過(guò)站施工工藝

圖1 過(guò)站工藝流程圖

過(guò)站工藝流程如圖1所示。

1）澆筑混凝土托臺(tái) 在2號(hào)中間風(fēng)井底板澆筑時(shí)，需要澆筑混凝土托臺(tái)，混凝土托臺(tái)長(zhǎng)度約為33.3m，高度與2號(hào)風(fēng)井回填混凝土相同，至軌面下580mm（距離底板1030mm）處，凹槽弧度半徑取R3175（線路中心為圓心），混凝土托臺(tái)到達(dá)端（約8m）的凹槽底部取同一標(biāo)高（由于2號(hào)中間風(fēng)井左右線底板設(shè)計(jì)標(biāo)高不同，左線凹槽底部厚度取383mm，右線凹槽底部厚度取295mm）?；炷镣信_(tái)如圖2所示。

圖2 混凝土托臺(tái)斷面圖

2）回填河沙 通過(guò)在中板位置的開(kāi)孔，往2號(hào)風(fēng)井混凝土托臺(tái)凹槽內(nèi)回填、攤鋪適量的細(xì)沙，避免盾構(gòu)直接接觸混凝土托臺(tái)，可起到減少盾構(gòu)筒體與托臺(tái)接觸面摩擦力的作用，并能作為調(diào)節(jié)盾構(gòu)姿態(tài)的輔助材料。洞門前1m簾板調(diào)整槽范圍暫時(shí)不回填，避免盾構(gòu)出洞時(shí)沙子對(duì)壓板產(chǎn)生阻礙作用。當(dāng)布簾包裹住筒體后再將調(diào)整槽范圍填滿細(xì)沙，細(xì)沙回填至托臺(tái)凹槽深度1/2處，并適當(dāng)加水夯實(shí)[1]。

3）拆除邊緣刀具 為了防止盾構(gòu)外緣刀具直接磨損混凝土托臺(tái)，保證盾構(gòu)順利過(guò)站，盾構(gòu)刀盤直徑（包括外緣刀具為6280mm）稍大于筒體直徑（6260mm）。盾構(gòu)刀盤出洞之后，拆除刀盤與混凝土托臺(tái)接觸范圍的外緣刀具（包括刮刀和保護(hù)刀）。

4）盾構(gòu)過(guò)2號(hào)風(fēng)井 盾構(gòu)到達(dá)2號(hào)風(fēng)井之后不進(jìn)行檢修，繼續(xù)往前推進(jìn)。盾構(gòu)的后推力由盾構(gòu)行進(jìn)千斤頂提供。在盾構(gòu)推進(jìn)的過(guò)程中繼續(xù)拼裝管片，管片的拼裝采取半環(huán)管片和全環(huán)管片交替拼裝的方式，以便于負(fù)環(huán)管片的拆除。拼裝半環(huán)管片時(shí)，主要拼裝管片下半環(huán)，通過(guò)盾構(gòu)下半圓的千斤頂頂推盾構(gòu)前移。使用的管片均為常規(guī)始發(fā)的臨時(shí)管片，過(guò)站需24環(huán)（單線）臨時(shí)管片。拼裝管片時(shí)應(yīng)在盾尾管片的下部及兩側(cè)墊三角楔塊和方木，以防止管片下沉變形。管片拼裝方式如圖3所示。

為避免盾構(gòu)出現(xiàn)抬頭的情況，在拼裝半環(huán)管片時(shí)在上半環(huán)均布6道鋼支撐為盾構(gòu)頂部千斤頂提供反力，支撐采用?200鋼管,支撐長(zhǎng)度約1.5m。管片拼裝半環(huán)時(shí)用鋼支撐代替管片，鋼支撐兩端焊接鋼板，鋼板上開(kāi)孔與相鄰管片上半環(huán)的螺栓孔對(duì)接。鋼支撐與管片對(duì)接如圖4所示。

圖3 管片拼裝示意圖

圖4 管片支撐示意圖

3 防變形及側(cè)移措施

盾構(gòu)始發(fā)時(shí)的反力由管片提供，由于過(guò)站時(shí)拼裝了轉(zhuǎn)彎環(huán)管片，轉(zhuǎn)彎環(huán)管片受到向外分力的影響。

設(shè)始發(fā)時(shí)推力為800t,則側(cè)向最大分力為800 t×sin(0.3629°)=5.1t。式中 0.3629°為轉(zhuǎn)彎環(huán)的最大轉(zhuǎn)彎角度。由于轉(zhuǎn)彎環(huán)管片前后均受力，則實(shí)際側(cè)向最大力應(yīng)為10.2t。轉(zhuǎn)彎環(huán)管片受力情況如表1所示。

根據(jù)上述分析，在盾構(gòu)過(guò)站拼裝的轉(zhuǎn)彎環(huán)處水平方向需設(shè)立鋼支撐，并且拼裝管片時(shí)盡可能選擇在靠近中間風(fēng)井立柱位置拼裝轉(zhuǎn)彎環(huán)，通過(guò)在立柱位置設(shè)立支撐平衡轉(zhuǎn)彎環(huán)所受的偏心力?？紤]到施工存在誤差，為提高安全系數(shù)，在每環(huán)轉(zhuǎn)彎環(huán)位置安裝5道鋼支撐，鋼支撐通過(guò)往側(cè)墻及頂板打膨脹螺絲固定，設(shè)置方式如圖5所示。

表1 轉(zhuǎn)彎環(huán)管片受力分析

圖5 轉(zhuǎn)彎環(huán)管片鋼支撐示意圖

4 結(jié) 論

目前廣州市軌道交通九號(hào)線5標(biāo)段的區(qū)間隧道已經(jīng)完工，2號(hào)中間風(fēng)井采用直接拼裝管片過(guò)井的方法實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)快速過(guò)井施工，施工情況較為順利。

地鐵施工中，中間風(fēng)井相對(duì)于車站的長(zhǎng)度較短，如采用常規(guī)的過(guò)站方案（盾構(gòu)主機(jī)和后配套分離），所耗用的時(shí)間較長(zhǎng)，且不經(jīng)濟(jì)。采用盾構(gòu)拼裝管片直接過(guò)風(fēng)井的方法是一種有益的嘗試，對(duì)于實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)快速過(guò)井，縮短施工周期方面具有創(chuàng)新性，為以后的盾構(gòu)過(guò)站、過(guò)井施工提供了新的思路和方法。

[1] 朱勁鋒.盾構(gòu)平衡始發(fā)施工技術(shù)的應(yīng)用[J].中國(guó)城市經(jīng)濟(jì)，2011，(17)：287.