地鐵盾構(gòu)始發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究

張啟萌

（中鐵十八局集團(tuán) 第一工程有限公司，河北 涿州 072750）

1 引言

盾構(gòu)法在地鐵領(lǐng)域的施工中應(yīng)用的比較廣泛，但還是有著很多的技術(shù)難點需要攻破，例如地鐵盾構(gòu)始發(fā)裝置的組裝以及拆除等，需要通過相應(yīng)的設(shè)計比選，來形成出一套施工速度更快、安全性能更高的組裝與拆除反力架等裝置的施工方法，讓施工技術(shù)更加的具有先進(jìn)性、科學(xué)性與實用性。[1]

2 工程概況

廈門地鐵3 號線線路全長36.72 公里，平均站間距1.446 公里，在島內(nèi)設(shè)五緣灣停車場，在翔安區(qū)設(shè)蔡厝車輛段，串聯(lián)了廈門火車站及周邊、湖里老城區(qū)、五緣灣片區(qū)、翔安海西商貿(mào)中心、翔安南部新城、翔安機場及空港經(jīng)濟(jì)區(qū)等重點區(qū)域，并預(yù)留廈大翔安校區(qū)支線。廈門地鐵3號線3 標(biāo)二工區(qū)含林前站、洋塘站、林洋區(qū)間共2站1 區(qū)間，線路總長度1.58 公里。區(qū)間需穿越風(fēng)險源有東界路、首泰地塊、翔安大道、已建成的石厝路跨線橋4 號和2 號人行天橋、新城中路等，特別是下穿LNG 專用燃?xì)夤艿罏镮 級風(fēng)險，翔安大道為翔安連接廈門主島的主要通道，車流量非常大，安全隱患極大。洋塘站緊鄰翔安科技中學(xué)、洋塘幼兒園、洋塘居住區(qū)，文明施工要求高。該項目林洋區(qū)間基巖凸起、孤石密布，施工難度極大。林前站——洋塘站區(qū)間采用盾構(gòu)法施工。

3 地鐵盾構(gòu)始發(fā)技術(shù)的難點分析

在工程初始階段，需要將盾構(gòu)機組進(jìn)行組裝調(diào)試，對于反力架的穩(wěn)定性、端頭加固的質(zhì)量和地層地表的檢測等多方面都要注意，其中存在著較多的施工難點。

3.1 端頭加固質(zhì)量的控制

盾構(gòu)在洞門維護(hù)的結(jié)構(gòu)被拆除后，需要頂在掌子面前，要對加固體進(jìn)行同步的二次注漿，確保端頭的整體穩(wěn)定性，因此要保證端頭的加固質(zhì)量。

3.2 對始發(fā)姿態(tài)的定位

盾構(gòu)始發(fā)的基座要進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，保證盾構(gòu)姿態(tài)能夠符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求。要確保反力架的穩(wěn)定性，從而提高負(fù)環(huán)拼接的效率。

3.3 對地層地表的檢測與設(shè)備的熟練操作

不同的地質(zhì)環(huán)境有著大同小異的施工方法，要在施工前對當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境、地層地表等信息調(diào)查清楚，盡可能的減少時間成本，提升工作的效率。盾構(gòu)選型要始終的把地質(zhì)因素放到首位。一旦確定選型的完成后，就要完全的按照所確定下來的地層與設(shè)備的認(rèn)識，來進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)參數(shù)的選擇、渣土的改良等措施。

4 盾構(gòu)始發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 端頭的土體加固

要根據(jù)相關(guān)的地質(zhì)情況對端頭的土體情況有全面的掌握，在盾構(gòu)始發(fā)前，要對端頭的土體進(jìn)行加固，常用的加固方法有旋噴加固、冷凍加固、注漿加固和攪拌樁加固等。而加固區(qū)的長度一般要高于盾構(gòu)的主機長度，在施工前還要對鉆芯進(jìn)行取樣試驗，來確保加固的設(shè)計效果。對于一些干燥需要達(dá)到一定濕度的區(qū)域地段，還要采取補充降水等措施。

4.2 洞口維護(hù)的結(jié)構(gòu)鑿除

在完成了端頭的加固后，還需要對盾構(gòu)機進(jìn)行組裝，要確認(rèn)洞門維護(hù)結(jié)構(gòu)，利用打探孔來對前方的地質(zhì)條件有一個初步了解，在確認(rèn)了周圍的地層表不會滲水后，才可以進(jìn)行下一步的操作。對于一些發(fā)現(xiàn)的問題，例如加固的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、地質(zhì)出現(xiàn)缺陷等情況，要及時的做出補救措施。[2]

對洞門維護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆除的時候，一定要把握好時機，對吊裝的空間、能力等進(jìn)行合理的分塊，在外圍的維護(hù)樁破除之后，要根據(jù)斷土層的暴露時間以及穩(wěn)定性來決定是否需要噴漿加固處理。另外，在地鐵盾構(gòu)始發(fā)前還要對洞門的凈空尺寸進(jìn)行測量，確保在設(shè)計的輪廓范圍內(nèi)沒有鋼筋混凝土的侵入。

4.3 洞門的密封系統(tǒng)安裝

盾構(gòu)井端墻的施工需要對洞門圈進(jìn)行安裝，要注意洞門圈的加固質(zhì)量，確保安裝的位置正確。在對維護(hù)樁進(jìn)行破除后，還需要對安裝鋼環(huán)、橡膠板等裝置進(jìn)行密封處理，要注意防止洞門圈下的雜質(zhì)進(jìn)人到翻板內(nèi)，對翻板的翻轉(zhuǎn)帶來不利的影響。要在橡膠的簾布上進(jìn)行黃油的涂抹，減小摩擦力，減少簾布的磨損。

4.4 始發(fā)基座的安裝

始發(fā)基座一般安放在井底板上方，通過預(yù)埋鋼板的方式來實現(xiàn)與始發(fā)基座的焊接連接，要確保盾構(gòu)推進(jìn)時不會帶動著始發(fā)基座一起發(fā)生移動扭轉(zhuǎn)。盾構(gòu)井底板澆筑要控制好平整度，盡可能的減少安裝的工作量。

圖1 始發(fā)基座平面示意圖

圖2 始發(fā)架位置剖面圖

4.5 反力架的安裝

盾構(gòu)推進(jìn)時需要一定的反力，反力架充當(dāng)了提供反力的作用。反力架通常為鋼結(jié)構(gòu)，在安裝反力架之前，要對反力架的底板進(jìn)行必要的清理。安裝過程要確保反力架的精確定位，讓盾構(gòu)機的中心軸線能夠始終保持垂直。在反力架的安裝過程中，要嚴(yán)格的控制偏差，盡量的保持在10mm 的誤差范圍之內(nèi)。

4.6 始發(fā)的導(dǎo)軌安裝

盾構(gòu)的刀盤端與土體由于存在著一定的距離，在對洞門進(jìn)行鑿除之后，為了避免出現(xiàn)刀盤懸空的現(xiàn)象，要設(shè)置專門的導(dǎo)軌對刀盤進(jìn)行過渡。導(dǎo)軌可以沿著托架插入到洞門圈內(nèi)，一邊與始發(fā)基座焊接，一邊與洞門圈鋼板焊接，確保固定。刀盤的旋轉(zhuǎn)度也需要得到保障，防止刀盤旋轉(zhuǎn)時出現(xiàn)碰撞而造成嚴(yán)重的后果。導(dǎo)軌的尺寸有著明確的規(guī)定，導(dǎo)軌不能過長過高。

4.7 負(fù)環(huán)管片的安裝

負(fù)環(huán)管片安裝之前要進(jìn)行系統(tǒng)的檢查，確保不會對盾尾刷造成影響，保證在拼裝之后可以順利的向后推進(jìn)，安設(shè)的厚度不能小于盾尾的間隙寬度，保證管片可以始終固定在一個位置。

在完成負(fù)環(huán)管片的拼接后，還要對管片進(jìn)行后移。速度要緩慢，在完成后移的過程后，還要控制其與油缸的行程間距。管片會在后移完成后進(jìn)行脫離，要確保管片與始發(fā)基座的鍥子鍥緊，防止管片在成型后出現(xiàn)脫落或者下沉的現(xiàn)象。

鋼負(fù)環(huán)的位置要始終被油缸所控制，與負(fù)環(huán)管片之間的間隙用軟木進(jìn)行填充，當(dāng)二者進(jìn)行靠攏的時候，要將負(fù)環(huán)管片焊接在鋼負(fù)環(huán)的上面，讓負(fù)環(huán)管片可以接替鋼負(fù)環(huán)進(jìn)行連接工作。

在盾構(gòu)始發(fā)的過程中，要考慮到負(fù)環(huán)管片的定位與穩(wěn)定性，采取一定的錯縫的拼接，但要避免在拼接與拆除過程中出現(xiàn)過于復(fù)雜的步驟，還要防止負(fù)環(huán)管片出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象。面對一些地層地表條件較好的地段的時候，可以使用通縫拼裝取代錯縫拼裝，將會更加有利于盾構(gòu)機的后期拆除，還會對材料的運輸提供便利。

4.8 試掘進(jìn)施工的控制

在后期的施工階段，還需要對參數(shù)進(jìn)行確定：掘進(jìn)的模式選擇和相應(yīng)的操作控制、盾構(gòu)機的掘進(jìn)控制等。掘進(jìn)的模式有敞開式掘進(jìn)、半敞開式掘進(jìn)、土壓平衡掘進(jìn)，盾構(gòu)機的掘進(jìn)控制方式有直線段推進(jìn)和地層變形控制、曲線段推進(jìn)和地層地形控制、盾構(gòu)掘進(jìn)中的方向姿態(tài)控制等。

5 盾構(gòu)始發(fā)注意事項

⑴盾構(gòu)破除洞門前對始發(fā)井端頭土體進(jìn)行加固，通過地面垂直鉆芯取樣檢查土體加固質(zhì)量，檢查加固土體的強度與滲透性，達(dá)不到始發(fā)要求時，應(yīng)對洞門進(jìn)行水平注漿加固補強。

⑵盾構(gòu)吊裝組裝嚴(yán)格安照施工方案進(jìn)行，保證盾構(gòu)機正確組裝及調(diào)試，使盾構(gòu)在始發(fā)前具備良好的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。

⑶始發(fā)基座、反力架嚴(yán)格按照圖紙進(jìn)行安裝與定位，確保滿足盾構(gòu)始發(fā)要求。

⑷始發(fā)洞門砼破除前進(jìn)行探水試驗，安裝單向閥，如有明顯滲漏水現(xiàn)象，需對洞門進(jìn)行水平注漿加固，直至加固滿足要求后方可破除洞門砼。洞門砼破除時嚴(yán)格按破除順序進(jìn)行。

⑸洞門密封裝置按圖紙進(jìn)行制作與安裝，保證安裝精度，安裝完畢后用方木進(jìn)行必要的保護(hù)。

⑹在洞門鋼環(huán)上焊接導(dǎo)向軌，導(dǎo)向軌高程與始發(fā)基座導(dǎo)軌高程一致，防止盾構(gòu)出洞時發(fā)生叩頭現(xiàn)象。

⑺拼裝負(fù)環(huán)管片時嚴(yán)格控制總推力及推進(jìn)油缸行程，在盾尾間隙處填塞方木來控制負(fù)環(huán)管片的姿態(tài)，負(fù)環(huán)脫出盾尾時及時進(jìn)行管片支撐，防止負(fù)環(huán)管片變形過大造成后續(xù)管片拼裝困難。

⑻盾尾完全進(jìn)人洞門后，調(diào)整洞門密封，并及時進(jìn)行同步注漿。如密封洞門出現(xiàn)明顯滲漏水時，可通過管片注漿孔進(jìn)行二次注漿止水。

⑼盾構(gòu)始發(fā)段同步注漿宜適當(dāng)加快漿液凝固時間，注漿時嚴(yán)格控制注漿壓力，定期對注漿管路進(jìn)行清洗。

（10）為防止盾構(gòu)推進(jìn)時盾體發(fā)生扭轉(zhuǎn)，在盾殼外側(cè)焊接防扭裝置，并在進(jìn)人洞門密封前將其進(jìn)行割除。

6 結(jié)束語

盾構(gòu)技術(shù)隨著地下空間的不斷開發(fā)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，在如今的地鐵隧道、市政地上地下水道、通信管道等工程領(lǐng)域得到了普遍的施工，相關(guān)的技術(shù)人員與施工人員還要不斷的完善與探索盾構(gòu)施工的技術(shù)，尤其在對始發(fā)和到達(dá)的施工技術(shù)方面要投人更大的努力，保證可以更好的控制地表的沉降，讓地鐵隧道工程的質(zhì)量朝著更加安全穩(wěn)定的方向發(fā)展。