地鐵盾構(gòu)隧道洞門(mén)環(huán)梁施工技術(shù)方案研究

李森

【摘? 要】盾構(gòu)是一種隧道掘進(jìn)的專(zhuān)用工程機(jī)械，地鐵隧道施工中普遍采用盾構(gòu)法，盾構(gòu)法施工速度快。隨著盾構(gòu)施工的愈發(fā)成熟，盾構(gòu)的每日掘進(jìn)速度也有了顯著提高。論文通過(guò)研究地鐵盾構(gòu)隧道洞門(mén)環(huán)梁施工技術(shù)，系統(tǒng)介紹了施工技術(shù)方案及步驟流程。

【Abstract】Shield tunneling is a kind of special engineering machine for tunneling. Shield tunneling is widely used in subway tunnel construction， which is fast in construction. As the shield construction becomes more and more mature， the daily tunneling speed of shield is also significantly improved. This paper systematically introduces the construction technical scheme and step flow by studying the construction technology of the tunnel portal ring beam in subway shield tunnel.

【關(guān)鍵詞】盾構(gòu);地鐵;隧道工程;洞口環(huán)梁

【Keywords】shield; subway; tunnel engineering; the cave ring beam

【中圖分類(lèi)號(hào)】U175? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2021）08-0179-02

1 引言

地鐵隧道施工有著很高的施工標(biāo)準(zhǔn)，盾構(gòu)施工是地鐵隧道施工的關(guān)鍵內(nèi)容，也是科學(xué)技術(shù)發(fā)展背景下的一項(xiàng)重要建筑技術(shù)。在該技術(shù)的應(yīng)用階段，由于諸多因素的限制，容易出現(xiàn)問(wèn)題，在施工過(guò)程中產(chǎn)生安全風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)施工人員的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成重大威脅，影響隧道施工的整體質(zhì)量。因此，地下隧道施工的風(fēng)險(xiǎn)分析越來(lái)越受到企業(yè)的重視。通過(guò)對(duì)這一內(nèi)容的研究，可以更好地控制盾構(gòu)施工的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而采用科學(xué)合理的方法，提高地下隧道施工效率，為企業(yè)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益。

2 工程概況

金華—義烏—東陽(yáng)市域軌道交通工程土建施工15標(biāo)項(xiàng)目部承擔(dān)義烏市內(nèi)春晗站—秦塘站、秦塘站—國(guó)際商貿(mào)城站兩個(gè)區(qū)間雙線(xiàn)盾構(gòu)施工，包括盾構(gòu)進(jìn)出口洞門(mén)環(huán)梁澆筑。

3 地鐵隧道盾構(gòu)施工特點(diǎn)

地下隧道的盾構(gòu)施工通常與隧道施工中防護(hù)設(shè)備的堆放相結(jié)合，利用圍巖和地下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性注入一定量的泥漿，在施工階段，開(kāi)挖土層的尺寸相對(duì)較小，盾構(gòu)的施工非常實(shí)用，人員只需在預(yù)定的工程范圍內(nèi)占據(jù)適當(dāng)?shù)拿娣e，按照施工成本控制的要求，在地鐵隧道施工中，盾構(gòu)法有著非常廣的應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)地鐵隧道的運(yùn)營(yíng)有著很強(qiáng)的抗震作用，這些都是盾構(gòu)法施工的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。本工程盾構(gòu)段地層主要由泥質(zhì)粉砂巖構(gòu)成，所以盾構(gòu)對(duì)硬巖、粘土層的適應(yīng)性是重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。盾構(gòu)機(jī)要具備土壓平衡掘進(jìn)功能、足夠的推力和刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)扭矩、良好的加泥、加泡沫等渣土改良能力，合理的刀盤(pán)及刀具設(shè)計(jì)，要具有完善的防噴涌功能，能夠有效防止中心泥餅的生成，較好的人員倉(cāng)條件，還要具有超前地質(zhì)鉆探及管片壁后同步注漿功能。

4 洞門(mén)環(huán)梁施工

4.1 施工步驟

洞門(mén)環(huán)梁施工如圖2所示。

4.2 拆除零環(huán)（最后一環(huán)）管片

本標(biāo)段進(jìn)出口環(huán)梁各4個(gè)。在隧道洞口施工之前，通過(guò)相鄰第二環(huán)段的提升孔對(duì)段后進(jìn)行二次注漿，以密封隧道洞口的水流。灌漿比例由實(shí)驗(yàn)室提供，操作人員嚴(yán)格按照比例進(jìn)行操作，以確保灌漿效果。

漿液固化后，可以去除零環(huán)部分（最后一個(gè)環(huán)）。拆下零環(huán)之前，重新擰緊相鄰20個(gè)環(huán)段的螺栓。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，第一步是將頂塊和B塊之間的縱向縫分開(kāi)（用氣鎬將其鑿開(kāi)），然后切斷零環(huán)（最后一個(gè)環(huán)）之間的連接螺栓B塊節(jié)和正環(huán)（最后一個(gè)環(huán)）節(jié)，使用B塊節(jié)的周縫的兩個(gè)上部螺栓孔，將其與鋼絲繩，卡環(huán)和鐵板連接，用導(dǎo)向鏈拉動(dòng)并提起它們，用龍門(mén)起重機(jī)慢慢出門(mén)，在指定位置堆放。（零環(huán)拆除圖見(jiàn)圖3）

4.3 防水施工布置

防水是隧道洞口建設(shè)中非常重要的環(huán)節(jié)，從開(kāi)始到結(jié)束的每個(gè)防水環(huán)節(jié)的質(zhì)量都全面反映了其質(zhì)量。如果連接不好，會(huì)對(duì)整個(gè)防水效果產(chǎn)生重大影響。因此，在整個(gè)施工過(guò)程中，必須加強(qiáng)過(guò)程控制，逐步做好每道工序的防水質(zhì)量。 Φ42小型注漿管嵌在門(mén)的環(huán)形梁與管段之間的界面，以及門(mén)的環(huán)形梁與車(chē)站（始發(fā)、接收井）結(jié)構(gòu)的側(cè)壁之間的接口處。在每根灌漿管的兩面都放有緩慢膨脹的水溶脹聚氨酯止水膠，在豎立模板之前，用油脂將小管的管孔密封。在節(jié)段和現(xiàn)場(chǎng)澆鑄的入口處設(shè)置了不銹鋼接頭槽，并在接頭外部的圍巖中進(jìn)行了灌漿。

4.4 鋼筋施工

鋼筋應(yīng)在地面上進(jìn)行處理，并在隧道入口處豎立并綁扎。加強(qiáng)筋應(yīng)與Φ16mm加強(qiáng)筋焊接在一起，并嵌入車(chē)站洞口的環(huán)形板上。門(mén)架加強(qiáng)件和分段應(yīng)通過(guò)螺栓連接。螺栓的一端應(yīng)伸入門(mén)廊300mm，并應(yīng)與10×67.5×67.5mm鋼板的端板緊密焊接，鋼板的端板應(yīng)與門(mén)口鋼筋牢固焊接。將螺栓通過(guò)墊片和螺母通過(guò)扇形螺栓孔擰緊。鋼筋必須具有質(zhì)量保證和測(cè)試報(bào)告，并嚴(yán)格遵守“使用前測(cè)試”的原則。

4.4.1 鋼筋焊接

鋼筋焊接所用的焊條和焊劑的等級(jí)和性能，以及所用的鋼板和型鋼的含量和性能應(yīng)符合規(guī)范和有關(guān)規(guī)定的要求。

4.4.2 鋼筋的成型與安裝

鋼筋的鋼種、數(shù)量、直徑和等級(jí)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。在30天內(nèi)，同一鋼筋上的接頭不得超過(guò)500mm。綁扎或焊接接頭與鋼筋彎曲部分之間的距離應(yīng)不小于主鋼筋直徑的10倍，并且不應(yīng)位于最大彎曲力矩處。鋼筋搭接采用搭接焊接。鋼筋骨架應(yīng)點(diǎn)焊成梅花形，并應(yīng)設(shè)置足夠數(shù)量和強(qiáng)度的限位桿，以確保鋼筋的準(zhǔn)確位置。錨桿焊接在門(mén)的鋼環(huán)上，焊接的加固框架牢固連接，以確保在安裝和澆筑混凝土?xí)r不會(huì)松動(dòng)或變形。在鋼筋和模板之間設(shè)置足夠數(shù)量和強(qiáng)度的緩沖塊，以確保鋼筋的保護(hù)層滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

4.5 模板施工

因洞門(mén)澆筑操作空間狹窄，需采用漏斗、導(dǎo)流槽等設(shè)施。 整個(gè)洞門(mén)混凝土澆注須一次完成，不可產(chǎn)生施工縫?，F(xiàn)澆混凝土應(yīng)與隧道和端墻密貼、穩(wěn)固連接?；炷翐v固均勻密實(shí)，確保混凝土質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度及防水等級(jí)。

4.6 混凝土澆筑

首先，采用模板框架和組合模板。模板由優(yōu)質(zhì)鋼制成，可調(diào)節(jié)彎曲模板為3.0×1.2m?？偣?7個(gè)部件被封閉成一個(gè)環(huán)。塞板由無(wú)接縫的松木板制成，厚度為50mm。模板框架是用于支撐模板的腳手架，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡(jiǎn)單而牢固。因?yàn)殚T(mén)的長(zhǎng)度相對(duì)較短（與高度相比），所以模板框架的縱向安裝要比門(mén)架的長(zhǎng)度長(zhǎng)。

5地鐵盾構(gòu)施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理的現(xiàn)狀

5.1 缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的安全風(fēng)險(xiǎn)管理體系

在目前的地下隧道施工中，國(guó)家沒(méi)有足夠的安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)防控。雖然建設(shè)單位有多項(xiàng)獨(dú)立的風(fēng)險(xiǎn)防控措施，但在風(fēng)險(xiǎn)管理政策的制定、現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)管理等方面存在較大差異，因此在實(shí)際的隧道防護(hù)階段，很多工人沒(méi)有按照必要的施工工藝進(jìn)行作業(yè)。而在盾構(gòu)隧道施工中，一些施工企業(yè)過(guò)于注重經(jīng)濟(jì)效益，盲目節(jié)約成本，加快施工進(jìn)度，忽視了施工的整體質(zhì)量，極易帶來(lái)安全隱患。

5.2 盾構(gòu)穿越建筑物的風(fēng)險(xiǎn)

城市的建筑物比較密集，在盾構(gòu)施工過(guò)程中，需要穿越地下，在這個(gè)過(guò)程中，由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)的受力，特別是如果經(jīng)過(guò)一些比較老的磚混建筑，由于房屋本身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，在泥質(zhì)粉砂巖層施工中，如果地層發(fā)育裂隙較多且施工區(qū)出現(xiàn)混凝土承插管型滲漏問(wèn)題，會(huì)造成巖層水土流失。在施工過(guò)程中會(huì)引起地層的破壞，從而導(dǎo)致不穩(wěn)定層的解體和坍塌。同時(shí)，大量的水會(huì)進(jìn)入隧道，造成嚴(yán)重的施工事故。

6 盾構(gòu)法施工機(jī)械風(fēng)險(xiǎn)及控制措施

6.1 提高地鐵盾構(gòu)施工進(jìn)程中的技術(shù)管理質(zhì)量

結(jié)合盾構(gòu)始發(fā)操作和掘進(jìn)位置，可以確定具體的設(shè)計(jì)參數(shù)，保護(hù)設(shè)備可以完成相應(yīng)的隧道工作，為了保證隧道設(shè)備能夠達(dá)到更好的排氣效果，有必要保持切割頭和土壤的流量恒定，然后保持全線(xiàn)的相平衡。根據(jù)隧道線(xiàn)路的不同地質(zhì)環(huán)境，也可以選擇不同的隧道模式。在施工階段，選擇合適的施工圖進(jìn)行地質(zhì)土環(huán)境試驗(yàn)，使盾構(gòu)機(jī)能及時(shí)切換到不同的狀態(tài)，根據(jù)輸送機(jī)卸料速度的要求和班次的特點(diǎn)，對(duì)地下隧道進(jìn)行監(jiān)控。

6.2 加強(qiáng)對(duì)塌方事故的預(yù)防以及處理

在盾構(gòu)施工中，許多因素會(huì)導(dǎo)致塌方事故的發(fā)生，在建筑行業(yè)的安全管理中，不僅要防止塌方，從預(yù)防的角度看，必須保證地質(zhì)調(diào)查工作的完整性和有效性，根據(jù)不同的地質(zhì)構(gòu)造，實(shí)施不同的技術(shù)。從事故處理的角度來(lái)看，有必要提前制定好事故的處理方案。首先，應(yīng)有效攔截事故地點(diǎn)周?chē)牡乇硭?，防止其深入地鐵隧道，降低地鐵隧道的用水量。其次，合理控制盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)速度，防止二次事故的發(fā)生。

7 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)研究地鐵盾構(gòu)隧道洞門(mén)環(huán)梁施工技術(shù)，系統(tǒng)介紹了施工技術(shù)方案，分析了地鐵盾構(gòu)施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理及控制措施。

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