淺談地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)法施工的技術(shù)

葉劍滔

摘 要：由于城市交通規(guī)劃的特性，大城市市區(qū)內(nèi)地鐵大部分為地下結(jié)構(gòu)，地鐵車站的施工技術(shù)已成熟，而連接地下車站的是區(qū)間隧道，區(qū)間隧道的施工質(zhì)量至關(guān)重要。本文結(jié)合深圳地鐵區(qū)間隧道的盾構(gòu)施工現(xiàn)狀和實際施工，闡述盾構(gòu)法施工技術(shù)要點和施工控制要點。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)；施工；技術(shù)

盾構(gòu)是通常用來開挖土砂類圍巖的隧道施工機械，區(qū)間隧道的施工常采用2臺6280復(fù)合式盾構(gòu)機，由中間車站向兩端進發(fā)，中間車站做為始發(fā)盾構(gòu)井，到達(dá)另一車站時吊出。右線先行，左線隨后緊跟的施工工序。

一、盾構(gòu)法施工準(zhǔn)備

（一）始發(fā)設(shè)施的安裝。依據(jù)隧道設(shè)計軸線定出盾構(gòu)始發(fā)姿態(tài)的空間位置，然后反推出始發(fā)臺的空間位置，對始發(fā)臺兩側(cè)進行必要的加固，始發(fā)臺的安裝高程可根據(jù)地質(zhì)情況適當(dāng)抬高2～3cm。

（二）反力架安裝。在盾構(gòu)主機與后配套連接之前，進行反力架的安裝，反力架腳板有足夠的抗壓強度。

（三）洞門密封。始發(fā)洞門預(yù)埋件必須與端墻結(jié)構(gòu)連接，并在盾構(gòu)正式始發(fā)之前，清理完洞口的渣土后及時安裝洞口密封翻板及橡膠簾布板，洞口密封采用折頁式密封板。

（四）洞門鑿除。第一步：從上至下分五個層次鑿除外部混凝土和鋼筋，保留內(nèi)層鋼筋，做到在始發(fā)或達(dá)到之前對端頭地層的保護。第二步：待盾構(gòu)機組裝調(diào)試完成和到達(dá)時盾構(gòu)機抵?jǐn)n維護結(jié)構(gòu)式，割除圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)層鋼筋，再開始掘進。

二、盾構(gòu)掘進各階段的技術(shù)要點

（一）盾構(gòu)始發(fā)。盾構(gòu)自基座上開始推進到盾構(gòu)掘進通過洞口土體加固段止，為始發(fā)施工。

1、盾構(gòu)基座、反力架與管片上部軸向支撐的制作與安裝要具備足夠的剛度，保證負(fù)載后變形量滿足盾構(gòu)掘進方向的要求。必須保證其真圓度，并采取措施防止其受力后旋轉(zhuǎn)、徑向位移與開口部位（臨時管片安裝時通常不形成封閉環(huán)，在其上部預(yù)留運輸通道）變形。2、盾構(gòu)進入土層通過土體加固段，要慢速掘進，以便減小千斤頂推力；盾構(gòu)到達(dá)洞口土體加固區(qū)間的中間部位時，逐漸提高土壓倉設(shè)定壓力，出加固段達(dá)到預(yù)定的設(shè)定值。3、盾構(gòu)機盾尾進入洞口后，拼裝整環(huán)臨時管片（負(fù)一環(huán)），并在開口部安裝上部軸向支撐，使隨后盾構(gòu)掘進時全部盾構(gòu)千斤頂都可以使用。

（二）初始掘進。初始掘進的主要任務(wù)：收集盾構(gòu)掘進數(shù)據(jù)及地層變形量測量數(shù)據(jù)，判斷土壓力（泥水壓）、注漿量、注漿壓力等設(shè)定值是否適當(dāng)，并通過測量盾構(gòu)與襯砌的位置，及早把握盾構(gòu)掘進方向控制特性，為正常掘進控制提供依據(jù)。

施工中初始掘進長度L必須滿足一下條件：

L>F/2πrf

式中 L---從始發(fā)井開始的襯砌長度（m）

F---盾構(gòu)千斤頂推力（N）

r---襯砌外半徑（m）

f---注漿后的襯砌與地層的摩擦阻力（N/m2）

若L大于后續(xù)臺車長度，則取L為初始掘進長度；若L小于后續(xù)臺車長度，則可綜合權(quán)衡利弊后，確定L或后續(xù)臺車長度為初始掘進長度。結(jié)合該項目情況，初始掘進的長度定位90m。

（三）貫通掘進。轉(zhuǎn)換后進入正常掘進階段。正常掘進是基于初始掘進得到的數(shù)據(jù)，采取適合的掘進控制技術(shù)，高效掘進階段。當(dāng)盾構(gòu)正常掘進至離接收工作井一定距離（通常50～100m）時，盾構(gòu)進入到達(dá)掘進階段。

1、盾構(gòu)暫停掘進，準(zhǔn)確測量盾構(gòu)機坐標(biāo)位置與姿態(tài)，制訂到達(dá)掘進方案。繼續(xù)掘進時，及時測量盾構(gòu)機坐標(biāo)位置與姿態(tài)，并依據(jù)到達(dá)掘進方案及時進行方向修正。掘進至接收井洞口加固段時，確認(rèn)洞口土體加固效果，必要時進行補注漿加固。進入接收井洞口加固段后，逐漸降低土壓（泥水壓）設(shè)定值至0Mpa，降低掘進速度，適時停止加泥、加泡沫（土壓式盾構(gòu)）、停止送泥與排泥（泥水式盾構(gòu)）、停止注漿、并加強工作井周圍地層變形觀測、超過預(yù)定值時，必須采取有效措施后才可繼續(xù)掘進。2、拆除洞口圍護結(jié)構(gòu)前要確認(rèn)洞口土體加固效果，必要時進行注漿加固，以確保拆除洞口圍護結(jié)構(gòu)時不發(fā)生土體坍塌、地層變形過大。盾構(gòu)接收基座的制作與安裝要具備足夠的剛度，且安裝時要對其軸線和高程進行校核，安全接收。3、拼裝完最后一環(huán)管片，千斤頂不要立即回收，及時將洞口段數(shù)環(huán)管片縱向臨時拉緊成整體，擰緊所有管片連接螺栓，防止盾構(gòu)機與襯砌管片脫離時襯砌縱向應(yīng)力釋放。4、盾構(gòu)機落到接收基座上后，及時封堵洞口處管片外周與盾構(gòu)開挖洞體之間空隙，同時進行填充注漿，控制洞口周圍土體沉降。

三、盾構(gòu)施工控制要點

（一）開挖控制。開挖控制的根本目的是確保開挖面穩(wěn)定。開挖面的控制值，按地下水壓+土壓+預(yù)備壓設(shè)定。土壓式盾構(gòu)，以土壓和塑流性改良控制為主，輔以排土量、盾構(gòu)參數(shù)控制。

（二）排土量控制。該項目盾構(gòu)隧道水平運輸采用43kg/m鋼軌鋪設(shè)單線，45T變頻電機車牽引重載編組列車運輸，隧道盾構(gòu)每掘進一環(huán)，由一列編組列車完成材料和渣土的運輸。垂直運輸采用一臺10T龍門吊下料，兩臺45T龍門吊提升與翻卸渣土。

（三）管片拼裝控制。區(qū)間盾構(gòu)隧道通常采用裝配式鋼筋混凝土管片襯砌，為3+2+1型（3塊標(biāo)準(zhǔn)塊，2塊鄰接塊和1塊封頂塊），拼裝時采用錯縫拼裝、彎曲螺栓連接。管片接縫采用三元乙丙橡膠止水條止水。

（四）注漿控制。根據(jù)對隧道變形及地層沉降的控制要求選擇同步注漿，一次壓漿。推薦采用注漿壓力和注漿量雙控方法。

（五）盾構(gòu)隧道線形控制。線形控制的主要任務(wù)是通過控制盾構(gòu)姿態(tài)，使構(gòu)建的襯砌結(jié)構(gòu)幾何中心線線形順滑，且位于偏離設(shè)計中心線的容許誤差范圍內(nèi)。

四、小結(jié)

盾構(gòu)施工隧道的應(yīng)用在國內(nèi)已相當(dāng)普遍，本文僅根據(jù)深圳地鐵某區(qū)間隧道的施工進行表述，希望與同行共勉。

參考文獻：

[1]吳俊.項目信息門戶在大型建設(shè)項目中的應(yīng)用探討[J].建筑經(jīng)濟，2007（10）：56-58.endprint