青島地鐵盾構(gòu)接收設(shè)計(jì)方案優(yōu)化研究

王啟濤，王紫蓼，卞莉

（1.中國石油大學(xué)（華東）；2.青島市地鐵十三號線有限公司；3.西海岸軌道交通有限公司，山東 青島 266000）

1 背景

我國軌道交通建設(shè)進(jìn)入了高峰發(fā)展期，而地鐵建設(shè)工程項(xiàng)目是一項(xiàng)綜合性復(fù)雜性的工程，規(guī)模巨大、涉及面廣、系統(tǒng)復(fù)雜、技術(shù)難度大、質(zhì)量要求高、建設(shè)周期長、參與設(shè)計(jì)單位多。根據(jù)以往地鐵建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)管理問題造成建設(shè)進(jìn)度滯后占據(jù)了一定比例，科學(xué)有效的設(shè)計(jì)方案至關(guān)重要。設(shè)計(jì)管理的效率與設(shè)計(jì)質(zhì)量的提高，是整個地鐵建設(shè)項(xiàng)目工程管理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

2 工程概況

2.1 區(qū)間概況

青島地鐵6號線一期工程峨眉山路站～富春江路站區(qū)間位于黃島區(qū)，整體呈南北向布置，最終在長江路轉(zhuǎn)向，接入地鐵1號線換乘站峨眉山路站。

本區(qū)間主要采用盾構(gòu)法施工，由富春江路站小里程端頭井（明挖車站）出發(fā)，側(cè)穿富春江路橋并沿江山南路平行辛莊北河（鄰近辛莊北河橋），向南敷設(shè)，區(qū)間右線上跨1號線左、右線后以350m曲線半徑進(jìn)入江山南路，到達(dá)峨眉山路站車站大里程端礦山法盾構(gòu)吊出，峨眉山站大里程端左線區(qū)間39m礦山法區(qū)間（含左線盾構(gòu)吊出井）。原設(shè)計(jì)里程YCK36+045.050～YCK34+763.050 為盾構(gòu)法施工，里程 YCK34+763.050～YCK34+539.05為礦山法施工。峨眉山路站～富春江路站隧道區(qū)間平面圖如圖1。

2.2 地質(zhì)水文

區(qū)間埋深約5～13m，從上至下地層依次為素填土、有機(jī)質(zhì)粉質(zhì)黏土、粗礫砂、粉質(zhì)黏土、礫砂、強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r、中風(fēng)化凝灰?guī)r、微風(fēng)化凝灰?guī)r，圍巖分級為Ⅴ、Ⅵ級，主體基本位于粉質(zhì)粘土、礫砂、強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r、中風(fēng)化凝灰?guī)r中，主要采用盾構(gòu)法+礦山法工法施工。部分區(qū)間存在復(fù)合地層（上軟下硬地層），洞身穿越地層復(fù)雜。峨～富區(qū)間洞頂主要為粗砂礫層、砂層，洞身主要為砂礫層和強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r，地下水量中等～豐富。

圖1 峨眉山路站～富春江路站隧道區(qū)間平面圖

3 方案研究

區(qū)間范圍內(nèi)控制性因素6號線上跨1號線右線、左線采用盾構(gòu)法。原設(shè)計(jì)6跨1節(jié)點(diǎn)時，1號線未運(yùn)營；按1號線最新施工進(jìn)度，6跨1節(jié)點(diǎn)施工時，1號線已運(yùn)營。設(shè)計(jì)邊界條件的改變，導(dǎo)致需考慮對既有線的控制保護(hù)問題。

所以，必須采取相應(yīng)設(shè)計(jì)方案，減小對已運(yùn)營既有線的影響。結(jié)合建設(shè)單位組織專家評審會提出的機(jī)械法穿越既有運(yùn)營線路的意見，及國內(nèi)實(shí)施過的成功案例，擬采取的三個方案如下。

3.1 方案一：兩個豎井

兩個豎井的方案是國內(nèi)盾構(gòu)吊出井采用較多的方案，本方案施工簡單，工期易于保證，投資較低。當(dāng)然，具體應(yīng)結(jié)合周邊環(huán)境和管線道路進(jìn)行計(jì)算確定。峨眉山路站為是1號線與6號線同期實(shí)施的雙島四線換乘車站，車站小里程端起～峨明挖區(qū)間預(yù)留6號線朝～峨?yún)^(qū)間TBM吊出條件；車站大里程端站外單設(shè)盾構(gòu)吊出井。

（1）豎井施工方面。在距離峨眉山路站約10m位置設(shè)置2座盾構(gòu)吊出井，盾構(gòu)完成后由吊出井解體吊出。吊出井尺寸15.5m×11.5m。峨～富區(qū)間設(shè)置兩個盾構(gòu)吊出井，平面圖如圖2。

圖2 峨～富區(qū)間設(shè)置兩個盾構(gòu)吊出井平面圖

（2）道路調(diào)流方面。峨富區(qū)間盾構(gòu)吊出井一起圍擋共2000m2，圍擋用地3個月。一期調(diào)流，峨眉山路站圍擋拆除后，暫按6車道進(jìn)行恢復(fù)，峨富區(qū)間吊出井南北同時施工，占用長江西路南側(cè)人行道及部分車行道。調(diào)流路采用借一換一原則，利用南北圍擋之間的空間設(shè)置雙向四車道（1+3）+2m人行道，北側(cè)圍擋北側(cè)設(shè)置2車道+北側(cè)2m人行道。車道寬度均為3.5m。調(diào)流路總投資（含恢復(fù)）約671.4萬。

（3）管線遷改方面。根據(jù)物探資料過程稿及已有的一號線管遷方案圖，峨富區(qū)間處涉及遷改管線有：DN1000給水、DN300中燃、DN800-DN1000雨水、2000×2000電力、1500×600通信。1號線二期管遷多實(shí)施DN1000給水管道約50m、DN300中壓燃?xì)夤艿兰s60m。軌排井施工完成后，DN300污水、DN1000雨水、1500×600通信臨時遷改至軌排井上。管線遷改投資約221萬元。

（4）工期進(jìn)度方面。由于富春江路站兩端均為始發(fā)井，工期緊張，按照目前工籌，峨富區(qū)間盾構(gòu)機(jī)由抓河區(qū)間轉(zhuǎn)場，在富春江路站小里程端始發(fā)開始掘進(jìn)，掘進(jìn)完成時間為開工后第30個月，吊出井封堵回填約需1個月?？偣て陬A(yù)計(jì)為31個月。

3.2 方案二：左井右殼

由于盾構(gòu)吊出井所處的位置在道路中間，密布大量管線，故考慮盾構(gòu)機(jī)完成區(qū)間隧道掘進(jìn)后，廢棄盾殼，將殼內(nèi)設(shè)備拆除后從已成型的隧道運(yùn)出。

（1）棄殼接收施工。盾構(gòu)機(jī)棄殼接收施工步序：①由峨眉山路站提供礦山法段施工工作面（40-6+5=39m）；其中，盾構(gòu)接收擴(kuò)大斷面約5m；②盾構(gòu)機(jī)破巖由大里程側(cè)進(jìn)入擴(kuò)大接收洞室內(nèi)；③盾構(gòu)機(jī)拆解（洞內(nèi)作業(yè)空間狹小，需進(jìn)行破壞性拆除），保留盾殼，拆解部件富春江路站盾構(gòu)始發(fā)孔吊出；④模筑盾殼內(nèi)未拼管片范圍混凝土二襯。1號線明挖區(qū)間采用錨索支護(hù)，接收擴(kuò)大洞需移出錨索范圍。接收段礦山法總長度約為39m。棄殼方案實(shí)施前提：盾構(gòu)到達(dá)前，完成與1號線區(qū)間分界點(diǎn)至接收擴(kuò)大洞室終點(diǎn)間礦山法區(qū)間。

（2）道路調(diào)流方面。峨富區(qū)間盾構(gòu)吊出井棄殼方案共一期調(diào)流，此時，峨嵋山路站軌排井已完工長江西路路面已經(jīng)恢復(fù)，本次調(diào)流路對長江西路重新施劃標(biāo)線，調(diào)流路總投資（含恢復(fù)）共約106萬。

（3）管線遷改方面。根據(jù)1號線峨眉山站管遷方案圖，峨富區(qū)間處涉及管遷方案調(diào)整的管線：DN1000給水。可由1號線實(shí)施，管遷多增加DN1000給水管道約50m，投資約40萬元。

（4）工期進(jìn)度方面。由于富春江路站兩端均為始發(fā)井，工期緊張，按照目前工籌，峨富區(qū)間盾構(gòu)機(jī)由抓河區(qū)間轉(zhuǎn)場，在富春江路站小里程端始發(fā)開始掘進(jìn)，掘進(jìn)完成時間為第30個月，此時，拆解刀盤、棄殼并將盾構(gòu)機(jī)拖回，在富春江路站小端吊出后封孔。

3.3 方案三：兩殼

兩臺盾構(gòu)機(jī)棄殼方案具體實(shí)施同方案二中的棄殼方案。兩臺盾構(gòu)機(jī)都進(jìn)行棄殼的方案設(shè)計(jì)，可以有效豎井施工，減少地面的影響，沒有交通調(diào)流導(dǎo)改，沒有管遷，所有的施工活動均在地下進(jìn)行，有效減少了對地面和周邊環(huán)境的影響。

3.4 方案對比

綜上，將上述三個方案放在同一個表格內(nèi)進(jìn)行對比分析，如表1。

表1 峨～富區(qū)間盾構(gòu)接收方案對比表

綜上所述，結(jié)合周邊環(huán)境要求，爆破震速及爆破時間控制性要求高，信訪隱患壓力大，存在房損隱患，整個項(xiàng)目的施工周期、管理成本不確定性大，雙棄殼方案整體工期可控，同時，峨富區(qū)間作為全線的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，洞通時間將整體制約全線站后專業(yè)的實(shí)施，在投資增加不大的情況下，建議將工期作為此次比選的主要參考性指標(biāo)，因此，在確保工期可控的前提下，建議優(yōu)選方案三雙棄殼方案。

4 結(jié)語

在滿足施工情況下，一般情況下，需要選擇費(fèi)用低、效益高的方案。但是，考慮到實(shí)際問題時，必須將信訪等非實(shí)際費(fèi)用考慮在內(nèi)?？紤]滿足施工和運(yùn)營要求，區(qū)間設(shè)置施工豎井。新建線路與已運(yùn)營線路地鐵線路的接口施工問題也是考慮的重點(diǎn)。本例施工難度較大，對全線工期影響大，安全隱患大，在滿足功能的條件優(yōu)先采用工程規(guī)模小、投資大的方案，可減少信訪和安全隱患。