上海軌道交通11號線南段地鐵隧道中隔墻施工技術

周均立

(上海城建市政工程(集團)有限公司，上海 200065)

0 引言

近年來，大直徑隧道施工技術日趨成熟。由于其具有節(jié)約地下空間及施工工期短等優(yōu)勢，國外采用大直徑盾構施工的單管雙線隧道已經(jīng)得到了一定的發(fā)展，并且已有少量工程實例。如:荷蘭綠色心臟高速鐵路隧道［1］，采用φ14.87 m泥水盾構進行施工。隧道所處土層主要為中粗砂，上覆厚達15 m的黏土。利用混凝土隔墻將隧道劃分出2個相對獨立空間;西班牙巴塞羅那地鐵9號線［2］部分區(qū)間采用φ12.06 m的TBM進行施工，隧道所處土層為巖層，為單管雙層4軌道地鐵隧道，上下2層之間采用0.4 m現(xiàn)澆鋼筋混凝土隔板將整個空間分為相對獨立的2個空間，并且承擔上層的列車動荷載。上海市軌道交通11號線南段土建工程9標在國內(nèi)首次應用單管雙線地鐵隧道，與荷蘭和西班牙的2例隧道工程不同的是，采用φ11.58 m泥水平衡盾構施工，中隔墻采用預制結(jié)合現(xiàn)澆的方式施工。

國內(nèi)方面，針對大直徑隧道中隔墻施工方面的研究也有一些:文獻［3］依托武廣客運專線針對其上軟下硬的復合地層且斷面大等特點，提出臺階法+中隔墻的施工方法，分析其轉(zhuǎn)換過程，探討其力學機制，并給出了詳細的施工工藝;文獻［4－8］結(jié)合上海軌道交通16號線工程，對中隔墻“現(xiàn)澆+預制安裝”施工工藝，中隔墻拼裝機的使用要點及技術進行了闡述。本工程采用上海城建市政工程有限公司與專業(yè)機械制造商合作研發(fā)的拼裝專用機械用于中隔墻拼裝作業(yè)。

本文綜述性地闡述上海軌道交通11號線中隔墻整體施工方案、預制件吊裝施工技術、預制中隔墻安裝臨時支撐技術及預制件頂部傳力桿安裝技術。

1 工程概況

上海市軌道交通11號線南段土建工程9標分為2個區(qū)間隧道，盾構工作井—中間風井1區(qū)間隧道長為1 880.519 m，中間風井1—滬城環(huán)路站區(qū)間隧道長為1 518.25 m。隧道內(nèi)徑10.36 m，外徑11.36 m，管片厚0.5 m，中心環(huán)寬1.5 m，采用2臺φ11.58 m泥水平衡盾構施工。圓隧道內(nèi)部結(jié)構由口型預制構件、弓形底板、承軌板及中隔墻組成，隧道斷面布置見圖1?？谛皖A制構件隨盾構推進同步安裝;弓形底板、承軌板為現(xiàn)澆結(jié)構形式，待盾構推進一段距離后施工;中隔墻為半預制半現(xiàn)澆結(jié)構，待盾構推進結(jié)束后施工。

圖1 圓隧道內(nèi)部結(jié)構圖(單位:mm)Fig.1 Internal structure of tunnel(mm)

2 中隔墻施工方案

中隔墻結(jié)構由底部現(xiàn)澆段、后澆帶及預制段3部分組成，預制中隔墻頂部采用角鋼固定(詳見圖1)。預制中隔墻尺寸為1.49 m×5.30 m×0.30 m(寬×高×厚)，相鄰中隔墻預制塊之間采用彈性防火密封膠嵌縫。中隔墻施工工序為:底部現(xiàn)澆結(jié)構施工—頂部鋼構件安裝—卸下單側(cè)角鋼—預制中隔墻安裝—裝上卸下的角鋼—防火密封膠嵌縫—后澆帶施工—安裝巖棉及防火封堵漆噴涂。

3 關鍵技術

3.1 預制件吊裝施工技術

國內(nèi)地鐵隧道首次采用單管雙線形式，預制中隔墻拼裝施工無工程實例參考，因此研發(fā)了拼裝專用機械(見圖2)，用于中隔墻拼裝作業(yè)。拼裝機采用履帶式自行走、上車工作時能進行90°回轉(zhuǎn)，采用大、小臂連桿機構來提升機械手，機械手可在各個方向進行微調(diào)。

圖2 中隔墻拼裝機械Fig.2 Separation wall assembling machinery

中隔墻拼裝機利用傳統(tǒng)的履帶挖機改裝而成，主要由夾鉗機構、動臂機構、工作平臺、擺臂機構及平移機構等部分組成。完成包括:抓取、起吊、轉(zhuǎn)向及安裝等動作(見圖3)。

圖3 中隔墻拼裝示意圖Fig.3 Assembling of separation wall

1)第1步:抓取。利用電機車將預制中隔墻運到工位后，先用人工把抓鉤連接件(與管片吊裝連接件類似)擰到預制中隔墻構件上預埋件的螺孔上。操縱機械手夾鉗手柄，機械手上夾鉗夾住抓鉤連接件(夾鉗操縱手柄上帶有鎖定裝置，以防夾鉗松開)，然后操縱提升手柄使預制中隔墻構件提升，待預制中隔墻構件提升至最佳翻轉(zhuǎn)位置時暫停。

2)第2步:起吊。操縱機械手翻轉(zhuǎn)手柄，使預制中隔墻構件旋轉(zhuǎn)成90°豎起，隨后繼續(xù)操縱提升手柄和回收手柄(可交替聯(lián)動)，把預制中隔墻構件收向回轉(zhuǎn)中心。

3)第3步:轉(zhuǎn)向。操縱拼裝機回轉(zhuǎn)手柄，使上車相對隧道縱向方向回轉(zhuǎn)90°，上車對準預制中隔墻構件安裝位置。

4)第4步:安裝。操縱機械手手柄將預制中隔墻構件向前、上方向移動直到中隔墻安裝位置。機械手沿隧道中隔墻安裝位置上下、左右、前后、偏轉(zhuǎn)幾個方向微調(diào)，其中上下微調(diào)范圍可達±400 mm，左右微調(diào)范圍可達±200 mm，前后微調(diào)范圍達±200 mm，還可進行偏轉(zhuǎn)角度的微調(diào)。

3.2 預制中隔墻安裝臨時支撐技術

單塊預制中隔墻安裝到位后，處于“懸空”狀態(tài)，在后澆帶施工完成前，需要機械手吊住預制件，嚴重影響了拼裝機械的施工效率。

為了實現(xiàn)快速拼裝施工，必須在預制件吊裝到位后，用臨時裝置替代機械手，固定懸空預制件，釋放機械手，進行下一塊預制件的吊裝。經(jīng)實踐摸索，開發(fā)了一套簡單實用的臨時鋼支撐進行臨時固定，臨時支撐形狀如圖4所示。單塊預制件用2根外徑0.07 m，長0.09 m的無縫鋼管橫穿，擱置于4根臨時鋼支撐上，通過活絡頂托，方便調(diào)整拼裝精度以及拆卸，最終支撐在牢固的現(xiàn)澆段上，為了加強臨時支撐的穩(wěn)定性，相鄰側(cè)2根臨時鋼支撐用剪刀桿連接。

3.3 預制件頂部傳力桿安裝技術

考慮到襯砌隧道的后期變形，為了確保中隔墻結(jié)構安全，中隔墻頂部與管片之間填充了120 mm厚的巖棉，并通過傳力桿和角鋼將預制件與管片連接起來(見圖5)，這樣可以提高拼裝后的中隔墻整體穩(wěn)定性。

根據(jù)實際施工情況，管片預留接駁器的位置與隧道中心軸線有一定偏差(Δ)，傳力桿的安裝有3種形式:當Δ≤0.03 m時，直接將5根φ32傳力桿擰入預留接駁器;當0.03 m＜Δ＜0.15 m時，采用鋼板轉(zhuǎn)換器，間接將帶有5根φ32傳力桿的鋼板與預留接駁器連接;當Δ≥0.15 m時，接駁器完全偏出預制件范圍，則在隧道中線的管片上植入3根φ32螺紋鋼，兩側(cè)再安裝2只1 m長的角鋼“夾住”預制件。安裝形式見圖6。

具體安裝方法為:

1)測量每環(huán)管片頂部接駁器與隧道中軸線的偏差值，確定采用傳力桿安裝的形式。

2)根據(jù)測量統(tǒng)計結(jié)果，中隔墻預制時在頂部相應位置預留傳力桿插入孔。

圖4 臨時鋼支撐安裝示意圖Fig.4 Installation of temporary steel support

圖5 中隔墻頂部節(jié)點圖Fig.5 Details of top node of separation wall

圖6 傳力桿安裝示意圖Fig.6 Installation of dowel steel

3)利用專用的移動式平臺架進行頂部鋼構件安裝及植筋施工，然后卸下拼裝側(cè)的單側(cè)角鋼。

4)傳力桿(或轉(zhuǎn)換器)在拼裝前，事先放入預制件頂部的預留孔內(nèi)，當預制件安裝頂升到設計位置后，由工人將傳力桿上提，擰入管片上預留接駁器，實現(xiàn)預制件與管片的連接。

5)傳力桿安裝完成后，在預留孔與傳力桿金屬帽之間的空隙中填充自流環(huán)氧砂漿，使傳力桿只有上下活動的自由度，防止左右晃動。

6)最后頂部塞入0.12 m厚巖棉，并安裝拼裝時卸下的角鋼，增加一道安全保障。

4 結(jié)語

本工程盾構工作井—中間風井1及中間風井1—滬城環(huán)路站區(qū)間隧道分別于2011年10月11日和11月24日貫通后，中隔墻于2012年2月底開始施工，單日最快拼裝40塊(60 m)，平均每日拼裝25塊(37.5 m)，2個區(qū)間隧道共歷時3個月完成中隔墻施工。

通過不斷地摸索和經(jīng)驗積累，中隔墻預制拼裝施工技術在本工程中得到了很好的應用，達到了快速高效施工的目的，可為今后類似工程的施工提供參考。

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