盾構機在盾構區(qū)間的大型風井內(nèi)二次始發(fā)施工技術

摘要：在介紹廈門軌道交通工程4號線洪坑站至彭厝北站區(qū)間隧道概況、盾構機在隧道盾構區(qū)間通過大型風井的施工部署和工藝流程的基礎上，詳細闡述了盾構機導臺的設計和施工、盾構機的接收和檢修保養(yǎng)、盾構機的二次始發(fā)等方面的施工技術，可供軌道交通盾構過程施工技術人員參考。

關鍵詞：盾構機;盾構區(qū)間;大型風井;二次始發(fā);施工技術

1" "工程概況

廈門軌道交通工程4號線洪坑站至彭厝北站區(qū)間隧道全長2.8km，采用土壓平衡盾構機施工。該隧道采用鋼筋混凝土襯砌管片，其外徑為6700mm，內(nèi)徑為6000mm，環(huán)狀寬度為1500mm，強度等級為C50。該隧道區(qū)間設置了一處大型中間風井，該風井為地下2層明挖順做鋼筋混凝土框架結構，總長為40m，標準段寬度為33.8m。盾構機由洪坑站始發(fā)，采用空推法通過中間風井進行二次始發(fā)，繼續(xù)掘進到彭厝北站后吊出。

2" "施工部署和工藝流程

2.1" "施工部署

盾構機到達中間風井前后的施工部署大體分為3個步驟：首先，在盾構機盾構施工到達中間風井之前，在中間風井主體結構底板區(qū)間線路上，修筑鋼筋混凝土結構的盾構機過站導臺，并在導臺頂部設置導軌;其次，盾構機完成前一段隧道盾構施工并到達中間風井后，對盾構機進行檢修和保養(yǎng);最后，在導臺導軌的引導下，將盾構機空推到中間風井對側進行二次始發(fā)。二次始發(fā)所用設備和材料與首次始發(fā)基本相同。

2.2" "工藝流程

按照施工部署編制的工藝流程為：在中間風井底板上修筑過站導臺→在導臺頂部安裝導軌并加固→盾構機到達中間風井→接收盾構機并對其進行檢修和保養(yǎng)→在導臺上拼裝底部臨時管片并空推過站→在二次始發(fā)端安裝始發(fā)托架→安裝并加固反力架→拼裝二次始發(fā)負環(huán)管片→二次始發(fā)掘進。

3" "盾構機導臺的設計和施工

3.1" "導臺的設計

管片初襯外徑為6700mm，盾構機盾體的外徑為6950mm，盾體外徑加上外放空間構成的填充素混凝土弧面直徑為7050mm， 以2條軌道與管片中心的夾角為60°（管片初襯中心兩側各30°）計算，2條軌道摩擦面的半徑尺寸取值為3677mm。

根據(jù)上述主要尺寸，在中間風井結構的底板上修筑2座寬1000mm、高1085mm的鋼筋混凝土結構的縱向過站導臺。2座導臺上端內(nèi)側的斜面上安裝P43型鋼軌，作為盾構機的空推導軌;導軌底部焊接20mm厚、250mm寬的鋼板，鋼板底部焊接鋼筋并錨入鋼筋混凝土導臺。為防止導軌斷裂、增加導軌的剛度和穩(wěn)定性，將導軌兩側設置厚為20mm、間距為50mm的鋼支撐并予以加固。為了增加導臺的整體穩(wěn)定性，在導臺混凝土面部下方50mm處增設Φ20@150mm的拉結鋼筋，與兩側導軌下方的鋼筋混凝土導臺結構連接在一起。

鋼筋混凝土導臺兩側的空隙部位，采用C20素混凝土回填。2座導臺的外側與中間風井主體結構底部之間填充厚度為1085mm的素混凝土。2座導臺的內(nèi)側同樣填充素混凝土，導臺縱向中心位置的填充厚度為576mm。

3.2" "導臺的施工

導臺施工及其頂面導軌的安裝，按照設計圖紙技術要求和項目部具體安排予以實施。施工時，導臺和導軌的定位必須準確，焊接必須牢固，導軌之間的頂面銜接平順、接縫符合要求。

安裝導臺模板時，要準確把握導臺結構位置、尺寸和角度，確保澆筑混凝土時結構尺寸、標高和軸線位置不出差錯，模板支撐穩(wěn)定可靠。拆除模板時若發(fā)現(xiàn)混凝土導臺面局部不平整，必須對其打磨處理，以便到達平整度要求。

為避免盾構機在進、出中間風井時出現(xiàn)“磕頭”現(xiàn)象，在接收盾構機時，導臺和導軌的標高要比理論值降低20mm。在始發(fā)前，導臺和導軌的標高要比理論值提高20mm。

4" "盾構機的接收和檢修

4.1" "盾構機的接收

在盾構機掘進到中間風井圍護結構鉆孔灌注樁50m范圍內(nèi)后，將推進缸壓力逐步減小到10MPa。緩慢降低掘進速度，使掘進速度逐步小于20mm/min，同時逐步降低刀盤轉速和出土量。

在盾構機推進到中間風井圍護結構鉆孔灌注樁之前的最后幾環(huán)，進一步減小推力，再次降低掘進速度。此時的推進速度要逐步降低到5～10mm/min左右。同時在中間風井洞門的下方設置一定數(shù)量的砂包作為緩沖區(qū)，用于保護安裝好的中間風井洞門密封裝置。

盾構機在中間風井內(nèi)采用臨時拼裝的底部管片的方式空推過站，也就是使用盾構機的頂推缸，頂推盾構機底部臨時拼裝的管片，使盾構機前行。空推之前，在導軌上涂抹潤滑脂進行潤滑。空推時盾構機的推力不能過大，以防止盾構機滑坡。

4.2" "盾構機的檢修保養(yǎng)

在盾構機空推到中間風井的大里程端時，對其進行全面檢修保養(yǎng)，主要檢修保養(yǎng)項目包括：全面、細致地檢查刀盤刀具的磨損情況，更換磨損量超過5mm的刀具;檢查并清理刀盤上的泡沫噴口，若損壞予以更換;檢查盾尾刷磨損情況，若損壞予以更換，并重新潤滑盾尾;檢查并保養(yǎng)同步注漿系統(tǒng)，清理并疏通盾尾同步注漿暗道。

5" "盾構機的二次始發(fā)

5.1" "準備工作

在盾構機完成檢修保養(yǎng)工作且空推過站到達二次始發(fā)端之后，對盾構機掘進姿態(tài)進行重新測量和精確定位。對中間風井內(nèi)二次始發(fā)的反力架平面、高程進行精確定位。采用中間風井底板和側墻里的預埋件，對二次始發(fā)的反力架進行加固，使其能夠正常使用。二次始發(fā)工作與盾構初次始發(fā)的工作內(nèi)容基本一致[1]。

5.2" "安裝始發(fā)托架

5.2.1" "技術要求

安裝始發(fā)托架時，必須由測量人員按照設計圖紙和項目部的技術要求進行精確放樣、定位和復核，有偏差必須進行調(diào)整，經(jīng)確認無誤后方可進入焊接環(huán)節(jié)。始發(fā)托架的前端面與中間風井二次始發(fā)洞門的距離為700mm。為避免盾構機在風井內(nèi)二次始發(fā)過程中出現(xiàn)“磕頭”現(xiàn)象，二次始發(fā)托架的標高，要能使盾構機的中線比原設計的軸線高出20mm，且比過站的混凝土導臺大里程端低20mm。

始發(fā)托架的橫梁要與中間風井底板上固定好的工字鋼進行焊接。該橫梁必須在準確定位后方可進行焊接，焊接時不能改變已經(jīng)確定好的標高和位置。焊接完成后再使用工字鋼將始發(fā)托架的兩側進行橫向加固，即每隔1.5m設一道橫向支撐。橫向支撐與側墻或底板上反力梁之間的空隙，用與該空隙尺寸相同厚度的鋼板襯墊固定，鋼板的平面尺寸略大于工字鋼截面尺寸。

5.2.2" "安裝始發(fā)托架縱梁及軌道

先將始發(fā)托架的縱梁與固定好的橫梁相連，連接處進行臨時固定，保證縱梁不會因碰撞而移動。安裝軌道時同樣需要測量人員進行輔助，軌道定位后先進行臨時固定，臨時固定后由測量人員進行復測，復測合格后進行加固固定。

5.2.3" "安裝導向軌道

盾構機在二次始發(fā)托架上的支撐采用P43導軌軌道，軌道的截面中心線與盾體的中心線重合，其半徑為3475mm。為了使盾體、中盾和尾盾保持平順，中盾需墊高5mm，尾盾需墊高10mm。始發(fā)托架的端部與洞門有0.7m間距，所以要將軌道延長。延長的軌道要用鋼結構支撐和加固，導軌的角度和位置均順延。

5.4" "安裝反力架和支撐

二次始發(fā)反力架的結構設計與一次始發(fā)時基本相同，均采用組合鋼結構構件。但要根據(jù)風井內(nèi)的結構設計圖紙和現(xiàn)場實測該風井底板的標高、結構尺寸等，計算出反力架立柱的尺寸，安裝時結合風井結構的實際尺寸和實測位置、標高進行必要的調(diào)整。

5.5" "安裝洞門密封裝置

5.5.1" "洞門環(huán)狀結構和安裝

中間風井側墻洞門處的環(huán)狀鋼板，在其進行混凝土澆筑施工前已經(jīng)預埋。風井洞門預埋環(huán)內(nèi)徑為Φ7300mm，厚度為800mm。中間風井洞門預埋鋼環(huán)厚度為800mm，中間風井洞門圍護結構鉆孔灌注樁洞門范圍內(nèi)的鋼筋采用玻璃纖維筋，故在洞門處增加1個延長鋼環(huán)，長度為400mm，直徑為7300mm。洞門橡膠簾布到掌子面凈空尺寸為1200mm，盾構機刀盤厚度為935mm，刀盤在始發(fā)掘進時不會對橡膠簾布產(chǎn)生破壞。

5.5.2" "洞門密封裝置的安裝

洞門密封裝置安裝順序為：洞門圈預埋鋼環(huán)（已預埋）→簾布橡膠板→洞門環(huán)板→折頁壓板→墊圈→螺母。

6" "結語

綜上所述，盾構機在盾構區(qū)間的大型中間風井中，通過設置鋼筋混凝土導臺、鋼導軌和拼裝盾構機底部臨時管片實施空推過站和二次始發(fā)，加快了過站速度，提高了施工效率，降低了施工風險，節(jié)約了過站成本，保證了施工質(zhì)量和施工安全。

參考文獻

[1] 謝峰.區(qū)間盾構半環(huán)+全環(huán)結合過中間風井施工技術[J].基層建設，2017（16）：84-86.