盾構空推過變截面暗挖法隧道施工技術

陳麗芳

摘要：隨著地下空間的開發，盾構技術已經廣泛應用于軟土層的地鐵、隧道、市政管道等工程領域。結合董～集區間在集關中心站小里程端頭聯絡線盾構機空推接收施工情況，介紹了盾構機在變截面聯絡線空推施工情況，對空推在變截面暗挖隧道的空推技術進行了總結，為同類工程提供參考。

關鍵詞：盾構;空推;變截面;暗挖法

1工程概況

廈門市軌道交通1號線一期土建施工董任站～集美中心站區間盾構區間工程，區間起于董任站，出董任站向北行，經過杏林灣二號路，下穿杏林灣、官任村后到達集美中心站。區間沿線主要為空地、杏林灣、民房。區間起訖里程：YDK22+167.744（ZDK22+168.249）～YDK23+378.410（ZDK23+378.410），其中左線長鏈26.642m，右線長鏈17.926m，區間全長右線1228.592（左線1236.803）m。因新增聯絡線影響，右線靠近集美中心站變更明挖段為43.56m，變更暗挖區間55.4m，盾構空推通過暗挖區間。

暗挖區間存在C1、C2、D1三個不同段面，C1斷面直徑為6950mm、線路長17.9m，C2型斷面直徑為8000mm、線路長21.6m，D1斷面直徑為9423mm、線路長16.Om。盾構隧道與暗挖聯絡線底板高差較大，且暗挖段存在變截面，如何確定空推線路及控制導臺的精確度是本工程是難點。

2施工總體方案及工藝流程

董任站～集美中心站區間暗挖隧道采用馬蹄形斷面，存在C1、C2、D1三個斷面，不能采用管片做為暗挖區間的二襯結構;先進行聯絡線變截面段開挖與初支施工，施作仰拱及二襯;然后在仰拱上施作混凝土導臺，在導臺底部位置拼裝臨時管片為盾構機提供反力進行空推的方案。

盾構空推施工安排主要包括導臺測量放樣、孤形導臺施工、盾構機主機和后配套分離、空推主機、鋪工字鋼及軌道、后配套拉出、工字鋼及軌道拆除。

盾構空推過暗挖法隧道施工工藝流程見圖2。

3工序施工方法

3.1接口段處理

因盾構區間與聯絡線暗挖段交界處地面為小山包，存在若干墳墓，無地面加固條件;為了保證盾構機到達時其推力不至于將礦山法掌子面擠坍塌，在礦山法隧道堵頭墻處采用玻璃纖維筋網噴C25早強混凝土進行封閉。玻璃纖維筋為脆性材料，便于盾構機節割出洞。初支完成后，立即施工第一段二襯及端墻，并按要求預埋鋼環，安裝簾布橡膠板、翻板。

3.2確定空推線路

盾構隧道與聯絡線暗挖段底板高差較大，且在短距離內存在三不同個段面，若不能提前確定空推的線路與坡度，在盾構機通過時，刀盤及盾體易被卡住，阻礙盾構機前進。空推前，根椐圖紙計算盾構機底部與二襯底部之間的高差確定線路坡度;再考慮變截面位置、尺寸初步確定空推線路的中心線。安排測量班對二襯斷面進行復測，每隔3m進行一個斷面測量，每個斷面測量10個點。綜合考慮盾構機刀盤、盾體的尺寸及二襯施工偏差，最終確定空推坡度與中心線路平面位置。空推線路如圖3所示。

3.3導臺施工

（1）盾構導臺在礦山法完成后施做，在隧道底部施工導向平臺。導臺支撐著盾構機并為盾構機前進起導向作用，確保盾構機保持良好的推進姿態，盾構機在導臺上空載推進并拼裝底部管片。導臺采用現澆C50鋼筋混凝土。導臺的高度和軸線必須根據確定的空推線路控制在規定范圍內。導臺斷面弧長與隧道中心夾角為60°，以保證盾體與導臺有足夠的接觸面，導臺弧面施工必須滿足設計要求，使盾體與導臺保持均勻接觸。

（2）為保證盾構機順利爬上導臺，盾構機與暗挖隧道接口段導臺與盾構機1m處要適當放坡（0.22%）。

（3）導臺縱向采用HPB300φ10鋼筋，間距20cm;環向采用HRB400φ25鋼筋，間距20cm;鋪設時要采用墊塊將其墊高，以保證其保護層厚度，鋪設完成后采用細扎絲進行綁扎。

（4）導向平臺兩側預埋兩塊鋼板（寬20cm，厚2cm），鋼板與平臺鋼筋進行焊接，便于安裝牛腿支架，為盾構推進時提供反力。

（5）導臺砼澆筑時采用C50的商品砼，通過地泵將其輸送至作業面，澆筑過程中用振搗棒進行振搗密實。

（6）拆模后必須進行混凝土養護，期間嚴禁任何車輛和重物通過。

（7）導臺施工完成后，由測量班對導臺進行線路聯系測量，包括水平及豎直方向，誤差超過設計規范要求的，需重新施作。

3.4盾構到達段掘進

3.4.1盾構進洞準備

采用潛孔鉆機對接收端頭進行超前鉆探，確定交界段水文地質情況，如地質條件較差需要采取相應的端頭處理措施。為了保證導臺的強度及所承受能力能否達到要求，空推前要驗證同條件試塊是否達到要求，未達要求時繼續養護繼達到所需強度。

3.4.2盾構到達段掘進參數控制

在盾構機距離洞門50m時，根據盾構機的貫通姿態及掘進糾偏計劃進行推進，選擇合理的掘進參數，糾偏要逐步完成，逐漸放慢掘進速度，推力逐漸降低。根據本工程的地質條件，盾構機進入空推段前的12m采用敞開模式掘進，并加強出土量的監控頻次。實推最后3.6m采用小推力、低速度掘進，緩慢均勻地切肖削洞口土體，以確保到達端墻的穩定和防止地層坍塌，確保盾構機安全進入礦山法隧道。到達段掘進施工參數見表1。

3.4.3管片注漿及防止漿液前竄措施

每環按照設計方量進行同步注漿，同時提高管片抗浮能力，在掘進拼裝完成倒數第三環后，停止掘進，在倒數第10至倒數第6環進行二次注漿，確保連續5環全斷面注滿。

3.4.4管片拼裝

在盾構貫通后安裝的幾環管片，由于礦山法隧道時推力較小，洞門附近的管片環與環之間連接不夠緊密，極易發生滲漏水情況。為確保隧道貫通后的管片接縫防水要求，在到達礦山與盾構分界里程后開始，安裝每一片管片時，首先人工對每片管片連接螺栓進行初步緊固;待安裝完一環后，用風動扳手對螺栓進行進一步的緊固;待管片出盾尾之后，重新用風動扳手進行緊固。

3.5盾構空推

3.5.1拆除邊緣刮刀具

為確保盾構順利通過分界墻，在導臺上順利推進，在盾構刀盤進洞后，將邊緣刮刀拆除。

3.5.2盾構機步人導臺施工

在導臺預埋鋼板上涂抹黃油以減少盾構機的摩擦力，確保盾構機順利步入導臺施工。

3.5.3盾構空推推力計算

主機由刀盤、前盾、中盾、盾尾、螺旋輸送機、拼裝機組成，總重量為372454KG，各部件重量詳見下表2所示。

盾構機主機和混凝土導臺上鋼板摩擦力計算如下：

F=u*G*g*Z式中：u-盾構機主機與混凝土導臺上鋼板的摩擦系數，取0.15

G-盾構機主機重量，取372454KG。

g-重力系數，取10N/KG。

Z-安全系數，1.2。

故盾構機空推摩阻力為：

F=0.15*372454*10*1.2N=670417N<1200000*2N（雙作用千斤頂額定最大推力，雙作用千斤頂型號為DYC-120-1000）。

通過以上計算式可以看出，雙作用千斤頂滿足空推要求。

3.5.4盾構空推段掘進

當盾構機進入導臺后，啟動盾構機往前掘進，然后開始進行臨時管片拼裝工作。盾構掘進模式采用不建壓模式，掘進推力控制在800t以內。

3.5.5拼裝臨時管片

由于管片不做為暗挖區間的二襯結構，故在導臺底部位置臨時拼裝之前拆除的負環管片為盾構機提供反力進行空推。管片拼裝工藝與正常掘進時的工藝相同，管片要根據盾尾間隙與油缸行程差結合盾構姿態選擇合適的管片。

在管片安裝時，先人工將每片管片連接螺栓進行初步緊固;待安裝完一環后，用風動扳手對螺栓進行進一步的緊固，防止臨時管片移位或上浮。

3.6拆除管片及軌道

盾構空推到位后，對盾構進行解體，后配套（1號臺車-6號臺車）銷子拔出，使其斷開，然后用電瓶車將其分別拉出暗挖區間。盾構吊出后拆除軌頂及臨時拼裝的管片。

4結束語

通過盾構空推過變截面暗挖法隧道施工實踐，確定空推線路、控制導臺的施工質量、盾構掘進參數控制等是盾構能否安全順利推進的關鍵因素。通過調整盾構機從實推段到空推段進洞姿態和空推段到實推段時的出洞姿態，嚴格控制混凝土導臺施工精度，并在導臺底部位置拼裝臨時管片為盾構機提供反力進行空推，盾構機順利完成55.4m變截面暗挖隧道空推，保證了董～集區間按節點移交輔軌單位，工程施工質量、成本、安全文明施工可控，綜合效益顯著，可為處理類似問題提拱借鑒。