城市軌道交通土建工程盾構(gòu)區(qū)間施工技術(shù)要點(diǎn)分析

唐毅雨 中鐵二十二局集團(tuán)有限公司工程師

1 工程情況

工程為成都軌道交通18 號(hào)線，貫通老城中心、天府新區(qū)南北，與天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)城軌快線相連，具有較強(qiáng)的綜合功能。該線路從火車(chē)北站起，途徑老城區(qū)中心、中央活動(dòng)區(qū)、天府新城及空港新城，到簡(jiǎn)陽(yáng)南站止。該線路分3 期建設(shè)，包括北延段和臨江段。北延段包括火車(chē)北站至火車(chē)南站，總長(zhǎng)度10.985 km，施工采用全地下敷設(shè)方式，其中共設(shè)置3 個(gè)車(chē)站，換乘站均為地下?lián)Q乘。車(chē)站區(qū)間設(shè)置一處風(fēng)井，火車(chē)站北站至升仙湖主所電纜通道為35 kV。臨江段包括機(jī)場(chǎng)北段、臨江站及臨江停車(chē)場(chǎng)站，總長(zhǎng)度4.373 km，敷設(shè)方式為全地下方式，換乘站設(shè)置1 座，臨江停車(chē)場(chǎng)設(shè)置1 座，風(fēng)井設(shè)置兩處。整體線路設(shè)置6 段區(qū)間，為盾構(gòu)法隧道，采用DN8600 大盾構(gòu)方式進(jìn)行施工。

本工程建設(shè)過(guò)程采用總承包方式，由中國(guó)鐵建股份有限公司、中鐵十五局、中鐵十八局、中鐵二十二局、中鐵城建、中鐵建設(shè)及中國(guó)鐵建電氣化局共同參與建設(shè)。中國(guó)鐵建股份有限公司為主要牽頭企業(yè)，成立中國(guó)鐵建城市軌道交通18 號(hào)線三期工程施工總承包項(xiàng)目部，總共包括4 個(gè)土建工程區(qū)域、2 個(gè)軌道工程區(qū)域以及1 個(gè)機(jī)電工程區(qū)域。

2 盾構(gòu)區(qū)域施工技術(shù)

2.1 盾構(gòu)施工準(zhǔn)備

2.1.1 地面準(zhǔn)備工作

在進(jìn)行盾構(gòu)施工前應(yīng)先明確施工現(xiàn)場(chǎng)用水、用電、通風(fēng)及照明等方面的情況。進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)強(qiáng)化施工材料及設(shè)備的管理，并確保連接構(gòu)件及管片存儲(chǔ)量可以滿足工程建設(shè)需要。井上及井下施工前，應(yīng)先做好測(cè)量控制并做好復(fù)檢工作。車(chē)架到達(dá)安裝位置后，應(yīng)保證井下電纜和管路的安裝效果[1]。在進(jìn)行隧道沿線工程施工及盾構(gòu)施工時(shí)，應(yīng)做好管線情況調(diào)研及收集工作，基于此設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)。若施工地點(diǎn)地層結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況做好鉆探、土工試驗(yàn)及原地測(cè)試等工作。

2.1.2 技術(shù)準(zhǔn)備

相關(guān)人員應(yīng)爭(zhēng)取在最短的時(shí)間內(nèi)做好測(cè)量樁點(diǎn)交接位置確定工作，并做好交樁點(diǎn)位置二次檢測(cè)，將測(cè)量成果報(bào)給施工監(jiān)理部門(mén)及業(yè)主進(jìn)行審核[2]。正式施工前，應(yīng)再次審核圖紙及相關(guān)資料，并確保施工技術(shù)與規(guī)范相符，在此基礎(chǔ)上完成施工組織工作并對(duì)施工方案進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化，確保其可行性。根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)情況，項(xiàng)目組制定質(zhì)量管理、進(jìn)度管理及安全管理等方面的制度，將其全面落實(shí)。同時(shí)，技術(shù)管理人員在了解施工人員實(shí)際情況后做好專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技術(shù)等培訓(xùn)工作，通過(guò)培訓(xùn)工作提升施工人員的專(zhuān)業(yè)水平及操作技能[3]。此外，技術(shù)管理人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到技術(shù)交底工作的重要性，在保證技術(shù)交底工作效率的基礎(chǔ)上做好檢驗(yàn)工作，從而確保工程建設(shè)效果。

2.2 盾構(gòu)機(jī)拼裝流程

始發(fā)井底板放置的始發(fā)臺(tái)精確定位及后配套拖車(chē)處的軌道鋪設(shè)完成后，方可將盾構(gòu)主機(jī)吊運(yùn)下井拼裝。后配套拖車(chē)的拼裝順序?yàn)椋和宪?chē)起吊→輪對(duì)安裝→拖車(chē)下井→皮帶機(jī)架下井→風(fēng)管下井→拖車(chē)后移。各節(jié)拖車(chē)的下井順序?yàn)椋浩咛?hào)拖車(chē)→六號(hào)拖車(chē)→五號(hào)拖車(chē)→四號(hào)拖車(chē)→三號(hào)拖車(chē)→二號(hào)拖車(chē)→一號(hào)拖車(chē)→連接橋。主機(jī)的下井順序?yàn)椋郝菪斔蜋C(jī)→前體→中體→刀盤(pán)→管片安裝機(jī)→盾尾。

2.3 盾構(gòu)進(jìn)出洞地基施工及加固施工

2.3.1 盾構(gòu)進(jìn)出洞地基加固施工

車(chē)站端頭井和盾構(gòu)區(qū)間施工段為砂層。此種地質(zhì)條件下，土體在刀盤(pán)擾動(dòng)下會(huì)增加進(jìn)出洞施工風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生率，因此在盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入前應(yīng)先加固井隧道周邊土層。加固時(shí)可以將漿液灌注到Φ108 大管棚與管棚中，并進(jìn)行地面注漿及靠近洞門(mén)位置十環(huán)二次注漿[4]。

2.3.2 盾構(gòu)機(jī)施工

盾構(gòu)機(jī)施工主要包括加固端頭地層、盾構(gòu)機(jī)始發(fā)托架安裝、盾構(gòu)機(jī)安裝到位、反力架安裝、洞口密封簾布膠板安裝、負(fù)環(huán)管片拼裝、盾構(gòu)機(jī)試轉(zhuǎn)、洞口處理以及盾構(gòu)機(jī)加壓作業(yè)面施工等。制定反力架與拼裝負(fù)環(huán)管片方案一并落實(shí)，利用車(chē)站進(jìn)出口出土，并使用拖車(chē)將其運(yùn)送到隧道中使用。

盾構(gòu)初始掘進(jìn)技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)有以下內(nèi)容。

（1）確定反力架、始發(fā)臺(tái)及首環(huán)負(fù)環(huán)管片位置并保證安裝的精準(zhǔn)度，從而確保盾構(gòu)始發(fā)方式滿足隧道設(shè)計(jì)線形要求。

（2）確定第一負(fù)環(huán)管片位置時(shí)應(yīng)確保后端與線路中線的垂直度，負(fù)環(huán)管片拼裝時(shí)采用通縫拼裝方式。將管片支撐點(diǎn)安裝到盾構(gòu)接尾部并做好管片定位工作；在負(fù)環(huán)管片安裝前可以確定其在盾構(gòu)機(jī)尾部?jī)?nèi)側(cè)安裝位置，并確定封頂塊偏轉(zhuǎn)角度，確保管片安裝位置符合掘進(jìn)要求。

（3）在安裝管片時(shí)若支撐力不滿足要求，可以采用方木進(jìn)行加固。

（4）完成負(fù)8 環(huán)管片拼裝后，可以推進(jìn)油缸將管片推出盾尾部，并在管片位置增加推力，將產(chǎn)生的壓緊力施加到反力架上，然后再安裝下一環(huán)管片。

（5）管片到達(dá)盾尾部時(shí)應(yīng)進(jìn)行支撐加固并避免管片出現(xiàn)下沉或失圓現(xiàn)象。同時(shí)在推進(jìn)盾構(gòu)機(jī)時(shí)多會(huì)產(chǎn)生偏心力，因此應(yīng)確保支撐應(yīng)力的穩(wěn)固性。

（6）控制始發(fā)階段推動(dòng)及扭矩并確保不同部位使用效率。掘進(jìn)中推力不應(yīng)大于反力架承受力，推力下刀切入地層產(chǎn)生的扭矩不得超過(guò)反扭矩。始發(fā)施工時(shí)推力相對(duì)較小、地層過(guò)軟應(yīng)避免盾構(gòu)低頭現(xiàn)象。盾構(gòu)設(shè)備安裝前應(yīng)先將油脂涂抹到軌道位置，從而降低盾構(gòu)過(guò)程中的阻力；將油脂涂抹到始發(fā)刀頭與密封裝置上，可以避免刀頭給洞口裝置帶來(lái)?yè)p壞。

（7）采用水平運(yùn)輸?shù)姆绞酵瓿稍恋倪\(yùn)輸[5]。

2.4 掘進(jìn)施工工藝

將100 環(huán)試掘進(jìn)過(guò)程中所積累的經(jīng)驗(yàn)作為正式掘進(jìn)施工的依據(jù)，同時(shí)強(qiáng)化施工過(guò)程監(jiān)測(cè)并對(duì)施工工藝進(jìn)行優(yōu)化，有效避免地面沉降現(xiàn)象。掘進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)掘進(jìn)里程進(jìn)行控制，并采用三維坐標(biāo)對(duì)工程測(cè)量結(jié)果進(jìn)行核算。若軸線出現(xiàn)偏差，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，將偏差控制在50 mm 以內(nèi)。盾構(gòu)施工過(guò)程中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工程時(shí)，應(yīng)根據(jù)參數(shù)控制推進(jìn)速度，同時(shí)完成出土及襯砌注漿施工。掘進(jìn)時(shí)應(yīng)對(duì)坡度進(jìn)行控制，將軌道軸線及折角變化控制在0.2%以內(nèi)?？刂普w盾構(gòu)掘進(jìn)施工的同時(shí)技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況、隧道深度、地面荷載、地表沉降、盾構(gòu)方式、刀盤(pán)扭矩及千斤頂使用情況等對(duì)勘測(cè)數(shù)據(jù)、測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行完善，并將其落實(shí)到各工作班組，實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)整。盾構(gòu)設(shè)備操作者應(yīng)嚴(yán)格按照指令進(jìn)行作業(yè)，有效避免偏差。若出現(xiàn)偏差應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，確保盾構(gòu)設(shè)備可以順利施工。盾構(gòu)設(shè)備在糾偏時(shí)每環(huán)應(yīng)控制在3.5 mm 以內(nèi)，控制地層擾動(dòng)并記錄整體施工過(guò)程。

2.5 盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)施工

2.5.1 轉(zhuǎn)場(chǎng)拆卸作業(yè)

盾構(gòu)設(shè)備進(jìn)洞后到達(dá)拆卸井位置即可進(jìn)行轉(zhuǎn)場(chǎng)拆卸作業(yè)。將調(diào)頭方案作為轉(zhuǎn)場(chǎng)拆卸作業(yè)的依據(jù)，不同點(diǎn)表現(xiàn)在以下方面。

（1）在拆除盾構(gòu)設(shè)備主機(jī)時(shí)應(yīng)先拆除容易拆除位置的配套件。拆除的配套件主要包括刀盤(pán)、主盾構(gòu)件、盾構(gòu)機(jī)尾部件以及螺旋輸送設(shè)備。

（2）要保證拼裝質(zhì)量及施工進(jìn)度，盾構(gòu)設(shè)備大件配套構(gòu)件可以采用合理的拆卸方式。拼裝時(shí)采用主盾起吊出井、裝車(chē)、卸車(chē)以及再次下井始發(fā)安裝作業(yè)方式，可以根據(jù)施工情況臨時(shí)租賃兩部350 t 的履帶吊。當(dāng)履帶吊到達(dá)作業(yè)位置后應(yīng)做好支撐與加固工作。

（3）采用一部350 t 履帶吊完成刀盤(pán)起吊出井、裝車(chē)、卸車(chē)及再次下井安裝作業(yè)。

2.5.2 轉(zhuǎn)場(chǎng)拼裝作業(yè)

在盾構(gòu)設(shè)備完成一個(gè)區(qū)間轉(zhuǎn)場(chǎng)拼裝作業(yè)后，盾構(gòu)設(shè)備可以通過(guò)接收井拆分起吊轉(zhuǎn)場(chǎng)到達(dá)出發(fā)井位置，然后進(jìn)行拼裝。盾構(gòu)設(shè)備轉(zhuǎn)場(chǎng)拼裝前后在井下的解體拆卸順序互逆，完成轉(zhuǎn)場(chǎng)后拼裝可以在井外進(jìn)行，拼裝方式與第一次拼裝方式相同。主盾下井拼裝時(shí)可以租用一部350 t 的履帶吊進(jìn)行作業(yè)[6]。

2.5.3 竣工拆卸作業(yè)

竣工拆卸作業(yè)包括以下關(guān)鍵點(diǎn)。

（1）做好整體安排。完成本段盾構(gòu)施工后可以將盾構(gòu)設(shè)備挪移到拆卸井位置進(jìn)行整體拆卸。盾構(gòu)設(shè)備竣工拆卸與拼裝順序相反，先拆卸后裝的部件，再拆卸先裝的部件。先完成電纜、油管、水管、風(fēng)管、氣管、電氣及液壓部件的拆卸，將小型設(shè)備調(diào)到井口，檢查無(wú)誤后入庫(kù)保管。盾構(gòu)主機(jī)拆卸可以在井下完成，吊出后進(jìn)行檢查并入庫(kù)保管。拖車(chē)采用分節(jié)吊出方式，將后配套設(shè)備吊出拆卸井并在拼裝場(chǎng)地拆卸龍門(mén)吊輔設(shè)備。在拆卸前標(biāo)注好各部位、系統(tǒng)中管路、電路及組件的位置。

（2）落實(shí)拆卸原則。廠家所提供的原始資料可以作為拆卸工作的依據(jù)。拆卸方案應(yīng)根據(jù)具體情況制定。應(yīng)保管好拆卸方案及資料并將其作為組裝依據(jù)。

（3）控制拆卸順序。完成隧道施工后清理刀盤(pán)表面泥漿、石渣，將盾構(gòu)設(shè)備移至拆卸井對(duì)應(yīng)的位置。按順序進(jìn)行拆卸：將與盾構(gòu)設(shè)備相連的風(fēng)電等系統(tǒng)斷開(kāi)；拆卸管線及小型部件；拆卸盾構(gòu)主機(jī)并將其吊到井上進(jìn)行檢查及包裝；將后配套系統(tǒng)分節(jié)吊出并在吊出后立即拆卸。拆卸過(guò)程應(yīng)做好零件清理、噴漆、包裝及入庫(kù)工作。

3 結(jié)語(yǔ)

盾構(gòu)區(qū)間施工是城市軌道交通施工的重要施工環(huán)節(jié)，合理地采用盾構(gòu)區(qū)間施工技術(shù)，可以提升軌道交通土建施工的安全、效率及質(zhì)量。采用盾構(gòu)區(qū)間施工技術(shù)進(jìn)行軌道交通土建施工時(shí)應(yīng)做好安全防護(hù)工作，在正式施工前應(yīng)控制各施工環(huán)節(jié)并做好隱蔽位置施工管理。盡管現(xiàn)階段盾構(gòu)區(qū)間施工技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，但是施工地點(diǎn)的地質(zhì)情況相對(duì)復(fù)雜，也給整體施工帶來(lái)影響。因此，在采用盾構(gòu)區(qū)間施工技術(shù)進(jìn)行城市軌道交通土建施工過(guò)程中應(yīng)全面了解施工地點(diǎn)具體情況，保證此項(xiàng)施工技術(shù)的使用效果，提升城市軌道交通建設(shè)質(zhì)量。