大埋深盾構地下拆解擴大洞室地層加固技術分析

白椏楠

（中鐵十五局集團城市軌道交通工程有限公司，河南 洛陽 471000）

隨著我國社會經濟的不斷發展，出現了大量的在建或者即將建設的地下工程，在施工建設中，相應設備的施工開展向更大埋深發展，盾構機作為一種更加高效安全的施工設備，在地鐵、地下管廊、隧道等工程領域被廣泛使用。在施工區間的末端，需要對盾構進行原位拆解，拆卸洞室的結構力學特性會隨著盾構的拆解使縱向卸荷發生較大改變，因此，要通過相應的施工技術對洞室地層進行加固。

1 項目概況

本標段區間采用海瑞克S-1036 盾構機掘進，盾構機自發射區及后配套段始發，掘進至拆卸洞室完成區間施工任務，在拆卸洞室內進行地下拆解。根據施工方案，盾構到達預定位置后，先要在發射區及后配套段提前鋪設臺車軌道，然后，在將配套臺車拆解后從后洞運送到發射區已經鋪設完畢的臺車軌道上。其次，在拆解洞室內安裝一臺35 噸門座式起重機，利用該起重機對盾構進行分塊拆解。

2 盾構拆解的研究現狀

國內外關于盾構拆解的模式有三種，分別是依靠盾構接收井進行拆解、將盾構運至到洞外進行盾構順序拆解以及預先挖掘擴大洞室，借助大型吊裝設備在地下進行拆解操作。本文對大埋深盾構拆解的研究主要是借助大型吊裝設備在地下進行拆解，分為兩大方面，一是地下拆解施工方案，二是擴大洞室加固方案。

在大埋深盾構地下拆解過程中，要對洞室圍巖的安全性和穩定性進行研究和分析，在實際工程施工中，由于隧道在開挖盾構拆解后會出現一定的卸荷作用，從而使圍巖的應力發生較大的變化并且重新分布，還會出現應力集中的現象。此時，如果圍巖應力小于極限彈性的強度，則圍巖處于彈性的狀態。如果應力大于極限彈性強度，則圍巖處于塑性狀態，所以，在大埋深盾構地下拆解擴大洞室地層加固施工時，要考慮塑性問題對圍巖穩定性的影響，避免發生坍塌或者失穩的狀況。

3 大埋深盾構地下拆解

在本次工程項目中，盾構機拆解模式主要是利用大型吊裝設備進行地下拆解。本工程盾構機拆卸洞室呈城門洞形，成洞尺寸寬9.5m，高9.75m。一次支護采用錨桿結合掛網噴護加固，掛網鋼筋φ8，網格尺寸為150mm×150mm，內設I20b 鋼拱架，噴護C20 混凝土厚250mm，系統錨桿直徑25mm，長度4.0m。二次襯砌采用C25 鋼筋混凝土結構，厚900mm。

在盾構拆解之前，要做好相應的吊裝準備。比如，吊裝場地以及相關設備的準備、吊機的安裝調試；拆機所需的小型機工具等；人員和設備的安全防護、制定應急預備方案；將臺車上的精密儀器、液體、危險品以及電氣、水路、液壓、氣路管線等進行拆除；安裝臺車上的吊具、吊點；清理臺車上的閑雜物品，將可移動的物品進行綁扎；其中，對臺車軌道鋪設的示意圖可如圖1 所示。

4 盾構地下拆解擴大洞室地層加固方案及技術分析

4.1 施工準備

在本工程項目中，盾構拆解洞室的凈空尺寸寬9.5m，拱頂高9.75m，標準段長17.6m，漸變段長5m。根據施工設計圖紙以及實際的施工現狀，確定盾構拆解洞室底板、側墻以及頂板分為三區施工，其中第一區長9.15m，第二區長92.5m，第三區長5m。具體的擴大洞室施工方案流程為施工準備→測量放線→底板墊層施工→底板鋼筋綁扎→底板整體混凝土澆筑→側墻鋼筋綁扎→側墻模板支護→側墻整體混凝土澆筑→拱頂鋼筋綁扎→拱頂模板支護→拱頂混凝土澆筑。

4.2 測量放線與底板施工

首先，在施工準備工作完成后，要進行測量放線作業，即是施工用控制點從設計單位復核過的點位，通過導線測量技術引入實際施工段中；然后，對底板開展施工活動，本次應用的施工段底板厚度為0.9m 左右，長度約為23.7m，其洞室底板澆筑和縱斷面如圖2 所示。

圖2 大埋深盾構地下拆解擴大洞室底板澆筑及縱斷面圖

4.3 滿堂式腳手架安裝施工

在洞室底板施工完畢后，要保障其強度達到75%以上，才可以繼續搭建滿堂腳手架，為了使用施工技術要求，將滿堂腳手架之間的排距調整為0.9、步距約為1.2m，同時，每隔4.8m 設置一道水平剪力撐，并在腳手架的周圍布置豎向的剪力撐。在本標段工程中，主要是結合了二次襯砌的結構形式，在主體內利用滿堂式鋼管腳手架作為加固支撐體系。該技術要求應用扣件式鋼管搭設腳手架，以符合安全施工的相關技術要求，起到承受施工中所產生的垂直作用力以及水平作用力，保障施工作業的安全性。

4.4 洞室鋼筋安裝

滿堂架施工完成后可以進行拆解洞室的鋼筋安裝，第一步是要使橫向以及縱向鋼筋的每個節點進行焊接和綁扎。并且所有的焊接鋼筋都要采用雙面焊的技術方法，在搭接的過程中，要間隔錯開布置。在底板澆筑時要注意預留主筋，比如，在豎墻主筋之間可以采用綁扎連接，而且要保障同一受力鋼筋的兩處搭接間距不得小于1.5m。除此之外，在大埋深盾構地下拆解擴大洞室地層加固鋼筋施工中箍筋的連接點，要在縱向和橫向鋼筋的交叉位置，確定合理的間距后進行綁扎或者是焊接。受力主筋與模板之間的設計要符合施工要求。此外，在加工和連接直螺紋鋼筋套筒絲頭時，根據本工程的施工場地現狀，統一采用直螺紋套筒，在施工前，要細致檢查連接套筒的質量，杜絕存在銹蝕、油脂等對混凝土質量有嚴重影響的雜物。

4.5 洞室地層加固模板安裝

在大埋深盾構地下拆解擴大洞室地層加固技術中，對模板的安裝能夠直接關系到洞室的穩定性。所以，在本次工程中主要采用竹膠板，分為側墻模板以及頂拱模板，其中側墻模板為立強，高度為4.2m，頂拱是半徑為4.75m 的半圓形。在施工中，為了避免二次襯砌出現侵限的現象，以滿足頂拱弧度的要求，可以按照設計弧度加工工字鋼，將模板緊密的固定在工字鋼上。

4.6 洞室混凝土的澆筑

洞室混凝土的澆筑施工對其穩定性和安全性有非常重要的作用，也是地層加固技術中最為關鍵的組成部分之一。由于洞室位于地下，常規的大型罐車無法直接進入運輸混凝土，因此，先將混凝土材料運輸到支洞口，再由小型罐車倒車轉運至洞室內，由于每次運輸只能通過一輛小型罐車，施工難度較大，施工人員要根據這一特點合理地調配混凝土拌和時間。要注意的技術細節主要有在混凝土泵卸料時要應用高速或者中速旋轉拌筒，最大限度地保障澆筑混凝土處于拌和均勻的狀態，避免發生混凝土的分層離析而導致洞室結構失穩。隨后在對洞室開展澆筑施工時，要嚴格按照設計方案，規范操作工藝，還要確保水、電、照明系統的連續，保障混凝土澆筑的連續性，從而最大限度地提高大埋深盾構地下拆解擴大洞室地層加固技術的水平。

5 結語

綜上所述，在大埋深盾構地下拆解擴大洞室地層加固技術中，施工人員要根據施工情況選擇合理的盾構拆解模式，保障拆解效率。同時，還要嚴格遵循洞室施工方案，通過各個流程中的加固技術提高洞室的安全性和穩定性，保障施工活動的順利進行。