盾構(gòu)整體始發(fā)與分體始發(fā)工藝探討

陳麗芳

摘要：結(jié)合廈門(mén)地鐵1號(hào)線集誠(chéng)區(qū)間工程實(shí)例，對(duì)盾構(gòu)整體與分體不同始發(fā)方式的設(shè)備組織、生產(chǎn)工序以及存在問(wèn)題及對(duì)策方式進(jìn)行歸類分析，總結(jié)其特點(diǎn)，為類似盾構(gòu)施工選擇不同的始發(fā)技術(shù)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)施工;整體始發(fā);分體始發(fā);分析對(duì)策

中圖分類號(hào)：U231.3;U455.43

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674—3024（2019）06—0073—02

1 工程概況

廈門(mén)市軌道交通1號(hào)線一期工程集誠(chéng)區(qū)間隧道全長(zhǎng)1000.39m，線路出集美中心站后沿在建縱八路南北敷設(shè)，經(jīng)新洲路、下穿在建鐘樓后到達(dá)誠(chéng)毅廣場(chǎng)站。區(qū)間南端局部位于在建市民公園，北端位于縱八路下，為單一斷面，不含配線。沿線現(xiàn)狀為在建公園、在建高層房屋、下穿有新洲路共同溝、鐘樓。區(qū)間含1段平面曲線，曲線半徑450m，線間距約15m;縱斷面為“V”字坡，最大坡度25.5%o，隧道埋深范圍為9.6～31m。

軌道集團(tuán)為了規(guī)范參建單位建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，在安全、質(zhì)量、進(jìn)度、文明施工等方面打造“國(guó)際領(lǐng)先、國(guó)內(nèi)一流”品牌;甄選集誠(chéng)區(qū)間為首件區(qū)間;同時(shí)為了加快全線地鐵建設(shè)，在全線工籌會(huì)上明確5.20為集誠(chéng)區(qū)間始發(fā)節(jié)點(diǎn)時(shí)間。由于工期緊迫，如何在車站結(jié)構(gòu)未完成的情況下按節(jié)點(diǎn)工期始發(fā)、如何選擇合適的始發(fā)方案是本工程的重難點(diǎn)。

2 盾構(gòu)整體始發(fā)與分體始發(fā)方案對(duì)比分析

2.1 整體始發(fā)方案

整體始發(fā)是指盾構(gòu)機(jī)下井組裝后，將后配套臺(tái)車與盾構(gòu)機(jī)主體連接上后，一起出洞，出土由后方出土口進(jìn)行出土，連成整體一起始發(fā)掘進(jìn)方式。要達(dá)到整體始發(fā)條件，結(jié)構(gòu)底板及中板至少完成100m，頂板至少完成50m（如圖1所示）。

2.2 分體始發(fā)方案

分體始發(fā)是指在盾構(gòu)機(jī)始發(fā)井空間不足的情況下，先將盾構(gòu)機(jī)盾體和一部分主要的后配套臺(tái)車吊人到始發(fā)端，之后通過(guò)延長(zhǎng)管線將井下主機(jī)與地面臺(tái)車相連接，出土靠小土斗在螺旋輸送機(jī)出土口處出土運(yùn)輸，保證盾構(gòu)機(jī)正常掘進(jìn)的一種始發(fā)方式。當(dāng)盾構(gòu)隧道達(dá)到100m左右能使所有的后配套臺(tái)車放人的長(zhǎng)度后，恢復(fù)整機(jī)正常掘進(jìn)。在車站選擇分體始發(fā)，底板至少需要完成35m，中板及頂板完成17m（如圖2所示）。

2.3 整體始發(fā)與分體始發(fā)分析對(duì)比

通過(guò)盾構(gòu)始發(fā)與分體始發(fā)分析進(jìn)行對(duì)比，具體如表1所示：

3 集誠(chéng)區(qū)間始發(fā)方案選擇

集誠(chéng)區(qū)間是廈門(mén)地鐵施工的第一條盾構(gòu)隧道，建設(shè)單位要求第一臺(tái)盾構(gòu)盡早達(dá)到始發(fā)條件，為廈門(mén)地鐵盾構(gòu)在海陸交互復(fù)合地層首次掘進(jìn)參數(shù)適用范圍提供參考，并為后續(xù)的盾構(gòu)刀盤(pán)及刀具優(yōu)化、掘進(jìn)、注漿等提供技術(shù)指導(dǎo)。

3.1 始發(fā)方案選擇

結(jié)合誠(chéng)毅廣場(chǎng)站施工進(jìn)展，為了滿足建設(shè)單位的要求，綜合考慮工期安排，從經(jīng)濟(jì)效益和設(shè)備安全等方面綜合可慮，我們通過(guò)比選整體與分體方案，在保證安全、質(zhì)量、進(jìn)度及文明施工的前提下，如何在施工中確保安全不出事、質(zhì)量無(wú)缺陷、文明施工達(dá)到廈門(mén)市標(biāo)準(zhǔn)、成本效益可控、盡早完成盾構(gòu)始發(fā);經(jīng)過(guò)優(yōu)化我們甄選盾構(gòu)分析始發(fā)的方案，集誠(chéng)區(qū)間右線采用分體始發(fā)方案，左線采用整體始發(fā)方案。

3.2 集誠(chéng)區(qū)間右線分體始發(fā)

誠(chéng)毅廣場(chǎng)站車站主體工程尚未完工，能提供出的底板總長(zhǎng)度約為40m（端頭井13.5m、端頭井后部約為26.5m），中板和頂板長(zhǎng)度為6.5m，總長(zhǎng)度遠(yuǎn)低于CTE6450盾構(gòu)機(jī)整體長(zhǎng)度（85m），地鐵施工場(chǎng)地受到制約，盾構(gòu)機(jī)采用分體始發(fā)。主機(jī)下井后，設(shè)備橋、1—6#拖車根據(jù)場(chǎng)地條件依次放在地面上，負(fù)環(huán)管片采用半環(huán)拼裝，以方便后續(xù)施工垂直運(yùn)輸，管線依次，延長(zhǎng)，直至掘進(jìn)到63環(huán)時(shí)后配套拖車全部下井，實(shí)現(xiàn)正常掘進(jìn)。3.3集誠(chéng)區(qū)間左線整體始發(fā)

按照實(shí)施性施工組織設(shè)計(jì)的工期計(jì)劃，誠(chéng)毅廣場(chǎng)站左線在9月份達(dá)到整體始發(fā)條件，但受車站結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度影響（100m結(jié)構(gòu)未完成），考慮到盾構(gòu)租賃費(fèi)、工期等因素，我們通過(guò)優(yōu)化整體始發(fā)方案，采取在車站結(jié)構(gòu)尚未滿足的情況下，盾構(gòu)整體始發(fā)方案。

4 盾構(gòu)始發(fā)存在問(wèn)題及對(duì)策

4.1 分體始發(fā)出渣困難

集誠(chéng)區(qū)間左線始發(fā)時(shí)，誠(chéng)毅廣場(chǎng)站提供的工程作業(yè)面非常小，誠(chéng)毅廣場(chǎng)站提供出的作業(yè)面僅為6.5m，這給盾構(gòu)機(jī)出土和下材料帶來(lái)極大的不便。主機(jī)斷開(kāi)的分體始發(fā)沒(méi)有輸送帶，需要將渣斗運(yùn)輸至螺旋機(jī)出渣口下方直接接渣。

解決措施：主機(jī)下井后，設(shè)備橋、1—6#拖車根據(jù)場(chǎng)地條件依次放在地面上，負(fù)環(huán)管片采用半環(huán)拼裝，以方便后續(xù)施工垂直運(yùn)輸，管線依次延長(zhǎng)，直至掘進(jìn)到63環(huán)時(shí)后配套拖車全部下井，實(shí)現(xiàn)正常掘進(jìn)。前10環(huán)采用2.0方小土箱從鋼支撐中間出土，10環(huán)至63環(huán)編組運(yùn)輸電瓶車掛置一個(gè)平板車放置5.0方小土箱從負(fù)環(huán)上部的空隙處出土。采用16T龍門(mén)吊吊運(yùn)管片，另配備75T履帶吊吊運(yùn)渣土以提高施工效率。

4.2 分體始發(fā)管線延伸長(zhǎng)，施工費(fèi)用較高、移動(dòng)難度大

盾構(gòu)主機(jī)與設(shè)備橋之間使用延伸管線進(jìn)行連接，完成動(dòng)力、控制信號(hào)和耗材傳輸。延伸的管線長(zhǎng)度較大，費(fèi)用較高。本次分體始發(fā)共需要加接49根120米的延伸管線，這49根延伸管線種類繁多，且油管大多過(guò)于笨重而隧道內(nèi)又無(wú)機(jī)械設(shè)備可以利用，因而其布置、移動(dòng)較為困難。

解決措施：我部通過(guò)與廠家溝通，分體始發(fā)所需的延伸管線均采用向廠家租賃方式來(lái)降低成本。為了保證延伸管線利用效率，盾構(gòu)設(shè)備橋要盡量靠近始發(fā)井，液壓和流體管路將2寸以下的整理綁成一捆以便拖拉延伸，電氣線路綁成一捆，但是要與液壓流體管路分開(kāi)延伸，不能糾纏在一起。洞內(nèi)管線平行成列走直線，管路布置于上方，電線布置于下部，不能影響電瓶車正常運(yùn)行。盡可能將延伸管線規(guī)整布置在同一側(cè)掛在管片上減少施工干擾，

4.3 盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制難度大、注漿工序難度大

分體始發(fā)采用小土箱出土，每次推進(jìn)只能推進(jìn)4cm—12cm，這導(dǎo)致盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)節(jié)的時(shí)間過(guò)短，盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制難度大。盾構(gòu)同步注漿系統(tǒng)位于地面上，延伸管線過(guò)長(zhǎng)，易堵管，導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)同步注漿系統(tǒng)不能使用。

解決措施：嚴(yán)格控制始發(fā)臺(tái)、反力架和負(fù)環(huán)的安裝定位精度，確保盾構(gòu)始發(fā)姿態(tài)與設(shè)計(jì)線路基本重合;優(yōu)化盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)參數(shù)，適當(dāng)減慢推進(jìn)速度，為調(diào)節(jié)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)爭(zhēng)取時(shí)間。

因無(wú)同步注漿系統(tǒng)，需使用HJB—6雙缸注漿機(jī)設(shè)備及時(shí)進(jìn)行注漿作業(yè)，二次注漿設(shè)備可以布置于制作的托架小車上，勤洗管;加強(qiáng)對(duì)地面和隧道沉降監(jiān)測(cè)，及時(shí)反饋，優(yōu)化掘進(jìn)、注漿參數(shù)。

4.4 分體半環(huán)推進(jìn)難度大，管片易破裂

誠(chéng)毅廣場(chǎng)站車站主體還沒(méi)完成，預(yù)留出土口還沒(méi)完成，為了保證管片、材料下運(yùn)及渣土吊出，—10環(huán)～—3環(huán)采用半環(huán)拼裝;由于采用半環(huán)拼裝方式拼裝，上部推進(jìn)油缸沒(méi)法受力，盾構(gòu)推進(jìn)、管片拼裝難度較大，且管片易破裂。

解決措施：—10環(huán)～—2環(huán)推進(jìn)時(shí)，將上半圈7根油缸屏蔽;拼裝管片時(shí)采用B1、B2、B3，L1、L2、K塊的形式交替進(jìn)行;為防止管片破損，在管片凹榫面加貼傳力襯墊;在負(fù)2環(huán)上部用彎螺栓安裝半圓鋼環(huán)，并在其兩側(cè)各安裝兩根φ600mm的鋼支撐，用以將盾構(gòu)機(jī)推力傳至反力架。

4.5 盾構(gòu)機(jī)易發(fā)生側(cè)滾

盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反作用力矩，有可能使主機(jī)向相反的反向旋轉(zhuǎn)，從而造成盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)產(chǎn)生偏差。

解決措施：在中盾中部、盾尾中部?jī)蓚?cè)焊接防側(cè)滾擋塊，用以防止盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，控制左右兩組油缸推力，推進(jìn)過(guò)程中正反轉(zhuǎn)平衡使用。到達(dá)洞門(mén)密封前，及時(shí)將防側(cè)滾擋塊割除，避免損壞簾布橡膠板。

5 結(jié)束語(yǔ)

土壓平衡盾構(gòu)法施工有5個(gè)關(guān)鍵工序：隧道掘進(jìn)、管片拼裝、渣土吊運(yùn)、管片吊運(yùn)、同步注漿，5個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)緊緊相扣，共同影響盾構(gòu)生產(chǎn)效率。不同的始發(fā)方式會(huì)造成不同的生產(chǎn)工序組織特點(diǎn)。

經(jīng)過(guò)集誠(chéng)區(qū)間盾構(gòu)施工的實(shí)踐證明，針對(duì)類似工期緊、作業(yè)面小的盾構(gòu)隧道工程，根據(jù)實(shí)際條件選擇合適的始發(fā)方式，不但滿足了業(yè)主對(duì)項(xiàng)目工期的要求，也給公司節(jié)省了大量的資金，為廈門(mén)地鐵掘進(jìn)參數(shù)提供參考依據(jù)，創(chuàng)造了良好的聲譽(yù)。同時(shí)為分體始發(fā)在城市地鐵施工中的大規(guī)模應(yīng)用積累了經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)生良好的效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]范延曉，淺談土壓平衡盾構(gòu)幾種不同的分體始發(fā)技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究，2015（9），804—805.

[2]齊敦典，無(wú)后置出土口的盾構(gòu)始發(fā)方案[J].建筑技術(shù)，2012（2），134—136.

[3]李永安，盾構(gòu)施工分體始發(fā)工效分析與對(duì)策[J].城市建設(shè)理論研究，2014（18），813—814.