帶有聯(lián)絡(luò)通道的盾構(gòu)始發(fā)技術(shù)研究

梁澤宇

摘 要：本文介紹的某地鐵暗挖區(qū)間盾構(gòu)機(jī)由工作井進(jìn)行始發(fā)施工。其中一個區(qū)間工作井位于小半徑曲線上，工作井兩側(cè)分別進(jìn)行暗挖與盾構(gòu)施工；另一工作井位于直線上，左右線分別進(jìn)行盾構(gòu)始發(fā)、接收施工。文中通過巧妙的設(shè)計聯(lián)絡(luò)通道實現(xiàn)了盾構(gòu)機(jī)整體始發(fā)、快速施工目的，整體方案安全可靠、布局合理，利用聯(lián)絡(luò)通道實現(xiàn)了左右線的資源調(diào)配，最大化的發(fā)揮工作井的作用。

關(guān)鍵詞：聯(lián)絡(luò)通道；盾構(gòu)始發(fā)；小曲線；橫向、斜向；反力架

1 前言

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速增長，地下鐵道建設(shè)開始進(jìn)入大發(fā)展時期。多數(shù)大城市正在建設(shè)和籌建自己的軌道交通，盾構(gòu)施工法因自身安全快速的優(yōu)勢，在區(qū)間隧道施工中所占比例不斷增加。在有限的環(huán)境空間內(nèi)，如何確保施工區(qū)域既有結(jié)構(gòu)物等重要設(shè)施的安全，又能安全快速完成下井始發(fā)及接收吊出施工任務(wù)，已經(jīng)成為工程界和學(xué)術(shù)界關(guān)注的重點(diǎn)和迫在眉睫的任務(wù)。國內(nèi)盾構(gòu)施工多數(shù)采用盾構(gòu)由車站進(jìn)行始發(fā)或由工作井進(jìn)行始發(fā)兩種方案，很多城市在盾構(gòu)由工作井進(jìn)行始發(fā)設(shè)計時，因場地空間受限不得不設(shè)計分體始發(fā)，如此設(shè)計給施工增加較大的難度和成本，且施工效率低、安全性差。本文通過橫向、斜向的區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道設(shè)計成功解決了地上空間不足難題，實現(xiàn)了整體始發(fā)。在通道內(nèi)設(shè)計道岔、龍門吊等設(shè)施實現(xiàn)了左右線區(qū)間的有效連接，大大提高施工效率。

2 工程基本概況

某標(biāo)段區(qū)間包含兩個盾構(gòu)始發(fā)井，其一為區(qū)間風(fēng)井，其二為盾構(gòu)工作井。

區(qū)間風(fēng)井（兼作盾構(gòu)始發(fā)井）位于居民區(qū)內(nèi)，風(fēng)井設(shè)計尺寸為長×寬=21m×21m。向大里程方向為盾構(gòu)區(qū)間施工，小里程方向為暗挖施工，風(fēng)井處在R=400m半徑上。在此進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)施工整體始發(fā)，既有盾構(gòu)機(jī)全部下井所需的后配套隧道開挖長度要求，又要保證盾構(gòu)機(jī)始發(fā)后隧道軸線符合偏差要求，而且由于盾構(gòu)機(jī)臺車長度問題，要保證盾構(gòu)機(jī)始發(fā)時，由于轉(zhuǎn)彎造成的臺車穿過反力架的輪廓尺寸問題，避免臺車無法穿過反力架洞徑。在保證盾構(gòu)施工的同時，如何協(xié)調(diào)與暗挖施工的交叉作業(yè)，也是施工中需要考慮的問題。

盾構(gòu)井工作井位于主干道上，兼顧兩臺盾構(gòu)機(jī)始發(fā)、接收施工任務(wù)。豎井尺寸長×寬=20.5m×21m，井深35m。豎井為圍護(hù)樁結(jié)構(gòu)，砼圍檁+砼斜支撐支護(hù)體系，因此井為臨時施工井，竣工后需回填，故不設(shè)井內(nèi)襯砼結(jié)構(gòu)。由于豎井較深，盾構(gòu)機(jī)分體始發(fā)費(fèi)用花費(fèi)較大，故豎井向小里程方向左右線各進(jìn)行了70m的暗挖施工，確保盾構(gòu)機(jī)整體始發(fā)。

3 整體施工思路及工藝原理

3.1 整體思路

本工程采用盾構(gòu)機(jī)整體始發(fā)方案，掘進(jìn)反方向先進(jìn)行一定長度的礦山法暗挖區(qū)間施工。根據(jù)工期需要，礦山法暗挖區(qū)間長度以滿足整體始發(fā)最短長度為宜。考慮出渣時左右線渣土的倒運(yùn)方式，并盡量做到簡單、高效問題。在左右線暗挖區(qū)間處設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道，用于盾構(gòu)機(jī)始發(fā)出渣。左右線區(qū)間聯(lián)絡(luò)出渣可采用電瓶軌道車或設(shè)置龍門吊形式。同時由于春柳盾構(gòu)始發(fā)井為始發(fā)裸井，豎井無底板、二襯結(jié)構(gòu)，且掘進(jìn)洞口為硬質(zhì)巖層，掘進(jìn)反力較大。盾構(gòu)始發(fā)時，需對豎井底板，盾構(gòu)反力架的加固方式做專項設(shè)計，避免盾構(gòu)始發(fā)反力過大，反力支撐體系形變。

3.2 工藝原理

本文介紹3臺盾構(gòu)機(jī)在兩個始發(fā)井內(nèi)始發(fā)。其中一臺盾構(gòu)機(jī)在區(qū)間風(fēng)機(jī)房內(nèi)始發(fā)（位于劉家橋小區(qū)），區(qū)間風(fēng)機(jī)房大里程端為盾構(gòu)施工區(qū)間，小里程端為礦山法施工隧道區(qū)間，風(fēng)機(jī)房兼作暗挖施工通道。始發(fā)前區(qū)間左右線于掘進(jìn)反方向進(jìn)行礦山法隧道施工，并設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道。通道內(nèi)布置軌道滿足電瓶車運(yùn)輸要求，因本區(qū)間隧道線間距9m（凈距3m），故需設(shè)置45°斜向聯(lián)絡(luò)通道。最后，盾構(gòu)機(jī)及后配套臺車整體吊裝下井，按照割線始發(fā)方案計算掘進(jìn)角度，出洞掘進(jìn)施工；同理，另兩臺盾構(gòu)機(jī)于始發(fā)工作井內(nèi)始發(fā)，因始發(fā)工作井無暗挖施工任務(wù)，故掘進(jìn)反方向采用礦山法施工隧道長度僅需滿足整機(jī)下井長度即可，區(qū)間隧道線間距13m（凈距7m），故需設(shè)置90°橫向聯(lián)絡(luò)通道。并于聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)設(shè)置小型龍門吊（10t）完成盾構(gòu)掘進(jìn)出渣及材料運(yùn)輸。

4 工藝流程

盾構(gòu)機(jī)始發(fā)施工步驟：始發(fā)井井身施工→井下聯(lián)絡(luò)通道開挖→通道內(nèi)軌道或龍門吊設(shè)計盾構(gòu)始發(fā)準(zhǔn)備工作→洞口破除→始發(fā)架、反力架安裝→盾構(gòu)機(jī)下井組裝→洞口防水處理→始發(fā)掘進(jìn)；

5 操作要點(diǎn)

5.1 斜向聯(lián)絡(luò)通道設(shè)計

考慮施工效率，盾構(gòu)整體始發(fā)方案仍然采用電瓶車正常出渣，為使電瓶車能夠順利在礦山法隧道左右線穿插行駛，于劉家橋盾構(gòu)井暗挖區(qū)間設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道一處，并根據(jù)電瓶車設(shè)計參數(shù)對聯(lián)絡(luò)通道進(jìn)行專項尺寸設(shè)計，使之滿足轉(zhuǎn)彎行駛要求。

考慮盾構(gòu)機(jī)整機(jī)長度85m，風(fēng)井長度20m，聯(lián)絡(luò)通道設(shè)置后需滿足電瓶車牽引1個渣斗能夠通過聯(lián)絡(luò)通道在左右線間自由穿行，同時區(qū)間內(nèi)需預(yù)留一列電瓶車供暗挖施工運(yùn)輸使用，聯(lián)絡(luò)通道處可進(jìn)行裝載機(jī)裝渣（裝渣斗中）。故聯(lián)絡(luò)通道需設(shè)置在距離井口110m處，根據(jù)聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)設(shè)置道岔需要，聯(lián)絡(luò)通道與隧道交角為45°，聯(lián)絡(luò)通道高*寬=5m*5m。具體如下圖所示：

5.2 聯(lián)絡(luò)通道設(shè)計

后配套暗挖設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道尺寸需要考慮盾構(gòu)機(jī)左右線倒渣時，安裝的起吊設(shè)備，預(yù)留出足夠的高度，方便電瓶車上料斗的吊運(yùn)，同時由于聯(lián)絡(luò)通道尺寸狹小，始發(fā)階段的倒渣需設(shè)計專門小渣斗運(yùn)輸。

以左線盾構(gòu)始發(fā)為例，盾構(gòu)始發(fā)時，首先通過電瓶車拖帶上小渣斗，將渣土運(yùn)輸至聯(lián)絡(luò)通道，然后通過聯(lián)絡(luò)通道提升龍門吊將渣斗倒運(yùn)至右線電瓶車，再通過右線電瓶車運(yùn)輸至豎井，通過井口40t龍門井架升井出渣，整個過程基本通過機(jī)械及設(shè)備完成，有效的提高了始發(fā)效率，盾構(gòu)始發(fā)速度得到了保證。具體如下圖所示：

5.3 盾構(gòu)始發(fā)反力架設(shè)計及施工要點(diǎn)

盾構(gòu)豎井始發(fā)準(zhǔn)備工作，主要包括底板的預(yù)埋基礎(chǔ)和預(yù)埋件安裝以及反力系統(tǒng)安裝。由于春柳盾構(gòu)井為裸井（無砼內(nèi)襯結(jié)構(gòu)），始發(fā)階段必須確保豎井結(jié)構(gòu)安全。豎井的底板預(yù)埋系統(tǒng)主要通過澆筑混凝土基礎(chǔ)，埋設(shè)預(yù)埋鋼板來達(dá)到底板的穩(wěn)定，而反力系統(tǒng)將通過鋼管支撐與預(yù)埋基礎(chǔ)以及豎井圍護(hù)樁整體的連接受力，達(dá)到盾構(gòu)始發(fā)的整體穩(wěn)定。具體做法為：通過鋼管支撐反力架的中部和底部，并將反力架和豎井圍護(hù)樁通過鋼管進(jìn)行水平支撐，達(dá)到反力架的整體穩(wěn)定，避免反力過大造成反力架拔起或位移。

6 結(jié)論

在區(qū)間風(fēng)井進(jìn)行的盾構(gòu)整體始發(fā)，通過礦山法暗挖區(qū)間、區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道有效利用，將原分體始發(fā)變更為整體始發(fā)方案，實現(xiàn)了電瓶車牽引大斗出渣。并滿足礦山法暗挖區(qū)間與盾構(gòu)區(qū)間施工，共用一井平行作業(yè)，本方案成功解決了分體始發(fā)所遇場地受限、冬季施工等多項難題；在始發(fā)工作井進(jìn)行的兩次盾構(gòu)整體始發(fā)，區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)部設(shè)置10t電動葫蘆方案，實現(xiàn)整體始發(fā)。盾構(gòu)機(jī)在暗挖車站橫通道內(nèi)平移接收方案，減少盾構(gòu)機(jī)螺旋輸送機(jī)拆解、運(yùn)輸、吊出費(fèi)用。以上方案設(shè)計節(jié)約大量工程成本和工期，方案設(shè)計值得類似工程推廣借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]王夢恕.地下工程淺埋暗挖技術(shù)通論[M].安徽教育出版社，2004.

[2]王成主編.隧道工程[M].人民交通出版社，2004.

[3]吳能深主編.地下工程結(jié)構(gòu)[M].武漢理工大學(xué)出版社，2009.

（作者單位：中鐵建大橋工程局集團(tuán)第一工程有限公司）