盾構(gòu)空推過變截面暗挖法隧道施工技術(shù)

陳麗芳

摘要：隨著地下空間的開發(fā)，盾構(gòu)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軟土層的地鐵、隧道、市政管道等工程領(lǐng)域。結(jié)合董～集區(qū)間在集關(guān)中心站小里程端頭聯(lián)絡(luò)線盾構(gòu)機空推接收施工情況，介紹了盾構(gòu)機在變截面聯(lián)絡(luò)線空推施工情況，對空推在變截面暗挖隧道的空推技術(shù)進行了總結(jié)，為同類工程提供參考。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu);空推;變截面;暗挖法

1工程概況

廈門市軌道交通1號線一期土建施工董任站～集美中心站區(qū)間盾構(gòu)區(qū)間工程，區(qū)間起于董任站，出董任站向北行，經(jīng)過杏林灣二號路，下穿杏林灣、官任村后到達集美中心站。區(qū)間沿線主要為空地、杏林灣、民房。區(qū)間起訖里程：YDK22+167.744（ZDK22+168.249）～YDK23+378.410（ZDK23+378.410），其中左線長鏈26.642m，右線長鏈17.926m，區(qū)間全長右線1228.592（左線1236.803）m。因新增聯(lián)絡(luò)線影響，右線靠近集美中心站變更明挖段為43.56m，變更暗挖區(qū)間55.4m，盾構(gòu)空推通過暗挖區(qū)間。

暗挖區(qū)間存在C1、C2、D1三個不同段面，C1斷面直徑為6950mm、線路長17.9m，C2型斷面直徑為8000mm、線路長21.6m，D1斷面直徑為9423mm、線路長16.Om。盾構(gòu)隧道與暗挖聯(lián)絡(luò)線底板高差較大，且暗挖段存在變截面，如何確定空推線路及控制導(dǎo)臺的精確度是本工程是難點。

2施工總體方案及工藝流程

董任站～集美中心站區(qū)間暗挖隧道采用馬蹄形斷面，存在C1、C2、D1三個斷面，不能采用管片做為暗挖區(qū)間的二襯結(jié)構(gòu);先進行聯(lián)絡(luò)線變截面段開挖與初支施工，施作仰拱及二襯;然后在仰拱上施作混凝土導(dǎo)臺，在導(dǎo)臺底部位置拼裝臨時管片為盾構(gòu)機提供反力進行空推的方案。

盾構(gòu)空推施工安排主要包括導(dǎo)臺測量放樣、孤形導(dǎo)臺施工、盾構(gòu)機主機和后配套分離、空推主機、鋪工字鋼及軌道、后配套拉出、工字鋼及軌道拆除。

盾構(gòu)空推過暗挖法隧道施工工藝流程見圖2。

3工序施工方法

3.1接口段處理

因盾構(gòu)區(qū)間與聯(lián)絡(luò)線暗挖段交界處地面為小山包，存在若干墳?zāi)?，無地面加固條件;為了保證盾構(gòu)機到達時其推力不至于將礦山法掌子面擠坍塌，在礦山法隧道堵頭墻處采用玻璃纖維筋網(wǎng)噴C25早強混凝土進行封閉。玻璃纖維筋為脆性材料，便于盾構(gòu)機節(jié)割出洞。初支完成后，立即施工第一段二襯及端墻，并按要求預(yù)埋鋼環(huán)，安裝簾布橡膠板、翻板。

3.2確定空推線路

盾構(gòu)隧道與聯(lián)絡(luò)線暗挖段底板高差較大，且在短距離內(nèi)存在三不同個段面，若不能提前確定空推的線路與坡度，在盾構(gòu)機通過時，刀盤及盾體易被卡住，阻礙盾構(gòu)機前進?？胀魄?，根椐圖紙計算盾構(gòu)機底部與二襯底部之間的高差確定線路坡度;再考慮變截面位置、尺寸初步確定空推線路的中心線。安排測量班對二襯斷面進行復(fù)測，每隔3m進行一個斷面測量，每個斷面測量10個點。綜合考慮盾構(gòu)機刀盤、盾體的尺寸及二襯施工偏差，最終確定空推坡度與中心線路平面位置。空推線路如圖3所示。

3.3導(dǎo)臺施工

（1）盾構(gòu)導(dǎo)臺在礦山法完成后施做，在隧道底部施工導(dǎo)向平臺。導(dǎo)臺支撐著盾構(gòu)機并為盾構(gòu)機前進起導(dǎo)向作用，確保盾構(gòu)機保持良好的推進姿態(tài)，盾構(gòu)機在導(dǎo)臺上空載推進并拼裝底部管片。導(dǎo)臺采用現(xiàn)澆C50鋼筋混凝土。導(dǎo)臺的高度和軸線必須根據(jù)確定的空推線路控制在規(guī)定范圍內(nèi)。導(dǎo)臺斷面弧長與隧道中心夾角為60°，以保證盾體與導(dǎo)臺有足夠的接觸面，導(dǎo)臺弧面施工必須滿足設(shè)計要求，使盾體與導(dǎo)臺保持均勻接觸。

（2）為保證盾構(gòu)機順利爬上導(dǎo)臺，盾構(gòu)機與暗挖隧道接口段導(dǎo)臺與盾構(gòu)機1m處要適當放坡（0.22%）。

（3）導(dǎo)臺縱向采用HPB300φ10鋼筋，間距20cm;環(huán)向采用HRB400φ25鋼筋，間距20cm;鋪設(shè)時要采用墊塊將其墊高，以保證其保護層厚度，鋪設(shè)完成后采用細扎絲進行綁扎。

（4）導(dǎo)向平臺兩側(cè)預(yù)埋兩塊鋼板（寬20cm，厚2cm），鋼板與平臺鋼筋進行焊接，便于安裝牛腿支架，為盾構(gòu)推進時提供反力。

（5）導(dǎo)臺砼澆筑時采用C50的商品砼，通過地泵將其輸送至作業(yè)面，澆筑過程中用振搗棒進行振搗密實。

（6）拆模后必須進行混凝土養(yǎng)護，期間嚴禁任何車輛和重物通過。

（7）導(dǎo)臺施工完成后，由測量班對導(dǎo)臺進行線路聯(lián)系測量，包括水平及豎直方向，誤差超過設(shè)計規(guī)范要求的，需重新施作。

3.4盾構(gòu)到達段掘進

3.4.1盾構(gòu)進洞準備

采用潛孔鉆機對接收端頭進行超前鉆探，確定交界段水文地質(zhì)情況，如地質(zhì)條件較差需要采取相應(yīng)的端頭處理措施。為了保證導(dǎo)臺的強度及所承受能力能否達到要求，空推前要驗證同條件試塊是否達到要求，未達要求時繼續(xù)養(yǎng)護繼達到所需強度。

3.4.2盾構(gòu)到達段掘進參數(shù)控制

在盾構(gòu)機距離洞門50m時，根據(jù)盾構(gòu)機的貫通姿態(tài)及掘進糾偏計劃進行推進，選擇合理的掘進參數(shù)，糾偏要逐步完成，逐漸放慢掘進速度，推力逐漸降低。根據(jù)本工程的地質(zhì)條件，盾構(gòu)機進入空推段前的12m采用敞開模式掘進，并加強出土量的監(jiān)控頻次。實推最后3.6m采用小推力、低速度掘進，緩慢均勻地切肖削洞口土體，以確保到達端墻的穩(wěn)定和防止地層坍塌，確保盾構(gòu)機安全進入礦山法隧道。到達段掘進施工參數(shù)見表1。

3.4.3管片注漿及防止?jié){液前竄措施

每環(huán)按照設(shè)計方量進行同步注漿，同時提高管片抗浮能力，在掘進拼裝完成倒數(shù)第三環(huán)后，停止掘進，在倒數(shù)第10至倒數(shù)第6環(huán)進行二次注漿，確保連續(xù)5環(huán)全斷面注滿。

3.4.4管片拼裝

在盾構(gòu)貫通后安裝的幾環(huán)管片，由于礦山法隧道時推力較小，洞門附近的管片環(huán)與環(huán)之間連接不夠緊密，極易發(fā)生滲漏水情況。為確保隧道貫通后的管片接縫防水要求，在到達礦山與盾構(gòu)分界里程后開始，安裝每一片管片時，首先人工對每片管片連接螺栓進行初步緊固;待安裝完一環(huán)后，用風動扳手對螺栓進行進一步的緊固;待管片出盾尾之后，重新用風動扳手進行緊固。

3.5盾構(gòu)空推

3.5.1拆除邊緣刮刀具

為確保盾構(gòu)順利通過分界墻，在導(dǎo)臺上順利推進，在盾構(gòu)刀盤進洞后，將邊緣刮刀拆除。

3.5.2盾構(gòu)機步人導(dǎo)臺施工

在導(dǎo)臺預(yù)埋鋼板上涂抹黃油以減少盾構(gòu)機的摩擦力，確保盾構(gòu)機順利步入導(dǎo)臺施工。

3.5.3盾構(gòu)空推推力計算

主機由刀盤、前盾、中盾、盾尾、螺旋輸送機、拼裝機組成，總重量為372454KG，各部件重量詳見下表2所示。

盾構(gòu)機主機和混凝土導(dǎo)臺上鋼板摩擦力計算如下：

F=u*G*g*Z式中：u-盾構(gòu)機主機與混凝土導(dǎo)臺上鋼板的摩擦系數(shù)，取0.15

G-盾構(gòu)機主機重量，取372454KG。

g-重力系數(shù)，取10N/KG。

Z-安全系數(shù)，1.2。

故盾構(gòu)機空推摩阻力為：

F=0.15*372454*10*1.2N=670417N<1200000*2N（雙作用千斤頂額定最大推力，雙作用千斤頂型號為DYC-120-1000）。

通過以上計算式可以看出，雙作用千斤頂滿足空推要求。

3.5.4盾構(gòu)空推段掘進

當盾構(gòu)機進入導(dǎo)臺后，啟動盾構(gòu)機往前掘進，然后開始進行臨時管片拼裝工作。盾構(gòu)掘進模式采用不建壓模式，掘進推力控制在800t以內(nèi)。

3.5.5拼裝臨時管片

由于管片不做為暗挖區(qū)間的二襯結(jié)構(gòu)，故在導(dǎo)臺底部位置臨時拼裝之前拆除的負環(huán)管片為盾構(gòu)機提供反力進行空推。管片拼裝工藝與正常掘進時的工藝相同，管片要根據(jù)盾尾間隙與油缸行程差結(jié)合盾構(gòu)姿態(tài)選擇合適的管片。

在管片安裝時，先人工將每片管片連接螺栓進行初步緊固;待安裝完一環(huán)后，用風動扳手對螺栓進行進一步的緊固，防止臨時管片移位或上浮。

3.6拆除管片及軌道

盾構(gòu)空推到位后，對盾構(gòu)進行解體，后配套（1號臺車-6號臺車）銷子拔出，使其斷開，然后用電瓶車將其分別拉出暗挖區(qū)間。盾構(gòu)吊出后拆除軌頂及臨時拼裝的管片。

4結(jié)束語

通過盾構(gòu)空推過變截面暗挖法隧道施工實踐，確定空推線路、控制導(dǎo)臺的施工質(zhì)量、盾構(gòu)掘進參數(shù)控制等是盾構(gòu)能否安全順利推進的關(guān)鍵因素。通過調(diào)整盾構(gòu)機從實推段到空推段進洞姿態(tài)和空推段到實推段時的出洞姿態(tài)，嚴格控制混凝土導(dǎo)臺施工精度，并在導(dǎo)臺底部位置拼裝臨時管片為盾構(gòu)機提供反力進行空推，盾構(gòu)機順利完成55.4m變截面暗挖隧道空推，保證了董～集區(qū)間按節(jié)點移交輔軌單位，工程施工質(zhì)量、成本、安全文明施工可控，綜合效益顯著，可為處理類似問題提拱借鑒。