盾構(gòu)在緊湊空間兩次分體始發(fā)施工技術(shù)研究

仲崇濤，張 俊，袁志強(qiáng)，王 飛，吳強(qiáng)鈴

（中建鐵投軌道交通建設(shè)有限公司，廣東 廣州 510000）

在城市軌道交通建設(shè)中，盾構(gòu)法[1～4]憑借施工安全、掘進(jìn)速度快、機(jī)械化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、對(duì)地面影響小等優(yōu)勢(shì)，已成為鐵路、公路、地鐵隧道建設(shè)[5～7]的主流工藝。其中，盾構(gòu)始發(fā)作為其施工流程的首要環(huán)節(jié)，施工工序復(fù)雜，工作量集中，是盾構(gòu)法施工的危險(xiǎn)點(diǎn)及重難點(diǎn)[8～9]。目前，盾構(gòu)始發(fā)主要分為整體始發(fā)和分體始發(fā)兩種方式，整體始發(fā)適用于車(chē)站站臺(tái)層能提供足夠的整機(jī)擺放空間，地面提供管片堆場(chǎng)和出土吊機(jī)行走場(chǎng)地的情況；分體始發(fā)適用于場(chǎng)地狹小，車(chē)站提供不了足夠的盾構(gòu)整體始發(fā)結(jié)構(gòu)段的情況。國(guó)內(nèi)外學(xué)者、工程師結(jié)合隧道工程建設(shè)實(shí)踐，對(duì)兩種始發(fā)方式均做了大量技術(shù)研究。整體始發(fā)方面，李陽(yáng)等[10]對(duì)盾構(gòu)臺(tái)車(chē)精簡(jiǎn)改造，在48m 豎井條件下完成整體始發(fā)，趙旭[11]提出將后配套拖車(chē)縮徑，實(shí)現(xiàn)一次始發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，季維果[12]通過(guò)控制始發(fā)方向和掘進(jìn)姿態(tài)，探究了盾構(gòu)單井口整體始發(fā)技術(shù)；分體始發(fā)方面，蔣少武等[13]提出了超狹窄豎井盾構(gòu)分體始發(fā)施工技術(shù)，李港[14]總結(jié)了大直徑土壓平衡盾構(gòu)分體始發(fā)技術(shù)，吳凡等[15]介紹了盾構(gòu)鋼套筒分體始發(fā)技術(shù)。就地鐵施工而言，占用場(chǎng)地少，滿足盾構(gòu)正常始發(fā)且不影響車(chē)站主體施工的分體始發(fā)技術(shù)，將會(huì)在規(guī)劃愈發(fā)緊湊的城市中得到更廣泛應(yīng)用。

1 工程概況

如圖1 所示，深圳市地鐵9 號(hào)線向西村站～文錦站區(qū)間自向西村站以疊線形式、半徑345m 的曲線轉(zhuǎn)東北方向沿春風(fēng)路行進(jìn)，下穿長(zhǎng)城春風(fēng)花園、聯(lián)城變電站后到達(dá)文錦站。區(qū)間右線長(zhǎng)491.645m，盾構(gòu)自文錦站始發(fā)，于向西村站接收，隧道盾構(gòu)始發(fā)選用直徑?6 280mm 的中鐵109 號(hào)土壓平衡盾構(gòu)，盾構(gòu)及后配套臺(tái)車(chē)總長(zhǎng)約為80m，始發(fā)結(jié)構(gòu)段長(zhǎng)30m，吊裝口尺寸為11.5m×7.5m，臨時(shí)出土口尺寸5m×7.5m，盾構(gòu)始發(fā)所需場(chǎng)地條件嚴(yán)重不足，需采用分體始發(fā)。

圖1 向文區(qū)間平面圖

2 分體方式

如圖2 所示，盾構(gòu)始發(fā)井從洞門(mén)至封堵墻總長(zhǎng)30m，內(nèi)襯墻0.6m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)0.8m，共31.4m。中鐵109 號(hào)盾構(gòu)、1#臺(tái)車(chē)及刀盤(pán)前端長(zhǎng)度為31.6m。從設(shè)備改造增加的費(fèi)用和滿足盾構(gòu)正常始發(fā)的條件下綜合考慮：右線始發(fā)時(shí)，盾體部分、連接橋及l(fā)#臺(tái)車(chē)下井，其中1#臺(tái)車(chē)在第一階段掘進(jìn)過(guò)程中與連接橋斷開(kāi)，放于板左線，待盾體及連接橋掘進(jìn)33m 后，組裝1#臺(tái)車(chē)及盾體和連接橋進(jìn)行第二階段掘進(jìn)，待第二階段掘進(jìn)67m 后，組裝2#～5#臺(tái)車(chē)，進(jìn)行盾構(gòu)的整體掘進(jìn)。

圖2 始發(fā)場(chǎng)地布置示意圖

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 前期準(zhǔn)備

1)設(shè)計(jì)制作一種臨時(shí)小臺(tái)車(chē)（圖3），用于安裝皮帶驅(qū)動(dòng)裝置，使得皮帶可連接成環(huán)，盾構(gòu)掘進(jìn)能采用皮帶出渣，提高掘進(jìn)效率。

圖3 小臺(tái)車(chē)示意圖

2)將位于2#臺(tái)車(chē)前端的油脂泵改裝到1#臺(tái)車(chē)上。

3)加工2 個(gè)臨時(shí)小渣土斗，容量約8m3，作為臨時(shí)裝渣料斗。

4)始發(fā)結(jié)構(gòu)段預(yù)留臨時(shí)井口作為第一階段出渣口。

3.2 分體始發(fā)技術(shù)

3.2.1 第一階段分體始發(fā)

將1#臺(tái)車(chē)放置在始發(fā)井口，2#～5#臺(tái)車(chē)放置于地面始發(fā)端頭，1#臺(tái)車(chē)與2#臺(tái)車(chē)采用延長(zhǎng)管線連接，多余管線放置在中板。同時(shí)掘進(jìn)時(shí)同步延長(zhǎng)連接橋與1#臺(tái)車(chē)之間的管線；管片、油脂等材料通過(guò)結(jié)構(gòu)段臨時(shí)出土口吊運(yùn)至管片車(chē)上，再由卷?yè)P(yáng)機(jī)拉至連接橋雙軌梁處。掘進(jìn)渣土利用卷?yè)P(yáng)機(jī)拖動(dòng)渣土車(chē)在臨時(shí)出土口吊運(yùn)。掘進(jìn)期間管片背后地層空隙采用二次注漿方式進(jìn)行壁后注漿。盾體、連接橋掘進(jìn)33m 后將1#臺(tái)車(chē)?yán)胗揖€隧道與盾體及連接橋完成組裝。

3.2.2 負(fù)環(huán)拆除

第一階段完成后，進(jìn)行負(fù)環(huán)管片上半環(huán)拆除及鋼門(mén)架及支撐安裝，釋放上部空間以便于材料運(yùn)輸和出渣。如圖4、圖5 所示，零環(huán)管片上安裝鋼門(mén)架，與鋼門(mén)架預(yù)留孔采用螺栓連接固定；同時(shí)鋼門(mén)架與反力架中間，左右兩側(cè)各用兩根?609 鋼管做支撐，在支撐兩端安裝圓環(huán)板分別與反力架和鋼門(mén)架焊接。此時(shí)將1#臺(tái)車(chē)吊至始發(fā)段與盾體、連接橋組裝，重新調(diào)整臺(tái)車(chē)連接管線，臨時(shí)小臺(tái)車(chē)連接在1#臺(tái)車(chē)尾部，延長(zhǎng)皮帶并硫化成環(huán)，編組一輛電瓶車(chē)，編組方式采用機(jī)頭→渣土車(chē)→渣土車(chē)→管片車(chē)，用于第二階段掘進(jìn)材料及渣土運(yùn)輸。

圖4 鋼門(mén)架安裝主視圖

圖5 鋼支撐安裝主視圖

3.2.3 第二階段分體始發(fā)

負(fù)環(huán)拆除階段完成后，盾體至1#臺(tái)車(chē)?yán)^續(xù)掘進(jìn)，掘進(jìn)過(guò)程同步延長(zhǎng)1#、2#臺(tái)車(chē)之間的管線；此時(shí)管片可直接始發(fā)井口吊下，采用電瓶車(chē)運(yùn)輸進(jìn)盾構(gòu)內(nèi)，由電瓶車(chē)拖動(dòng)渣土車(chē)在小臺(tái)車(chē)尾部裝渣，始發(fā)井口吊運(yùn)出土。注漿工作：掘進(jìn)采用同步注漿方式，漿液由中板儲(chǔ)漿罐泵送至1#臺(tái)車(chē)漿罐。待掘進(jìn)67m 后（一、二階段共掘進(jìn)100m），拆除二次延長(zhǎng)管線，進(jìn)行第三次裝機(jī)，組裝盾體至5#臺(tái)車(chē)，恢復(fù)盾構(gòu)整機(jī)正常掘進(jìn)。

4 盾構(gòu)始發(fā)控制

4.1 始發(fā)端頭土體加固

本工程始發(fā)階段掘進(jìn)斷面所處地層主要為＜3-6＞卵石層、＜6-2＞硬塑狀殘積土、和＜8-1＞全風(fēng)化變質(zhì)砂巖。區(qū)間沿線勘探深度內(nèi)地下水主要是淺層上層滯水和微承壓水。為保證盾構(gòu)順利始發(fā)，始發(fā)洞門(mén)加固采用?800@650 雙重管旋噴樁，加固范圍為長(zhǎng)×寬=10m×12m，沿隧道方向10m，隧道中心線左右各6m，另在右線端頭布設(shè)2 口應(yīng)急降水井，深度為20m。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著城市規(guī)劃的愈發(fā)緊湊，市內(nèi)施工作業(yè)場(chǎng)地逐漸縮減，地鐵施工中盾構(gòu)始發(fā)場(chǎng)地?zé)o法滿足整體始發(fā)的情況會(huì)逐漸增多。分體始發(fā)技術(shù)有效地減小了盾構(gòu)對(duì)于場(chǎng)地的依賴，為盾構(gòu)始發(fā)施工提供了一種新的思路，而本技術(shù)的成功應(yīng)用，增加了盾構(gòu)分體始發(fā)的適用性及廣泛性，給類(lèi)似工程提供多種借鑒思路。