復雜條件下盾構始發井布設技術探討

彭冠鋒

摘要：針對地鐵區間二次始發井在地面環境復雜、始發井口長度不足且重疊隧道的條件下，從盾構下井組裝方案比較、如何設置豎井尺寸、重疊隧道始發等方面進行總結分析，形成一套成熟經驗，可為類似工程提供參考。

關鍵詞：盾構始發井;盾構組裝;豎井尺寸;重疊;始發

隨著城市地鐵建設的快速發展，地鐵線路越來越繁多，施工條件也隨著變得復雜苛刻。由于不同期建設，后建線路施工過程中經常出現盾構無法步進通過已建車站和預留接口。為確保盾構順利過站二次始發，通長采用在既有車站端頭新增吊出井和始發井，盾構主機地面吊裝轉場過站方案完成二次始發。本文以重慶地鐵五號線盾構過大龍山站二次始發工程為依托，對在地面環境復雜且始發井口長度不足重疊隧道的條件下，如何完成盾構下井組裝始發所采取的系列措施進行分析和系統性的總結，將好的施工經驗分享推廣，對以后類似工程施工提出指導性的意見。

一、 工程概況

（一）工程位置

重慶軌道交通5號線一期工程冉家壩站～大龍山站～大石壩站區間段主要位于重慶市北部新區和渝北區，區間主要采用兩臺盾構先后從冉家壩站后始發井掘進，盾構主機在大龍山地面吊裝轉場后，在大龍山站后始發井二次始發后到達大石壩，完成區間施工任務。

（二）地質情況

區間隧道穿越地層主要為砂巖、砂質泥巖、砂巖與砂質泥巖互層段。大龍山站后始發井井地面以下4m為土層，其余為砂質泥巖、局部段夾薄層砂巖。該段地層巖體呈中等風化狀態、節理裂隙不發育，巖體較完整，圍巖級別為Ⅳ級，巖層傾角小、近于水平狀。不良地質現象不發育，基坑開挖后巖層具有較好的自穩性。

（三）建（構）筑物及關系情況

大龍山站后始發井緊貼已建區間隧道，距大龍山站水平距離10m。線路施工方向左側為運營的地鐵六號線，最小水平距離為9.9m。地面已建風井與始發井側墻部分重合。豎井內有DN1200的給水管線，且無法遷改。

二、工程重難點分析

（一）由于五號線區間斷面增大，盾構無法步進通過前期已建大龍山站及預留接口，需在大龍山站前站后增設吊出井和二次始發井，實現盾構主機地面轉場過站和拖車站內通過。

（二）豎井內徑有DN1200城市供水主管，且管線無法遷改和懸吊保護，給水管線與既有隧道僅9.6m，無法滿足盾構主機下井組裝和始發條件。

（三）已建風井與始發井側墻部分沖突，影響始發井施工。

（四）始發井段為上下重疊隧道，在重疊段始發進一步增加了始發井結構的復雜性和施工難度。

（五）始發井距既有車站及運行線較近，始發井施工對周邊環境影響大，豎井無法采用爆破法開挖施工。

三、始發井方案設計

（一）總體思路

由于既有給水管線、地面風井、既有隧道等建構筑物無法遷移和拆除，始發井只能在現有凈空尺寸9.6×10（長×寬）條件下設置，結合盾構下井組裝施工要求，采用始發井前端暗挖盲洞+9.6m長始發井組合方式設置。地面風井與始發井側墻沖突部分采用井下擴挖方式處理。

（二）前盲洞設置

為便于盾構預制導臺和開挖，前盲洞采用馬蹄形直墻斷面，在上下隧道間設置臨時橫撐。考慮盾構主機和反力架長度等，前盲洞長度設置為5m。在初支完成后進行盾構下井組裝，盲洞內安裝管片形成永久襯砌，盲洞與管片間空隙采用素砼填充。

（三）豎井設置

避開給水管線，將長度縮短至9.6m，寬度方向不變，與地面風井沖突的部分，地面井口相應變窄，豎井標高低于風井下部結構后逐步擴挖至設計尺寸。下部盾構始發完成后，拆除負環管片，施做明洞、中板并將明洞與豎井間空隙用素砼填充，提供上部隧道盾構始發條件。

四、豎井施工

（一）豎井施工按照豎井開挖→前盲洞開挖→豎井側墻施工→下部隧道盾構始發→明洞結構、中板、素砼回填→上部隧道盾構始發→明洞結構及回填施工。

（二）始發井采用倒掛井壁法施工，采用分塊、逐層開挖。由于豎井與既有運營線較近，為降低施工對運營線的影響，豎井采用圓盤鋸分層切割，挖機破除法開挖施工。圓盤鋸間距1m雙向切割，便于挖機破除，每層切割開挖深度為0.5m。

（三）既有風井底部擴挖施工，嚴格按照設計尺寸逐榀開挖，而后密排拱架進行支護，嚴禁超挖，同時加強對風井結構的監測。

（四）在施工過程中，遵循“短進尺、快封閉、強支護”的原則，確保工程和施工安全。

五、盾構組裝施工

（一）重疊隧道按照先下后上的順序組織施工。盾構主機采用地面吊裝轉場，始發井下井組裝，螺旋機、拖車采用站內過站方式。

（二）盾構下井組裝按照前體→中體→刀盤→主機向盲洞頂推→管片拼裝機→盾尾→螺旋機→反力架→拖車連接的整體施工順序施工。

（三）下部隧道明洞結構、回填砼、中板必須達到設計強度后方可進行上部盾構下井組裝，同時做好下部隧道監測工作。

六、結語：

（一）始發井尺寸大小及形式根據盾構機尺寸、吊卸組裝方案綜合考慮，始發井寬度應大于等于盾構直徑+3m。在不考慮拖車和螺旋機的情況下，井口長度必須滿足盾構主機+3m，在條件苛刻設置前盲洞的情況下始發井長度需滿足刀盤+前體+中體+3m。

（二）首次始發時優先考慮盾構整體始發方案，分體始發時，優先考慮設置前盲洞方案，滿足小皮帶出渣，創造連續掘進條件，確保掘進施工安全，提高前期施工效率。

（三）二次始發時，優先考慮站內整體過站，條件無法滿足時采用地面吊裝轉場過站方式。

（四）本文僅從重疊隧道前盲洞+豎井的方面介紹盾構下井組裝始發方案。在條件極為復雜的情況下，還存在盾構平移、調頭等情況，施工前需根據工況統籌考慮。

參考文獻：

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[2]葉銘、孟偉.復雜環境條件下盾構始發井的設計[J].隧道建設，2010;5（5）;546-553.