地鐵聯(lián)絡(luò)通道機(jī)械法技術(shù)研究

文斯翔

（中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司華南分公司，廣東深圳 518000）

0 引言

聯(lián)絡(luò)通道施工作為城市軌道交通建設(shè)工程中不可缺少的一項(xiàng)環(huán)節(jié)。在軌道交通項(xiàng)目開展的階段中，由于地下開挖作業(yè)的施工環(huán)境比較特殊，難免會(huì)出現(xiàn)一定的風(fēng)險(xiǎn)問題，因此為了能夠全面提高地下空間的施工水平和強(qiáng)化安全性。本文對(duì)地鐵聯(lián)絡(luò)通道機(jī)械法技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行探究，明確技術(shù)的工藝流程，從而為項(xiàng)目的實(shí)施奠定基礎(chǔ)。

1 工程概況

某地鐵工程項(xiàng)目最小半徑為450m，其中坡度值為20‰，隧道左線與右線的間距為12.0～21.1m，隧道埋設(shè)范圍在8.81～18.25m 左右。通過現(xiàn)場(chǎng)勘查分析，該隧道地質(zhì)結(jié)構(gòu)以粉砂和淤泥質(zhì)粉土居多，且地質(zhì)條件較差，整體結(jié)構(gòu)滲水性較強(qiáng)、穩(wěn)定性差，綜合考慮后采用聯(lián)絡(luò)通道技術(shù)進(jìn)行施工。

2 方案實(shí)施

2.1 準(zhǔn)備工作

2.1.1 正線隧道管片拼裝

在該隧道項(xiàng)目建設(shè)的聯(lián)絡(luò)洞口部位，總計(jì)需要布置3 環(huán)直徑φ6200mm、寬度1500mm 的復(fù)合管片，洞口部位設(shè)置6 塊管片。

2.1.2 復(fù)合管片防水

（1）針對(duì)管片結(jié)構(gòu)位置的混凝土部位，需要設(shè)置遇水膨脹條，并且粘貼三元乙丙橡膠，從而可以保持每個(gè)結(jié)構(gòu)的獨(dú)立設(shè)置。

（2）環(huán)縫和縱縫在設(shè)置過程中，由于需設(shè)置兩個(gè)結(jié)構(gòu)，所以這造成結(jié)構(gòu)的整體性不足，且在現(xiàn)場(chǎng)拼裝環(huán)節(jié)將會(huì)導(dǎo)致脫落情況的發(fā)生。為了能夠提高結(jié)構(gòu)的防水效果，粘貼遇水膨脹條的方法應(yīng)用比較廣泛。

（3）在豎向上方位置安裝遇水膨脹條，避免在焊接階段由于熱量過高引起結(jié)構(gòu)損壞問題[1]。

2.1.3 隧道內(nèi)布置

（1）要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的物料以及臺(tái)車的運(yùn)輸加強(qiáng)控制，一般不會(huì)在聯(lián)絡(luò)隧道上單獨(dú)設(shè)置鋼軌，電瓶車與臺(tái)車運(yùn)行采用寬度900mm 的軌道，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的需要進(jìn)行軌道間距的調(diào)節(jié)，做好軌枕的加固處理，確保誤差參數(shù)在合理范圍內(nèi)。

（2）鋪設(shè)人行通道：通過設(shè)置通行軌道，走道板設(shè)置在雙軌中間部位，兩側(cè)要設(shè)置行人避讓平臺(tái)，從而達(dá)到運(yùn)行安全性標(biāo)準(zhǔn)。

（3）上下水的管道安裝極為重要，給水、排水管道主要是通過預(yù)留水道的形式，而不需要格外設(shè)置，也不會(huì)將水管布置在軌道兩側(cè)；可以根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行壓力的需要設(shè)置增壓泵。

（4）電纜鋪設(shè)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的要求進(jìn)行布置，并預(yù)留10kV 高壓電，同時(shí)要有高壓接口設(shè)置，且照明系統(tǒng)的亮度和容量都需要符合工程施工要求[2]。

2.1.4 洞門及正線隧道微加固

（1）洞門部位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)注漿加固施工，確保結(jié)構(gòu)整體性合格。

（2）嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行水泥漿材料配比，加強(qiáng)水灰比參數(shù)設(shè)定和控制。

（3）管片前后5～10 環(huán)進(jìn)行二次注漿，完成后及時(shí)封閉注漿孔，預(yù)防出現(xiàn)滲漏。

2.2 套筒始發(fā)

2.2.1 管片焊接

焊接作業(yè)前應(yīng)用角磨機(jī)打磨處理，環(huán)縫和縱縫都需符合現(xiàn)場(chǎng)施工要求，同時(shí)將其設(shè)置為坡口的形式，深度為2cm。洞門鋼環(huán)采用焊接的方式連接，組合形成整體結(jié)構(gòu)，使之受力條件良好，在固定完成之后拆除螺栓與吊裝孔，以具備較高的穩(wěn)定性[3]。

2.2.2 套筒后端安裝“導(dǎo)向塊”

導(dǎo)向塊直接焊接到套筒的底部位置，并且前后距離為1m，水平距離為1.2m。

2.2.3 臺(tái)車組裝及運(yùn)輸

現(xiàn)場(chǎng)頂管施工作業(yè)需要5 輛臺(tái)車。

2.2.4 套筒安裝

（1）3 號(hào)底座需要對(duì)下部固定處理，確保符合穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。

（2）地面以上完成3 道盾尾刷的焊接與油脂涂抹，確保潤(rùn)滑性合格，且具備飽滿度和密實(shí)度的要求。

（3）使用設(shè)備直接吊入鋼套筒內(nèi)，對(duì)于主機(jī)的工作情況進(jìn)行檢查；檢查符合要求之后，開始把鋼套筒和主機(jī)吊裝的3 號(hào)臺(tái)連接，組合技術(shù)后進(jìn)行檢查，確保套筒定位精度合格。

（4）應(yīng)用電瓶車把3 號(hào)臺(tái)車移動(dòng)到現(xiàn)場(chǎng)施工的部位上[4]。

（5）根據(jù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，使用千斤頂移動(dòng)套筒和主機(jī)結(jié)構(gòu)，同時(shí)套筒前部工裝和洞門環(huán)的位置精度合格，且高程數(shù)據(jù)精度達(dá)標(biāo)。

（6）套筒和洞門鋼圈采取焊接方式連接，組合成為封閉結(jié)構(gòu)，聯(lián)絡(luò)部位的掘進(jìn)機(jī)運(yùn)行需符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2.5 始發(fā)套筒保壓

在該環(huán)節(jié)的施工過程中，應(yīng)做好鋼套筒密封性的控制，主要是應(yīng)用膨潤(rùn)土進(jìn)行內(nèi)部處理，這時(shí)應(yīng)該關(guān)閉閘門結(jié)構(gòu)，并且進(jìn)行土倉(cāng)壓力的檢測(cè)控制，確保該壓力在1.0bar 左右。達(dá)到初始?jí)毫Φ囊笾?，開始進(jìn)行鋼套筒尾刷的密封性檢測(cè)，并且壓力增加到1.5bar，沒有發(fā)生滲漏情況，連續(xù)處理5min，且壓力下降不超過0.1bar，說明焊接以及盾尾的密封性完全符合標(biāo)準(zhǔn)，即可進(jìn)行始發(fā)作業(yè)。

2.3 掘進(jìn)過程

2.3.1 管片運(yùn)輸

（1）在正線隧道運(yùn)輸時(shí)，應(yīng)用4 號(hào)臺(tái)車，聯(lián)絡(luò)通道應(yīng)用單梁運(yùn)輸?shù)? 號(hào)臺(tái)車盾尾支撐體系預(yù)留縫隙內(nèi)。

（2）聯(lián)絡(luò)隧道施工結(jié)束后，應(yīng)用軌道小車運(yùn)輸。

（3）從單梁的部位直接運(yùn)輸?shù)焦芷惭b施工部位，通過人工輔助方式避免發(fā)生傾覆。

2.3.2 削切管片

（1）掘進(jìn)機(jī)的工作行程為0～350mm，始發(fā)進(jìn)入刀磨穿管片的環(huán)節(jié)，并且確保刀盤和管片連接部位面積進(jìn)行改變，從小變大，加入泡沫劑達(dá)到潤(rùn)滑效果，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要進(jìn)行渣土改良處理，并且加入膨潤(rùn)土置換混凝土，從而達(dá)到良好出土效果。

（2）在現(xiàn)場(chǎng)掘進(jìn)過程中，接觸面不斷增大，要做好扭矩參數(shù)的調(diào)整控制，還要注入膨潤(rùn)土取代混凝土，從而達(dá)到出土正常化的效果。

（3）隨著掘進(jìn)的不斷深入，會(huì)存在直接脫離管片的情況，這個(gè)環(huán)節(jié)存在的推力比較大，要及時(shí)進(jìn)行改進(jìn)和調(diào)整。

2.3.3 掘進(jìn)參數(shù)控制

（1）參數(shù)、姿態(tài)控制

在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)操作環(huán)節(jié)，要做好土倉(cāng)壓力控制，推力不超過2000kN，速度為3050mm/min，扭矩小于600kN·m，現(xiàn)場(chǎng)掘進(jìn)施工按照水平間距進(jìn)行控制，將高程量的偏差控制在±10mm 以內(nèi)。

（2）姿態(tài)糾偏

現(xiàn)場(chǎng)盾構(gòu)方式施工中，做好油缸狀態(tài)的調(diào)節(jié)，及時(shí)糾偏處理，并且使用楔形環(huán)管片角度調(diào)節(jié)，制作糾偏曲線，控制在2mm/m 以內(nèi)[5]。

（3）土倉(cāng)建壓

頂管切削到洞口部位的混凝土發(fā)生破碎后，外部壓力傳輸?shù)戒撎淄仓?，以達(dá)到平衡要求，并且封閉套筒結(jié)構(gòu)，還要加入膨潤(rùn)土，以達(dá)到壓力的標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.4 渣土改良

刀盤前部的結(jié)構(gòu)應(yīng)該加入泡沫劑，確保渣土和易性處于合理范圍內(nèi)，坍落度控制在120～140mm 之間，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。值得注意的是切削管片作業(yè)中，需結(jié)合實(shí)際選擇應(yīng)用膨潤(rùn)土、泡沫劑等進(jìn)行渣土改良處理。一般漿液比例設(shè)定在1∶12，按照規(guī)定速度注入內(nèi)部，并且循環(huán)出渣作業(yè)，該環(huán)節(jié)要加強(qiáng)土量控制，避免給工程造成影響。

2.3.5 頂進(jìn)出泥

輸土泵安裝工作結(jié)束后，直接傳輸?shù)? 號(hào)臺(tái)車，并且使用渣土車進(jìn)行出土作業(yè)，在該環(huán)節(jié)頂進(jìn)速度和出泥量達(dá)到完全匹配的效果，并且落實(shí)壓力控制，符合工藝方案的要求。

2.3.6 頂進(jìn)糾偏

在頂進(jìn)的過程中，偏差量控制在±50mm 以內(nèi)，且要隨時(shí)關(guān)注頂進(jìn)工作姿態(tài)，做好油缸壓力的調(diào)整和控制，確保頂管機(jī)的工作姿態(tài)符合要求。如果現(xiàn)場(chǎng)檢查后發(fā)現(xiàn)頂進(jìn)效果不合格，要及時(shí)糾正，防止發(fā)生管節(jié)損壞、變形（施工現(xiàn)場(chǎng)圖見圖1）。

圖1 頂管掘進(jìn)示意圖（單位：mm）

2.4 套筒內(nèi)接收

2.4.1 準(zhǔn)備工作

（1）姿態(tài)復(fù)測(cè)

再次檢測(cè)頂進(jìn)姿態(tài)，并且及時(shí)糾正軸線偏差，還要確保接收門洞偏差、接收鋼套筒偏差都處于合理的范圍內(nèi)。

（2）接收裝置安裝

套筒前部按照要求和管片進(jìn)行焊接作業(yè)，穩(wěn)定連接后及時(shí)進(jìn)行體系的加載處理，并且落實(shí)外圈的固定處理。在現(xiàn)場(chǎng)加固施工中，應(yīng)用的材料是20#工字鋼，或者使用鋼板拼接形成，確保達(dá)到支撐的效果。

（3）鋼套筒填倉(cāng)

在持續(xù)作業(yè)下，刀盤和接收部位的管片間距處于500mm 時(shí)，要停止掘進(jìn)作業(yè)，并且進(jìn)行鋼套筒的填充處理，使用合格的砂漿材料，應(yīng)用擠壓泵進(jìn)行處理。

由專業(yè)的企業(yè)進(jìn)行砂漿材料的供應(yīng)，應(yīng)用汽車泵運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)施工區(qū)域內(nèi)，并且利用擠壓泵開展現(xiàn)場(chǎng)施工，逐步注入注漿孔內(nèi)，確保填充效果合格。鋼套筒進(jìn)行填倉(cāng)作業(yè)過程中，壓力控制極為重要，尤其是注漿壓力，必須符合工程要求。目前主要通過壓力泵注入膨潤(rùn)土漿液，要關(guān)注壓力參數(shù)，連續(xù)性保持60min壓力的恒定，并沒有任何滲漏問題，如果存在，要及時(shí)封堵處理。

2.4.2 削切管片

（1）嚴(yán)格控制頂進(jìn)作業(yè)行程，不會(huì)超出規(guī)定要求，且要保持緩慢的頂進(jìn)速度，逐步進(jìn)行洞門中的混凝土切削處理，工作速度為2mm/min，頂進(jìn)總力小于4000kN，逐步增大接觸面積，并做好盾構(gòu)機(jī)的調(diào)節(jié)工作，以免在頂進(jìn)施工中出現(xiàn)卡滯的情況。

（2）中心刀磨穿管片至刀盤時(shí)，與管片的接觸面積最大，這時(shí)要加強(qiáng)扭矩的控制，因?yàn)樵摥h(huán)節(jié)容易給地層造成較大擾動(dòng)，所以必須全面落實(shí)沉降量的觀測(cè)。

（3）刀盤與管片在接觸面積較大至盾構(gòu)機(jī)完全脫離管片，刀盤和套筒填充部位的接觸面積不斷增大。如果在出土?xí)r，存在一定阻力，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行土質(zhì)的改良處理。

2.4.3 停機(jī)位置確認(rèn)

最終停機(jī)位置的確定極為重要，該項(xiàng)目中根據(jù)疏散平臺(tái)和弧形鋼板焊接情況確定，始發(fā)端和接收端的管片出隧道在28～35cm 之間時(shí)為最佳，超過該區(qū)間容易給疏散平臺(tái)造成影響，而不足28cm 時(shí)，會(huì)造成鋼板焊接不合格，也會(huì)導(dǎo)致注漿質(zhì)量難以滿足標(biāo)準(zhǔn)。

2.4.4 套筒拆除

頂管機(jī)全部都行駛到鋼套筒的結(jié)構(gòu)內(nèi)，通過螺栓的方式減小土倉(cāng)壓力，經(jīng)過3～5h 工作后，發(fā)現(xiàn)整個(gè)土倉(cāng)壓力出現(xiàn)升高的情況，或者經(jīng)過分析判定土倉(cāng)閘門部位上洞口達(dá)到密封狀態(tài)。分析出水量的參數(shù)，如果超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該再次進(jìn)行注漿施工，保留注漿管，直到?jīng)]有水流出為止，這時(shí)才能進(jìn)行鋼套筒的拆除作業(yè)。鋼套筒拆除作業(yè)實(shí)施前，觀察土倉(cāng)壓力，并且利用套筒尾部進(jìn)行泄壓閥門的泄壓處理，以滿足拆除的標(biāo)準(zhǔn)要求，這些操作并不會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)的正常施工，從而達(dá)到安全性標(biāo)準(zhǔn)。

始發(fā)端拆除套筒的環(huán)節(jié)，與接收端是比較相似的，開始前要完成加固處理，確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性合格，且注漿之后應(yīng)該及時(shí)使用球閥進(jìn)行水量控制。如果水量還比較大，則繼續(xù)進(jìn)行注漿封閉處理，直到內(nèi)部沒有水流出的情況，即可進(jìn)行鋼套筒與預(yù)埋鋼環(huán)的分解處理，并且使用車輛清渣。

3 施工效果

現(xiàn)場(chǎng)施工人員加強(qiáng)聯(lián)絡(luò)通道施工環(huán)境分析，經(jīng)過全面技術(shù)考察，確?，F(xiàn)場(chǎng)施工的安全性，工期符合合同標(biāo)準(zhǔn)，且落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)施工各個(gè)環(huán)節(jié)的控制。項(xiàng)目部綜合分析之后確定應(yīng)用機(jī)械法聯(lián)絡(luò)通道施工方式，解決當(dāng)前存在的技術(shù)難題。以往應(yīng)用的冷凍法聯(lián)絡(luò)隧道施工工期為100～120d，而機(jī)械法聯(lián)絡(luò)通道方式只需30d 左右即可完成現(xiàn)場(chǎng)施工，可以節(jié)約工期2～3 個(gè)月，成本降低100 余萬元，在確保工程質(zhì)量、安全都達(dá)標(biāo)的情況下，聯(lián)絡(luò)通道施工工期大幅度縮短，從而為地鐵隧道項(xiàng)目如期交付使用提供基礎(chǔ)，進(jìn)而為企業(yè)帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

機(jī)械法聯(lián)絡(luò)通道技術(shù)的應(yīng)用，在城市軌道交通施工中占有優(yōu)勢(shì)，在鐵路和公路等區(qū)間聯(lián)絡(luò)隧道的施工中也有著非常明顯的優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)應(yīng)用前景非常廣闊。在本文中，以實(shí)際案例探討應(yīng)用機(jī)械法聯(lián)絡(luò)隧道施工技術(shù)，可以縮短項(xiàng)目建設(shè)工期，并可以保證現(xiàn)場(chǎng)施工順利進(jìn)行，也能消除沉降危害，從而獲得業(yè)主一致認(rèn)可，并在社會(huì)上獲得無數(shù)好評(píng)，同時(shí)給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益、信譽(yù)度和市場(chǎng)影響力，今后應(yīng)推廣應(yīng)用。