機械法聯(lián)絡(luò)通道考察研究

李淑強

青島市地鐵八號線有限公司 山東青島 266000

機械法聯(lián)絡(luò)通道包括頂管法和盾構(gòu)法兩種工藝，其適用范圍涵蓋軟土、粉細砂、高富水砂卵石，風(fēng)化巖層，復(fù)合地層等各種不同地質(zhì)環(huán)境，目前已在寧波，青島等不同城市完成了20多條聯(lián)絡(luò)通道項目，2018年2月，寧波地鐵3號線鄞—南區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道施工中，首次采用盾構(gòu)法施工技術(shù)，2019年4月，寧波地鐵4號線麗—雙區(qū)間2號聯(lián)絡(luò)通道機械法施工貫通，從設(shè)備吊裝下井到貫通用時15d。

1 寧波地鐵機械法聯(lián)絡(luò)通道建設(shè)現(xiàn)狀

1.1 寧波地鐵線網(wǎng)規(guī)劃

寧波市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃以三江片為核心，跨三江，連三片，沿三軸（商業(yè)軸、水軸、公建軸）形成三主三輔6條線、放射狀的軌道交通線網(wǎng)。線網(wǎng)全長247.5km，共設(shè)換乘站20座。

1.2 械法聯(lián)絡(luò)通道技術(shù)發(fā)展

經(jīng)過巖土工程理論不斷完善、地基加固改良技術(shù)不斷進步及掘進機制造技術(shù)的不斷發(fā)展，形式、功能各異的施工工藝和隧道掘進裝備不斷涌現(xiàn)，使微擾動形式實現(xiàn)地下各類空間開發(fā)成為了可能。此前寧波地區(qū)聯(lián)絡(luò)通道普遍采用礦山法開挖，通過冷凍法對開挖范圍進行加固。據(jù)寧波運營線路沉降監(jiān)測，盾構(gòu)管片整體沉降控制良好，但聯(lián)絡(luò)通道位置的沉降值普遍較大，且有逐年增大的趨勢。工后沉降大、沉降周期長，安全隱患多，施工工期長及造價高等問題引起關(guān)注。

為避免上述聯(lián)絡(luò)通道施工缺陷，寧波地鐵集團對機械法施工聯(lián)絡(luò)通道開展了廣泛調(diào)研。先后調(diào)研了德國漢堡第四易北河救援通道、香港屯門至赤鱲角連接線聯(lián)絡(luò)通道、日本大阪御筋堂綜合管廊等國內(nèi)外工程?；谡{(diào)研結(jié)果，開展了針對性的集約化盾構(gòu)裝備研發(fā)、結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工技術(shù)等成套技術(shù)研發(fā)。針對寧波地質(zhì)、水文和環(huán)境特點，完成了盾構(gòu)法和頂管法掘進聯(lián)絡(luò)通道工程示范[1]。

1.3 科研的延伸拓展

目前寧波地鐵已將研發(fā)拓展到異型盾構(gòu)，正在研究雙圓盾構(gòu)的可行性，實驗成功后可減少地鐵保護區(qū)范圍，減少后期地保壓力。

1.4 機械法聯(lián)絡(luò)通道在寧波地鐵應(yīng)用現(xiàn)狀

寧波地鐵建設(shè)中采用機械法施工的聯(lián)絡(luò)通道共26座，其中2號線二期1座，3號線3座，4號線21座。3號線鄞州區(qū)政府-南部商務(wù)區(qū)區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道為首條盾構(gòu)法聯(lián)絡(luò)通道。

2 主要考察交流內(nèi)容

2.1 寧波市軌道交通集團有限公司交流

2018年12月青島地鐵八號線公司牽頭總體院中國鐵設(shè)、大青區(qū)間設(shè)計單位中鐵六院、大青區(qū)間施工單位中鐵一局及監(jiān)理單位與寧波地鐵集團進行技術(shù)交流。寧波地鐵集團介紹了機械法聯(lián)絡(luò)通道設(shè)計、施工關(guān)鍵技術(shù)、科研情況及機械法聯(lián)絡(luò)通道在寧波地鐵的應(yīng)用情況。隨后地鐵八號線公司各部門及各參建單位對機械法施工中的問題進行交流和探討。

2.2 參觀寧波地鐵兒童公園~櫻花公園區(qū)間機械法聯(lián)絡(luò)通道

2018年12月前往寧波地鐵兒童公園～櫻花公園區(qū)間參觀機械法聯(lián)絡(luò)通道。為滿足聯(lián)絡(luò)通道機械法施工需求，寧波地鐵區(qū)間泵房與聯(lián)絡(luò)通道分離設(shè)置。寧波地鐵建設(shè)中泵房采用內(nèi)置泵房，充分利用隧底填充層，泵房處無需破除管片擴挖施工。受隧底填充層高度限制，內(nèi)置泵房設(shè)計方案不能采用常規(guī)潛污泵，需采用高性能水泵。高性能水泵運行的排水效果及液位控制效果較理想，能實現(xiàn)空間集約化設(shè)計，但成本較高，約2~3萬/臺。

2.3 寧波大學(xué)軌道交通實驗基地參觀

2018年12月前往寧波大學(xué)軌道交通實驗基地參觀交流。寧波地鐵原副指揮長、總工程師朱瑤宏對基地建設(shè)、科研情況進行詳細介紹并帶領(lǐng)考察團隊參觀了機械法聯(lián)絡(luò)通道施工現(xiàn)場試驗設(shè)備。

3 機械法聯(lián)絡(luò)通道關(guān)鍵技術(shù)總結(jié)

據(jù)考察機械法聯(lián)絡(luò)通道主要在寧波、無錫地鐵軟土地區(qū)應(yīng)用。軟土地區(qū)聯(lián)絡(luò)通道多采用凍結(jié)法施工，成本較高，后期凍融沉降大。采用機械法施工避免了凍結(jié)法地層加固，能解決軟土地層聯(lián)絡(luò)通道施工風(fēng)險高、工期長、運營期沉降大等技術(shù)難題。

3.1 機械法聯(lián)絡(luò)通道盾構(gòu)始發(fā)、接收

機械法施工可采用鋼套筒或地層加固后進行盾構(gòu)始發(fā)、接收。采用地層加固方法進行盾構(gòu)始發(fā)接收主要利用管片背后注漿進行地層加固。為保證地層加固效果，主隧道每片管片需增加1～2個注漿孔。

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

聯(lián)絡(luò)通道管片結(jié)構(gòu)內(nèi)徑2650mm，管片厚度250mm，幅寬0.55m，錯縫拼接，管片采用五分塊結(jié)構(gòu)。聯(lián)絡(luò)通道與主隧道交叉口位置3環(huán)管片采用鋼+玻璃纖維筋混合管片。聯(lián)絡(luò)通道始發(fā)端與接收端與主隧道相交的兩環(huán)管片采用鋼管片，便于后期洞門結(jié)構(gòu)制作[2]。

3.3 聯(lián)絡(luò)通道與泵房分離設(shè)計

傳統(tǒng)聯(lián)絡(luò)通道集成下沉式集水泵房，冷凍后與聯(lián)絡(luò)通道同時施工。掘進機施工時無法對下沉結(jié)構(gòu)進行施工，區(qū)間泵房需與聯(lián)絡(luò)通道進行分離設(shè)計[3]。

3.4 項目實施效果

據(jù)寧波地鐵施工經(jīng)驗，單座聯(lián)絡(luò)通道施工時間約58天，其中施工準(zhǔn)15天、組裝調(diào)試5天、施工掘進18天、拆機撤場5天、洞門處理15天，較凍結(jié)法聯(lián)絡(luò)通道施工節(jié)約80天。寧波地鐵單個機械法通道造價約330～450萬元不等，據(jù)寧波3號線統(tǒng)計數(shù)據(jù)，已中標(biāo)15個聯(lián)絡(luò)通道綜合單價355萬，每延米單價49萬。

4 結(jié)語

綜上，傳統(tǒng)礦山法施工聯(lián)絡(luò)通道的工期長、工后沉降得不到有效控制、破壞主體結(jié)構(gòu)、周邊影響大等缺點，機械法聯(lián)絡(luò)通道施工能有效規(guī)避傳統(tǒng)礦山法施工的各類缺陷，是地下隧道工藝發(fā)展的趨勢，具有機械化程度高、施工工期短、成型結(jié)構(gòu)質(zhì)量好等諸多優(yōu)點。依托杭州地鐵7號線某區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道施工進行機械法聯(lián)絡(luò)通道的關(guān)鍵技術(shù)總結(jié)。