大直徑單洞雙線盾構(gòu)隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)同步施工技術(shù)

趙連三

（中鐵十六局集團(tuán)有限公司，北京 100018）

隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施地不斷建設(shè)，城市軌道交通得到了良好發(fā)展，盾構(gòu)法作為地鐵隧道建設(shè)中最為安全、高效的施工方法，在我國(guó)已基本得到普及，目前在保證安全、質(zhì)量的同時(shí)高效地進(jìn)行施工已成為地鐵工程的發(fā)展方向。盾構(gòu)法隧道通常在掘進(jìn)期間進(jìn)行預(yù)制襯砌環(huán)拼裝，待隧道貫通后再進(jìn)行隧道內(nèi)結(jié)構(gòu)的二次施工，而目前已有越來越多的隧道傾向于將內(nèi)部結(jié)構(gòu)與盾構(gòu)掘進(jìn)同步進(jìn)行施工，可節(jié)省大量工期。杭州地鐵8 號(hào)線錢塘江隧道采用預(yù)制結(jié)構(gòu)與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)了大直徑單洞雙線盾構(gòu)隧道盾構(gòu)掘進(jìn)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的同步施工，本文將對(duì)其施工組織及施工工藝進(jìn)行探討，以期為后續(xù)工程提供參考。

1 工程概況

杭州地鐵8 號(hào)線錢塘江隧道為盾構(gòu)法單洞雙線隧道，區(qū)間全長(zhǎng)為3 464.9507m，隧道管片外徑11.3m，內(nèi)徑10.3m，壁厚500mm，環(huán)寬2m，管片混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50，直螺栓連接錯(cuò)縫拼裝。區(qū)間隧道頂部設(shè)置C40 預(yù)制煙道板，中間設(shè)置C40 現(xiàn)澆中隔墻，底部設(shè)置預(yù)制C40 口型件，口型件兩側(cè)回填C20 素混凝土。

2 施工工藝流程

考慮施工方法、機(jī)械設(shè)備及隧道內(nèi)凈空尺寸等因素，決定對(duì)隧道內(nèi)部各結(jié)構(gòu)件采用由下至上的施工順序，中隔墻因需錨入上方煙道板調(diào)整至拼裝煙道板后進(jìn)行現(xiàn)澆。施工流程如圖1 所示。

圖1 隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工流程示意圖

3 施工組織

3.1 施工區(qū)段劃分

根據(jù)盾構(gòu)掘進(jìn)速度、各內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)件施工速度及其養(yǎng)護(hù)期，施工區(qū)段劃分如圖2 所示。

圖2 隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工區(qū)段劃分示意圖

3.2 材料需求分析

隨著線路增長(zhǎng)和施工工作面的增加，同步施工原材料運(yùn)輸效率成為制約施工進(jìn)度的主要問題，尤其是中隔墻施工后洞內(nèi)車輛無法調(diào)頭，大大降低了材料的運(yùn)輸效率。因此施工前應(yīng)先做好材料籌劃及洞內(nèi)運(yùn)輸方案規(guī)劃。

同步施工材料需求如下（除特別注明外，以下各項(xiàng)為平均每天材料需求量）：①管片拼裝：每天6 環(huán)，每環(huán)8 塊；②預(yù)制口型件安裝：6 塊；③泥漿管2 根、水管4 根；④輔助材料：各類油脂等消耗材料（平均每天一車次）；⑤口型件兩側(cè)混凝土回填澆筑：151.5m3混凝土（每環(huán)每側(cè)5.05m3，計(jì)劃以每澆筑30m 作為一個(gè)施工段來計(jì)算）；⑥中隔墻及牛腿澆筑：鋼筋若干、60m3C40混凝土（以每澆筑30m 作為一個(gè)施工段，每5 天一個(gè)循環(huán)）。

3.3 材料運(yùn)輸方式分析

1）工作井處垂直運(yùn)輸：采用60t龍門起重機(jī)，垂直運(yùn)輸10min/次，一天運(yùn)輸極限為144 次。

2）隧道內(nèi)部水平運(yùn)輸：采用載重60t 無軌膠輪車，膠輪車滿載速度10km/h。中隔墻施工以前隧道內(nèi)采用單線運(yùn)輸方式，主要運(yùn)輸盾構(gòu)施工材料（在盾構(gòu)掘進(jìn)材料吊裝期間屬運(yùn)輸空檔期，可運(yùn)輸同步施工材料）。中隔墻施工完成段采用雙線運(yùn)輸方式，左側(cè)為盾構(gòu)施工專用運(yùn)輸通道，右側(cè)為同步施工專用運(yùn)輸通道，同時(shí)在中繼泵處采用跳倉方式，理論上兩條運(yùn)輸通道可互不干擾。運(yùn)輸方式如圖3、圖4 所示。

圖3 洞內(nèi)運(yùn)輸方式（中隔墻未施工段）

圖4 洞內(nèi)運(yùn)輸方式（中隔墻施工完成段）

3.4 洞內(nèi)運(yùn)輸計(jì)劃

隧道內(nèi)兩條專用運(yùn)輸通道理論上可做到互不干擾，取膠輪車載重平均行駛速度為10km/h，按2km 運(yùn)輸距離、6 環(huán)/天推進(jìn)速度計(jì)算，對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及盾構(gòu)推進(jìn)材料運(yùn)輸時(shí)間進(jìn)行概算，口型件兩側(cè)回填施工段為運(yùn)輸壓力最大段，優(yōu)先運(yùn)輸盾構(gòu)掘進(jìn)材料，空閑時(shí)段進(jìn)行回填施工（掘進(jìn)2.5天，運(yùn)輸掘進(jìn)材料耗時(shí)40.25h，回填施工耗時(shí)14.6h，自由時(shí)差3.75h）。

盾構(gòu)掘進(jìn)階段洞內(nèi)交通采用編組運(yùn)行的方式進(jìn)行，施工前期區(qū)間內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工用材料利用管片和口型件運(yùn)輸車輛運(yùn)入洞內(nèi)。當(dāng)區(qū)間掘進(jìn)至一定長(zhǎng)度后，在洞內(nèi)設(shè)置同步施工材料堆放場(chǎng)，并利用小型叉車作為材料倒運(yùn)工具，從而保證同步施工不影響到盾構(gòu)正常掘進(jìn)。

混凝土澆筑采用水泥罐車，水泥罐車可實(shí)現(xiàn)洞內(nèi)調(diào)頭，施工中根據(jù)不同工序?qū)Χ磧?nèi)運(yùn)輸及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

4 施工流程

4.1 預(yù)制口型件施工

口型件采用預(yù)制加工，與管片一起運(yùn)至洞內(nèi)，利用盾構(gòu)機(jī)上特制的口型件吊機(jī)完成起吊及安裝，如圖5 所示。口型件的安裝伴隨盾構(gòu)掘進(jìn)、管片拼裝同步進(jìn)行，預(yù)制口型件拼裝完成后，口型件節(jié)段之間的環(huán)縫內(nèi)外嵌縫槽采用防火密封膠填塞密實(shí)，并在底部預(yù)留的注漿孔進(jìn)行水泥漿壓注，填充口型件底部與管片間隙。

圖5 預(yù)制口型件安裝示意圖

由于口型件為預(yù)制構(gòu)件，曲線段將不可避免地發(fā)生錯(cuò)臺(tái)、拼縫等問題。平、豎曲線段，中箱涵拼裝時(shí)，可通過在中箱涵縱向連接處設(shè)置橡膠墊的方式調(diào)整間隙，以實(shí)現(xiàn)中箱涵對(duì)曲線半徑的擬合。

4.2 口型件兩側(cè)回填

1）鋼筋鑿出 預(yù)制口型件采用C40 混凝土?？谛图蓚?cè)底部、頂部分別預(yù)埋一排?12 鋼筋，施工前將兩側(cè)預(yù)埋鋼筋鑿出扳直。

2）基面清理 口型件兩側(cè)回填施工時(shí)，為保證填充混凝土的施工質(zhì)量，施工前首先將管片表面的雜物清理干凈。由于口型件兩側(cè)混凝土填充后造成口型件頂面以下的管片隱蔽，故在口型件兩側(cè)混凝土填充前應(yīng)對(duì)如下項(xiàng)目進(jìn)行專項(xiàng)檢查，并做相應(yīng)記錄：管片螺栓的緊固情況、拼裝完成的管片表面損壞或者裂縫情況、管片表面存在的滲漏水情況。對(duì)于存在問題情況及時(shí)進(jìn)行處理后，方可允許進(jìn)行混凝土填充施工。

3）控制點(diǎn)放樣 在管片側(cè)壁上放樣混凝土澆筑的控制標(biāo)高，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，口型件兩側(cè)回填施工縫、變形縫應(yīng)避開管片接縫，垂直施工縫宜于變形縫相結(jié)合，同時(shí)施工過程中利用管片拼縫確定施工里程。

4）模板安裝固定 為方便施工，采用預(yù)加工好的定型模板作為堵頭模板，在管片和口型件之間固定。

5）混凝土澆筑 混凝土澆筑采用混凝土罐車自卸。每環(huán)混凝土需求約10.1m3。施工中應(yīng)加強(qiáng)振搗，保證混凝土澆筑密實(shí)，無漏振現(xiàn)象。澆筑完成后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，防止混凝土產(chǎn)生開裂，盡快提高強(qiáng)度。

4.3 現(xiàn)澆牛腿施工

煙道板牛腿施工采用C40 現(xiàn)澆工藝，利用特制模板臺(tái)車，模板在混凝土澆筑完成后不拆除。

1）架體搭設(shè) 采用直徑48mm、壁厚3.25mm盤扣架搭設(shè)，間距1.5m，步距1（1 道）/1.5m（兩道），斜拉桿隔一間距布置。牛腿鑿毛、植筋臺(tái)車如圖6 所示，架體底部隔一間距布置4 組底托與3 組萬向輪。牛腿澆筑臺(tái)車如圖7 所示，架體底部使用200×200H 型鋼連接成整體，底部設(shè)置8組萬向輪及8 組雙排底托，每個(gè)牛腿澆筑臺(tái)車同時(shí)配備6 組5t 千斤頂。

圖6 牛腿鑿毛、植筋臺(tái)車

圖7 牛腿澆筑臺(tái)車

2）混凝土面鑿毛及植筋 牛腿處管片混凝土利用人工鑿成毛面，然后對(duì)管片進(jìn)行植筋，植筋完成后將表面的雜物清理干凈。為了避免植筋孔破壞管片的防水材料導(dǎo)致管片漏水，施工時(shí)采用鋼筋探測(cè)儀，精準(zhǔn)地確定每個(gè)植筋孔位置的鋼筋走向，避免廢孔。

3）控制點(diǎn)放樣 在管片上放樣混凝土澆筑的控制標(biāo)高，根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)置施工縫，利用管片拼縫確定施工里程。

4）鋼筋綁扎、焊接 根據(jù)圖紙要求，鋼筋原材運(yùn)入洞內(nèi)后現(xiàn)場(chǎng)綁扎、焊接成型，確保其保護(hù)層滿足要求。鋼筋嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙施工。

5）混凝土澆筑 牛腿混凝土澆筑前，做好封堵保護(hù)措施?；炷翝仓捎靡苿?dòng)泵車進(jìn)行澆筑。每20m 混凝土需求約9m3，混凝土罐車從工作井運(yùn)至工作面進(jìn)行澆筑，使用插入式振搗器振搗密實(shí)，由施工縫方向向另一側(cè)進(jìn)行澆筑。

4.4 預(yù)制煙道板拼裝

待牛腿達(dá)到強(qiáng)度后，將預(yù)制煙道板安裝到現(xiàn)澆牛腿上。預(yù)制煙道板使用DCY 型60t 膠輪車運(yùn)輸，13.5t 特制叉車進(jìn)行拼裝。煙道板拼裝期間叉車與隧道通風(fēng)筒相干涉，拼裝前應(yīng)做好風(fēng)機(jī)關(guān)閉、風(fēng)筒保護(hù)等工作。施工流程：預(yù)制煙道板進(jìn)場(chǎng)→吊裝下井→測(cè)量放樣及拼裝標(biāo)識(shí)→運(yùn)輸至拼裝位置→風(fēng)機(jī)關(guān)閉→風(fēng)筒保護(hù)→氯丁橡膠板鋪設(shè)→拼裝→風(fēng)機(jī)開啟。

1）拼裝準(zhǔn)備：使用紅外線水平儀定位出隧道中線，作為煙道板安裝作業(yè)的指示標(biāo)志，煙道板運(yùn)輸至指定位置后關(guān)閉煙道板頂部隧道風(fēng)筒，進(jìn)行相應(yīng)保護(hù)，安裝前應(yīng)在煙道板底部鋪設(shè)好氯丁橡膠板。

2）試吊：使用叉車將煙道板插起后，保持煙道板離地200～300mm 懸停，確認(rèn)叉車穩(wěn)定，煙道板固定牢固后，方可繼續(xù)起吊。

3）抬升：將煙道板長(zhǎng)邊方向平行于隧道方向進(jìn)行抬升，當(dāng)煙道板底面抬升至牛腿頂面以上時(shí)，開始緩慢調(diào)整叉車方向，將煙道板調(diào)整至垂直隧道軸線方向。

4）完成拼裝：緩慢向前開動(dòng)叉車使煙道板靠近拼縫位置，將位置調(diào)整完成后下放煙道板。

5）拼裝完成后及時(shí)開啟隧道通風(fēng)，澆筑邊角，并進(jìn)行接縫處理。煙道板安裝完畢，重復(fù)工序，進(jìn)行下一塊煙道板的安裝。

4.5 中隔墻澆筑

隧道為單洞雙線區(qū)間，內(nèi)部設(shè)置300mm 厚C40 混凝土隔墻，利用特質(zhì)模板臺(tái)車進(jìn)行現(xiàn)澆。

1）模板臺(tái)車就位 中線及標(biāo)高控制：在臺(tái)車就位前，定出軌道中線，墻腳頂面就位標(biāo)高及拱頂中線、標(biāo)高，以便于控制臺(tái)車就位按設(shè)計(jì)進(jìn)行。臺(tái)車行走到位后，調(diào)節(jié)液壓油缸使臺(tái)車上升及邊板外移到就位位置后，再將各部位千斤旋出撐緊，完成臺(tái)車就位工作。臺(tái)車就位后對(duì)中線、標(biāo)高、凈空尺寸進(jìn)行檢查驗(yàn)收，符合設(shè)計(jì)要求后方能澆注混凝土。

2）混凝土面鑿毛及清理 口型件上預(yù)留的鋼筋接駁器也要在主筋安裝前利用人工鑿出，然后將表面清理干凈，將鋼筋與鋼筋接駁器連接。

3）鋼筋綁扎、焊接 根據(jù)圖紙要求，鋼筋原材運(yùn)入洞內(nèi)后現(xiàn)場(chǎng)綁扎、焊接成型，確保其保護(hù)層滿足要求。中隔墻主筋通過接駁器底部鏈接口型件，頂部鏈接煙道板。

4）混凝土凝土澆筑 中隔墻混凝土澆筑前，做好封堵保護(hù)措施?；炷猎诠ぷ骶谟傻孛娣胖辆拢霉捃囘\(yùn)至工作面，采用移動(dòng)泵車進(jìn)行澆筑。墻體混凝土由煙道板上部進(jìn)行澆筑，通過在煙道板上預(yù)留施工孔將泵管連接至煙道板上方，通過煙道板中間預(yù)留的澆筑孔將混凝土灌注入中隔墻，澆筑孔兼振搗孔。澆筑完成后應(yīng)做好養(yǎng)護(hù)工作及對(duì)拉螺栓孔的封堵工作。

4.6 現(xiàn)澆車道板

1）車道板施工與盾構(gòu)掘進(jìn)及其他內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工同步進(jìn)行（圖8）。

圖8 現(xiàn)澆煙道板施工組織示意圖

2）考慮中繼泵位置和中繼泵之間錯(cuò)車通道位置，部分中隔墻在盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)暫不施工。車道板在已施工完成的中隔墻范圍內(nèi)進(jìn)行，所以車道板為分段澆筑，且每段澆筑約為300 環(huán)左右。

3）考慮隧道內(nèi)車輛運(yùn)輸，車道板澆筑左右側(cè)側(cè)分開澆筑，優(yōu)先澆筑右側(cè)，待右側(cè)車道板達(dá)到強(qiáng)度，具備行車條件時(shí)，右側(cè)為車輛運(yùn)輸通行道路，同時(shí)開始澆筑左側(cè)區(qū)域車道板。

4）單側(cè)澆筑時(shí)采用中間向兩側(cè)的澆筑方式，每次澆筑100 環(huán)（200m），前后兩側(cè)各配置2 輛混凝土運(yùn)輸車進(jìn)行供料，前后兩側(cè)同時(shí)澆筑，有效提高澆筑效率。

5 結(jié)語

盾構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與盾構(gòu)掘進(jìn)同步施工雖然工序繁多，組織困難，但其能有效提高施工效率，內(nèi)部結(jié)構(gòu)與盾構(gòu)掘進(jìn)同步施工已成為盾構(gòu)法隧道施工的趨勢(shì)。本工程通過對(duì)內(nèi)部施工工序的組織和施工工藝的改良以及對(duì)運(yùn)輸方式的選擇，有效解決多工序施工問題，能夠保障正常掘進(jìn)施工中，同步安裝工程的安全有序進(jìn)行，提高施工效率，保障施工工期。