復(fù)雜環(huán)境下盾構(gòu)過曲線風井關(guān)鍵技術(shù)

李應(yīng)姣

（中鐵十一局集團城市軌道工程有限公司 湖北武漢 430074）

1 前言

城市地鐵通常為淺埋隧道，且穿越路線為城市繁華地段，上覆建筑物多、人口密集、交通繁忙，所以通常采用盾構(gòu)法施工以減少對地面影響，但在開挖過程中若區(qū)間隧道較長，需設(shè)置區(qū)間風井［1-3］。

2 工程背景

常州茶山站～聚湖路站為盾構(gòu)區(qū)間，盾構(gòu)掘進區(qū)間全長1 632 m，區(qū)間設(shè)置區(qū)間風井一座。風井三面環(huán)水，底板埋深28 m，距離河道最近11 m，地質(zhì)為富水粉砂，極易發(fā)生流水流沙和噴涌；區(qū)間風井段為小半徑轉(zhuǎn)彎段，轉(zhuǎn)彎半徑為450 m，且垂直方向為V字坡，坡度3‰，安全風險、工期風險都很大，確保盾構(gòu)順利實施，需對盾構(gòu)過曲線風井施工技術(shù)進行研究。

3 盾構(gòu)過曲線風井技術(shù)原理

先在風井結(jié)構(gòu)底板進行盾構(gòu)機通過的導(dǎo)臺施工，后對盾構(gòu)與風井主體段分界端頭墻進行處理，采用三軸攪拌樁及旋噴加固，并進行超前預(yù)注漿或其他方式；在空推掘進過程中，及時調(diào)整楔形量，以盾體與預(yù)埋鋼板焊接為主為盾構(gòu)機提供反力，保證管片拼裝質(zhì)量；同時采用鋼支撐及槽鋼對管片固定螺桿對已拼裝好的管片加固；在空推拼裝管片通過后，將負環(huán)管片拆除，重復(fù)利用。

4 盾構(gòu)過曲線風井關(guān)鍵技術(shù)

4.1 導(dǎo)臺鋼結(jié)構(gòu)定位技術(shù)

本項目過站為曲線加V字坡過站，對導(dǎo)臺曲線擬合度及高程平整度要求高，在具體實施過程中，精確定位每根鋼支撐的水平位置同時確定其長度，保證導(dǎo)臺的曲線擬合度及平整度［4-8］。

導(dǎo)臺支撐為200H型鋼，上下均焊接20 mm厚鋼板做鋼軌焊接平臺，水平方向與盾構(gòu)軸線做擬合曲線，垂直方向按接收洞門與始發(fā)洞門間高差找平，整體通過性高，導(dǎo)臺支撐施工時下部用膨脹螺栓固定在底板上。導(dǎo)軌為43軌，為最大精度地擬合出隧道設(shè)計軸線，同時保證盾構(gòu)機通過時平順性，導(dǎo)臺在接收端采用3 m長軌道，始發(fā)端采用6 m長軌道。導(dǎo)臺起點從距端頭墻洞門0.8 m開始，一直至始發(fā)洞門前1.5 m，使盾構(gòu)機刀盤在缺口處順利旋轉(zhuǎn)并切入端墻。導(dǎo)臺設(shè)計如圖1所示，導(dǎo)臺鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖2所示。

圖1 導(dǎo)臺設(shè)計

圖2 導(dǎo)臺鋼結(jié)構(gòu)

4.2 混凝土半埋導(dǎo)軌技術(shù)

利用澆筑導(dǎo)臺主體的混凝土，將導(dǎo)臺導(dǎo)軌半埋，以克服盾構(gòu)機過站轉(zhuǎn)彎過程中的應(yīng)力集中，避免導(dǎo)軌被盾構(gòu)機壓垮?；炷涟肼駥?dǎo)軌如圖3所示。

圖3 混凝土半埋導(dǎo)軌

4.3 弧形鋼板輔助止水技術(shù)

在接收端墻預(yù)埋鋼環(huán)上焊接弧形鋼板作為輔助止水裝置，為盾構(gòu)機主機穿越洞門簾布期間和主機進洞后提供止水止砂能力。

4.4 盾構(gòu)機止移及成型隧道剛度保證技術(shù)

在區(qū)間風井成型隧道內(nèi)用100 mm槽鋼通過管片螺栓將過站段成型隧道管片連接成一體，增強其整體剛度，避免二次始發(fā)時推力過大造成整體失穩(wěn)、垮塌［9-12］。成型隧道加固如圖4所示。

圖4 成型隧道加固

4.5 盾構(gòu)機推進及注意事項

（1）貫通前25 m以及貫通前5 m盾構(gòu)掘進參數(shù)如表1和表2所示。

表1 貫通前25 m盾構(gòu)掘進參數(shù)

表2 貫通前5 m盾構(gòu)掘進參數(shù)

（2）在盾構(gòu)刀盤抵達地連墻時，在前盾盾體周邊注漿孔部位注聚氨酯，填充盾體與周邊土體間空隙，減少因盾體與土體存在空隙導(dǎo)致周邊地下水進入?yún)^(qū)間風井，注漿一直到隧道與河岸交匯處。

（3）盾構(gòu)機刀盤抵達地連墻后，在洞門破除前，將除上部11點位至1點位弧形鋼板焊接完成。洞門破除完成后，將弧形鋼板全部焊接完成。

（4）在盾構(gòu)貫通后及通過區(qū)間風井安裝的管片，由于在通過區(qū)間風井時推力較小，洞門附近的管片環(huán)與環(huán)之間連接不夠緊密，因此需在拼裝管片時將盾體與預(yù)埋鋼板焊接固定，并需做好管片的螺栓緊固和擰緊工作并用槽鋼連接。

（5）刀盤旋轉(zhuǎn)位置選擇。由于盾構(gòu)機刀盤外徑比盾體外徑大，在盾構(gòu)機從隧道進入導(dǎo)臺前，將刀盤轉(zhuǎn)動至合適位置，避免盾構(gòu)機在導(dǎo)臺上前進時刀具將導(dǎo)臺混凝土刮起破壞導(dǎo)臺。

5 結(jié)束語

該技術(shù)成功應(yīng)用于常州標茶山站～聚湖路站盾構(gòu)區(qū)間，妥善解決了盾構(gòu)高風險接收及空推轉(zhuǎn)彎過曲線風井的問題，使盾構(gòu)機安全、快速通過風井，大大縮短了盾構(gòu)施工工期，社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)保效益顯著。在常州地鐵一號線需要盾構(gòu)機空推過站的各標段都出現(xiàn)不同程度的安全、質(zhì)量問題的情況下，通過采用該技術(shù)，解決了盾構(gòu)小曲線轉(zhuǎn)彎空推過站問題。該技術(shù)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：（1）采用鋼結(jié)構(gòu)支撐導(dǎo)軌方式和盾構(gòu)掘進姿態(tài)控制，解決了曲線段過站的盾構(gòu)難控制問題。（2）采用混凝土半埋導(dǎo)軌方式，避免了以往風井過站時導(dǎo)軌容易斷裂的風險。（3）采用盾構(gòu)接收輔助止水鋼環(huán)，規(guī)避了洞門漏水的風險，安全性得到了提高。（4）與后期施工相結(jié)合，避免了重復(fù)施工，施工速度快，縮短了工期。