盾構在緊湊空間兩次分體始發施工技術研究

仲崇濤，張 俊，袁志強，王 飛，吳強鈴

（中建鐵投軌道交通建設有限公司，廣東 廣州 510000）

在城市軌道交通建設中，盾構法[1～4]憑借施工安全、掘進速度快、機械化程度高、勞動強度低、對地面影響小等優勢，已成為鐵路、公路、地鐵隧道建設[5～7]的主流工藝。其中，盾構始發作為其施工流程的首要環節，施工工序復雜，工作量集中，是盾構法施工的危險點及重難點[8～9]。目前，盾構始發主要分為整體始發和分體始發兩種方式，整體始發適用于車站站臺層能提供足夠的整機擺放空間，地面提供管片堆場和出土吊機行走場地的情況；分體始發適用于場地狹小，車站提供不了足夠的盾構整體始發結構段的情況。國內外學者、工程師結合隧道工程建設實踐，對兩種始發方式均做了大量技術研究。整體始發方面，李陽等[10]對盾構臺車精簡改造，在48m 豎井條件下完成整體始發，趙旭[11]提出將后配套拖車縮徑，實現一次始發的關鍵技術，季維果[12]通過控制始發方向和掘進姿態，探究了盾構單井口整體始發技術；分體始發方面，蔣少武等[13]提出了超狹窄豎井盾構分體始發施工技術，李港[14]總結了大直徑土壓平衡盾構分體始發技術，吳凡等[15]介紹了盾構鋼套筒分體始發技術。就地鐵施工而言，占用場地少，滿足盾構正常始發且不影響車站主體施工的分體始發技術，將會在規劃愈發緊湊的城市中得到更廣泛應用。

1 工程概況

如圖1 所示，深圳市地鐵9 號線向西村站～文錦站區間自向西村站以疊線形式、半徑345m 的曲線轉東北方向沿春風路行進，下穿長城春風花園、聯城變電站后到達文錦站。區間右線長491.645m，盾構自文錦站始發，于向西村站接收，隧道盾構始發選用直徑?6 280mm 的中鐵109 號土壓平衡盾構，盾構及后配套臺車總長約為80m，始發結構段長30m，吊裝口尺寸為11.5m×7.5m，臨時出土口尺寸5m×7.5m，盾構始發所需場地條件嚴重不足，需采用分體始發。

圖1 向文區間平面圖

2 分體方式

如圖2 所示，盾構始發井從洞門至封堵墻總長30m，內襯墻0.6m，圍護結構0.8m，共31.4m。中鐵109 號盾構、1#臺車及刀盤前端長度為31.6m。從設備改造增加的費用和滿足盾構正常始發的條件下綜合考慮：右線始發時，盾體部分、連接橋及l#臺車下井，其中1#臺車在第一階段掘進過程中與連接橋斷開，放于板左線，待盾體及連接橋掘進33m 后，組裝1#臺車及盾體和連接橋進行第二階段掘進，待第二階段掘進67m 后，組裝2#～5#臺車，進行盾構的整體掘進。

圖2 始發場地布置示意圖

3 關鍵技術

3.1 前期準備

1)設計制作一種臨時小臺車（圖3），用于安裝皮帶驅動裝置，使得皮帶可連接成環，盾構掘進能采用皮帶出渣，提高掘進效率。

圖3 小臺車示意圖

2)將位于2#臺車前端的油脂泵改裝到1#臺車上。

3)加工2 個臨時小渣土斗，容量約8m3，作為臨時裝渣料斗。

4)始發結構段預留臨時井口作為第一階段出渣口。

3.2 分體始發技術

3.2.1 第一階段分體始發

將1#臺車放置在始發井口，2#～5#臺車放置于地面始發端頭，1#臺車與2#臺車采用延長管線連接，多余管線放置在中板。同時掘進時同步延長連接橋與1#臺車之間的管線；管片、油脂等材料通過結構段臨時出土口吊運至管片車上，再由卷揚機拉至連接橋雙軌梁處。掘進渣土利用卷揚機拖動渣土車在臨時出土口吊運。掘進期間管片背后地層空隙采用二次注漿方式進行壁后注漿。盾體、連接橋掘進33m 后將1#臺車拉入右線隧道與盾體及連接橋完成組裝。

3.2.2 負環拆除

第一階段完成后，進行負環管片上半環拆除及鋼門架及支撐安裝，釋放上部空間以便于材料運輸和出渣。如圖4、圖5 所示，零環管片上安裝鋼門架，與鋼門架預留孔采用螺栓連接固定；同時鋼門架與反力架中間，左右兩側各用兩根?609 鋼管做支撐，在支撐兩端安裝圓環板分別與反力架和鋼門架焊接。此時將1#臺車吊至始發段與盾體、連接橋組裝，重新調整臺車連接管線，臨時小臺車連接在1#臺車尾部，延長皮帶并硫化成環，編組一輛電瓶車，編組方式采用機頭→渣土車→渣土車→管片車，用于第二階段掘進材料及渣土運輸。

圖4 鋼門架安裝主視圖

圖5 鋼支撐安裝主視圖

3.2.3 第二階段分體始發

負環拆除階段完成后，盾體至1#臺車繼續掘進，掘進過程同步延長1#、2#臺車之間的管線；此時管片可直接始發井口吊下，采用電瓶車運輸進盾構內，由電瓶車拖動渣土車在小臺車尾部裝渣，始發井口吊運出土。注漿工作：掘進采用同步注漿方式，漿液由中板儲漿罐泵送至1#臺車漿罐。待掘進67m 后（一、二階段共掘進100m），拆除二次延長管線，進行第三次裝機，組裝盾體至5#臺車，恢復盾構整機正常掘進。

4 盾構始發控制

4.1 始發端頭土體加固

本工程始發階段掘進斷面所處地層主要為＜3-6＞卵石層、＜6-2＞硬塑狀殘積土、和＜8-1＞全風化變質砂巖。區間沿線勘探深度內地下水主要是淺層上層滯水和微承壓水。為保證盾構順利始發，始發洞門加固采用?800@650 雙重管旋噴樁，加固范圍為長×寬=10m×12m，沿隧道方向10m，隧道中心線左右各6m，另在右線端頭布設2 口應急降水井，深度為20m。

5 結語

隨著城市規劃的愈發緊湊，市內施工作業場地逐漸縮減，地鐵施工中盾構始發場地無法滿足整體始發的情況會逐漸增多。分體始發技術有效地減小了盾構對于場地的依賴，為盾構始發施工提供了一種新的思路，而本技術的成功應用，增加了盾構分體始發的適用性及廣泛性，給類似工程提供多種借鑒思路。