盾構在礦山法隧道內空推施工工藝探究

矯健，沈揚奎，陳金，劉純子，胡家瑞

（1.中建三局集團有限公司，遼寧 沈陽 110000；2.中鐵八局集團城市軌道交通分公司，四川 成都 610000；3.中鐵八局集團昆明鐵路建設有限公司，云南 昆明 650000）

1 薛瓦區間隧道工程基本概況

薛瓦區間位于濱海公路、南輔路下方。線路出薛瓦區間風井沿濱海公路及南輔路向東前行，線路進入南輔路與東環島路口以轉彎半徑R=550m穿越南輔路外側綠化帶，再沿南輔路經過南輔路與大明山路口到達瓦屋莊站。

2 薛瓦區間隧道工程空推方案提出

薛瓦區間隧道工程項目主要采用盾構法施工技術，其空推段隧道采用的是礦山法施工技術。采用盾構空推方案的主要原因為隧道位于城市繁華地段或受周圍環境、地質條件影響，無法設置盾構吊出井，且又必須完成相鄰隧道施工，對雖具備盾構吊出轉運條件，但工期不允許等。盾構需要經過左線礦山法隧道后，在薛瓦區間風井兼3號聯絡通道處轉體后，進入右線進行推進作業，從而減少盾構拆機吊裝次數，提高施工效率?？傮w的方案思路如下：首先，在盾構機掘進到達礦山法隧道交界處前，將礦山法隧道二次襯砌（包括：盾構接收洞門、混凝土空推導臺）施工完成，盾構機順利接收后空推至薛瓦區間3號聯絡通道進行二次接收，同時，處理接收洞門處管片與二襯之間的聯系，最終隧道成型。以下內容具體探討了薛瓦區間盾構空推前準備、整體式空推以及狹小空間內調頭平移相關技術工藝內容。

2.1 空推前準備技術工藝要點

在薛瓦區間盾構機空推前，通過盾構機刀盤外徑6280mm，計算分析礦山法成型隧道凈空內徑確定為6880mm，方能保證盾構順利通過礦山法成型隧道。礦山法隧道施工時，需要嚴格控制隧道斷面尺寸。當盾構機接收前，需要采用斷面測量儀對礦山法隧道進行全斷面復測，確保斷面空間尺寸同時滿足線路空間限界及盾構空推要求。礦山法隧道在斷面復測過程中發現存在軸線偏差時，為保證盾構空推路線符合要求，必須基于斷面測量數據分析與最小盾構空推施工軸線來調整確定導臺施工的最終放樣數據。

2.2 盾構機整體式空推技術工藝要點

盾構到達礦山法隧道段前，首先在礦山法隧道內澆注弧型混凝土導臺并安裝軌道于其上，在導臺中部預留三個孔洞，縱向間隔1.5m，預留空洞結構尺寸為150×250×300mm，以此作為盾構機推進反力支撐體系的基座，待盾構到達礦山法隧道段后直接將盾構推進至混凝土導臺軌道上，之后只需拼裝底部的一塊管片并在導臺預留孔洞內安裝反力裝置，使盾構通過礦山法隧道。弧型導臺結構尺寸見圖1所示。

圖1 弧形導臺示意圖

通過拼裝拱底3塊管片使盾體前行露出預留空洞，然后通過在盾體內焊接掛好的5t電動葫蘆回拉管片到盾體內，然后在混凝土導臺預留孔內安裝牛腿作為反力裝置，空推過程中只拼裝拱底管片，將管片推至反力裝置處使盾構沿軌道推進。由于預留孔縱向間距為1.5m需要拼裝3塊拱底塊管片，并連接螺栓擰緊，盾構步進時，派專人在盾構前方檢查盾構步進情況，及時與盾構司機緊密聯系，出現異常立即停止推進。

施工中需要注意，在盾構機由托架空推至混凝土導臺施工過程中，要保證托架與盾體之間焊接聯系刨除打磨到位，需要在托架兩側固定反力牛腿，在盾體兩側再安裝反力三角鋼板，利用兩組100T液壓油缸推進盾構機上導臺。待盾體會完全進入導臺露出的預留孔洞中，預留合適的油缸位置，確保盾尾兩側焊接牛腿到位，在預留孔洞過程中通過液壓油缸頂升形成反力支撐向前推進盾構施工。施工中要保證預留1.5m孔洞，以便插入反力裝置與盾尾牛腿，循序漸進的采用液壓頂升至盾構始發位置。

2.3 盾構狹小空間內調頭、平移技術工藝要點

第一，保證盾構調頭、平移到位。為保證盾構調頭風道凈高尺寸，先不進行風道二襯施工，其初期支護隧道斷面尺寸大于盾構機調頭所需空間尺寸。經底板澆筑及整體式鋪設鋼板完成，盾構機上接收托架中心最大凈高為7180mm，滿足調頭凈高要求，如圖2。

圖2 盾體調頭凈高示意圖

第二，在托架兩側進行加固，托架兩側焊接1條型鋼且焊接到位，保證托架自身強度及穩定性。再采用鋼板對盾殼與接收托架接觸不同位置進行固定焊接，確保盾體與接收托架之間不發生相對移動狀況，如圖3。

圖3 盾構托架加固示意圖

第三，可考慮利用千斤頂頂推力確保托架與盾構主機共同平移，旋轉達到預定位置即可，如此可完成盾構主機調頭技術操作。在施工過程中，要保證盾構機從靜止到向前移動初始推力至少達到600kN以上。在平移與旋轉過程中推力基本控制在300～500kN。調頭、平移速率應該控制在10mm/min。其調頭施工的主要步驟如下：

找平調頭場地→鋪設固定鋼板（在鋼板上涂抹黃油）→空推完礦山施工段后、盾構機推入接收托架→鋼板焊接工字鋼塊建立千斤頂反力座。

在結合托架與盾構機進行軌跡平移與轉動到目標位置后，由此完成盾構主機調頭與移動到位。

第四，要進行反力牛腿設計，結合盾體調頭施工相關技術內容模擬盾體行走軌跡并進行調整到最佳位置，確定反力牛腿焊接位置。在施工模擬后，需要初步設計15組反力牛腿焊接點位。

3 薛瓦區間空推方案質量保障措施分析

在針對薛瓦區間地鐵隧道工程進行盾構在礦山法隧道內調頭及非拼裝管片空推施工質量保障過程中，以下也提出了幾點有效保障措施：

（1）控制盾構推進姿態，結合導臺提高施工精度以及油缸形成差，合理調整人工輔助測量結果，保證系統測量精度控制到位。施工中需要隨時調整盾構姿態，避免出現任何施工意外。

（2）采用盾構非拼裝管片空推施工，導臺接收和托架接收等水平高差的施工，需測量人員多次復測確認后施工。

（3）非拼裝管片空推反力導洞無法滿足要求時，可使用兩排，甚至三排作用盾構前行。并采用滲透探傷進行所有鋼結構焊縫檢查。

4 結語

在薛瓦區間地鐵隧道工程項目中，要充分掌握盾構法空推技術，確保其盾構空推作業在狹小礦山法隧道中的合理運用。同時，充分把握盾構空推段地質條件、周邊環境以及礦山法工藝實施過程，建立空推導臺推進預留位置質量體系與推進姿態控制技術體系，有效保證盾構空推施工工程質量實施到位，全面推進地下隧道全過程監控關鍵工序有效實施。