盾構(gòu)空推過(guò)風(fēng)井技術(shù)研究

金 寶 修乃瑞 潘金剛

（濟(jì)南城建集團(tuán)有限公司，濟(jì)南 250000）

城市地鐵快速發(fā)展，地鐵施工在城市建設(shè)領(lǐng)域的地位愈顯突出，長(zhǎng)距離盾構(gòu)區(qū)間一般設(shè)置區(qū)間風(fēng)井，以滿(mǎn)足長(zhǎng)距離盾構(gòu)區(qū)間通風(fēng)需要。

目前，盾構(gòu)機(jī)過(guò)站有三種方式：車(chē)站主體結(jié)構(gòu)完工，站內(nèi)凈空滿(mǎn)足盾構(gòu)機(jī)過(guò)站條件，過(guò)站后繼續(xù)掘進(jìn)的方式；車(chē)站結(jié)構(gòu)未完成或車(chē)站凈空不滿(mǎn)足過(guò)站條件，采用吊出轉(zhuǎn)場(chǎng)、下井組裝再掘進(jìn)的方式；盾構(gòu)掘進(jìn)通過(guò)車(chē)站后再進(jìn)行車(chē)站施工的“先隧后洞”法。

1 工程概況

濟(jì)南軌道交通R3線(xiàn)一期工程王舍人站～裴家營(yíng)站中間風(fēng)井中心里程位于右線(xiàn)SK16+423.857處，起終點(diǎn)里程為SK16+405.855～SK16+441.869（結(jié)構(gòu)外壁）。中間風(fēng)井為地下兩層結(jié)構(gòu)，主體總長(zhǎng)約為36m，結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)段寬度為24.800m，結(jié)構(gòu)覆土厚度約7.716m。中間風(fēng)井盾構(gòu)通過(guò)段開(kāi)挖深度23.816m，單層埋深段開(kāi)挖深度約14.716m。中間風(fēng)井線(xiàn)路平面為圓曲線(xiàn)，曲線(xiàn)半徑左線(xiàn)為700m，右線(xiàn)為710m，主體結(jié)構(gòu)采用明挖順做法施工，風(fēng)井兩端區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，風(fēng)井段過(guò)站采用“到站、平移、再始發(fā)”的常規(guī)施工工藝。中間風(fēng)井按盾構(gòu)過(guò)站設(shè)計(jì)，風(fēng)井兩端施作盾構(gòu)端頭加固。盾構(gòu)接收端頭采用Φ800@450旋噴樁對(duì)端頭地層進(jìn)行加固處理，保證盾構(gòu)順利接收。

2 施工準(zhǔn)備

2.1 導(dǎo)臺(tái)施工

為滿(mǎn)足盾構(gòu)過(guò)站施工要求，減少管片拼裝數(shù)量，節(jié)省拼裝時(shí)間，盾構(gòu)機(jī)到達(dá)風(fēng)井前在風(fēng)井內(nèi)澆筑圓弧型混凝土導(dǎo)向平臺(tái)，并在導(dǎo)臺(tái)上安裝鋼軌，盾構(gòu)機(jī)到達(dá)中間風(fēng)井后直接沿導(dǎo)臺(tái)通過(guò)風(fēng)井。

盾構(gòu)機(jī)到達(dá)前應(yīng)將導(dǎo)臺(tái)施工完成，采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆。導(dǎo)臺(tái)用于支撐盾構(gòu)機(jī)通過(guò)中間風(fēng)井，導(dǎo)臺(tái)精度直接決定盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)，導(dǎo)臺(tái)的標(biāo)高施工精度在0～15mm以?xún)?nèi)，因此，導(dǎo)臺(tái)施工模板定位和混凝土澆注必須進(jìn)行測(cè)量復(fù)核。

2.1.1 測(cè)量放線(xiàn)

導(dǎo)臺(tái)施工時(shí)，必須通過(guò)聯(lián)網(wǎng)實(shí)測(cè)放樣，確定其軸線(xiàn)點(diǎn)及兩側(cè)限位點(diǎn)，通過(guò)預(yù)埋鋼筋頭的方式標(biāo)出每一點(diǎn)的控制高程，高程必須與隧道設(shè)計(jì)軸線(xiàn)一致。

2.1.2 鋼筋綁扎

導(dǎo)臺(tái)鋼筋采用Φ16螺紋鋼雙向雙層間距200mm鋪設(shè)，上下兩層鋼筋焊接馬鐙，安裝鋼筋時(shí)鋼筋安放位置一定要按測(cè)量放線(xiàn)位置進(jìn)行安裝，要求鋼筋綁扎符合規(guī)范要求，鋼筋保護(hù)層厚度為5cm。鋼筋綁扎完成后，組織現(xiàn)場(chǎng)施工人員、質(zhì)檢人員聯(lián)合監(jiān)理單位進(jìn)行聯(lián)合驗(yàn)收。導(dǎo)臺(tái)配筋圖如圖1所示。

圖1 導(dǎo)臺(tái)配筋示意圖

2.1.3 預(yù)埋件安裝

在安裝模板之前在導(dǎo)臺(tái)斜面上安裝導(dǎo)軌預(yù)埋件，預(yù)埋件采用全站儀進(jìn)行定位安裝，預(yù)埋件焊接至鋼筋，確保焊接牢固，滿(mǎn)足施工要求。

2.1.4 模板安裝

墻模安裝順序：支模前的檢查、支側(cè)模、鋼筋綁扎、安裝對(duì)拉螺栓，支另一側(cè)模、校正模板位置、緊固對(duì)拉止水螺栓、支撐固定、全面檢查。

模板須預(yù)先均勻涂刷脫模劑；支模時(shí)須用雙面膠帶粘貼面板拼縫處；在墻的拐角處（陽(yáng)角）兩塊板的搭接應(yīng)嚴(yán)密；陰角模立好后，將墻體模板的橫背楞延伸到陰角模，并穿好對(duì)拉螺栓使其與陰角?；驂w模板固定。

2.1.5 混凝土施工

混凝土采用C35普通混凝土，分層澆筑，每層30～40cm，振搗時(shí)一定要密實(shí)，快進(jìn)慢出，不得漏振，振動(dòng)棒不得貼住模板，避免漲模，且澆筑層厚度、振搗器的移動(dòng)間距、振搗延續(xù)時(shí)間等均須按相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

2.2 盾構(gòu)上接收導(dǎo)臺(tái)

為滿(mǎn)足盾構(gòu)機(jī)按曲線(xiàn)行走，盾構(gòu)機(jī)下導(dǎo)軌采用3m短軌，用魚(yú)尾板進(jìn)行連接，初裝完后用全站儀進(jìn)行平面及豎向位置進(jìn)行復(fù)核，滿(mǎn)足施工要求。軌道固定采用自制小壓板進(jìn)行焊接固定，必須保證壓板焊接飽滿(mǎn)。相鄰軌道必須滿(mǎn)足高度相同，不得有高差，如有高差用磨光機(jī)進(jìn)行處理。接收盾構(gòu)機(jī)前，需檢查導(dǎo)臺(tái)導(dǎo)軌的加固以及盾構(gòu)刀盤(pán)底部與導(dǎo)臺(tái)高差等情況，確認(rèn)無(wú)誤后方可將盾構(gòu)推上導(dǎo)臺(tái)。推進(jìn)過(guò)程中必須密切關(guān)注，一旦出現(xiàn)異常情況，應(yīng)及時(shí)停止推進(jìn)并進(jìn)行處理。

掘進(jìn)過(guò)程中，掌握好左右兩側(cè)油缸的推力，合理控制推進(jìn)油缸伸縮量，按照設(shè)計(jì)路線(xiàn)推進(jìn)。

2.3 盾構(gòu)機(jī)過(guò)站

盾構(gòu)空推過(guò)站中間風(fēng)井，在車(chē)站底板上澆注混凝土導(dǎo)臺(tái)，導(dǎo)臺(tái)兩側(cè)安裝重軌并滿(mǎn)鋪，復(fù)核軌道的高度，接收端頭軌道降低50mm，始發(fā)端頭軌道按設(shè)計(jì)標(biāo)高執(zhí)行，保證盾構(gòu)機(jī)順利推上設(shè)計(jì)導(dǎo)臺(tái)。

盾構(gòu)機(jī)前體脫出洞門(mén)鋼環(huán)后，前體與軌道之間墊30mm厚鋼板，并與盾體焊接在一起，中體墊35mm鋼板，盾尾墊40mm鋼板，并焊接，防止刀盤(pán)與軌道磕碰。利用盾尾拼裝管片提供反推力使盾構(gòu)機(jī)整體過(guò)站，管片脫出盾尾后，每5環(huán)用H鋼在管片的腰部進(jìn)行固定，并用支撐到兩邊的側(cè)墻和立柱上，立柱中間距離較大的位置增加斜撐固定，防止管片側(cè)向位移，如圖2所示。

過(guò)站期間曲線(xiàn)線(xiàn)路形成的最大夾角2.14°，盾構(gòu)機(jī)過(guò)站期間總推力不大于800t，根據(jù)受力需求，左側(cè)受力30%左右。

側(cè)向受力F=8000×30%×sin2.14=90kN

F1=(δ×A)/N

圖2 風(fēng)井內(nèi)管片固定圖

其中，F(xiàn)為鋼環(huán)允許受力值，δ為鋼材許用擠壓應(yīng)力，A為受力截面面積，N為安全系數(shù)，安全系數(shù)一般取值2～5。鋼環(huán)鋼材采用Q235碳素鋼，δ取值235MPa。

盾構(gòu)機(jī)步進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)由專(zhuān)人在盾構(gòu)機(jī)前方檢查步進(jìn)情況，密切關(guān)注盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)姿態(tài)，并與液壓油缸操作手緊密聯(lián)系，出現(xiàn)異常立即停止推進(jìn)。拼裝的負(fù)環(huán)管片采用錯(cuò)縫與通縫相結(jié)合的形式拼裝，在成型管片腰部采用型鋼加固?？v向斜撐間距1.2m布設(shè)一道，保證推進(jìn)過(guò)程中提供足夠的側(cè)向支撐力。在中間風(fēng)井始發(fā)端頭左右線(xiàn)各設(shè)置80cm鋼環(huán)一處，保證始發(fā)負(fù)環(huán)侵入始發(fā)端側(cè)墻400～800mm。

3 工程質(zhì)量保證措施

3.1 調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)

盾構(gòu)機(jī)到達(dá)接收洞門(mén)前100環(huán)，通過(guò)對(duì)洞內(nèi)導(dǎo)線(xiàn)、水準(zhǔn)、管片姿態(tài)進(jìn)行測(cè)量，明確盾構(gòu)機(jī)中心軸線(xiàn)與隧道設(shè)計(jì)中心軸線(xiàn)的關(guān)系，并對(duì)接收洞門(mén)位置進(jìn)行復(fù)棱，確定盾構(gòu)機(jī)的貫通姿態(tài)及掘進(jìn)糾偏計(jì)劃，按照糾偏計(jì)劃進(jìn)行推進(jìn)。在此段進(jìn)行二次注漿，保證二次注漿效果，穩(wěn)定管片姿態(tài)，確保自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)能精確高效的工作，同時(shí)復(fù)測(cè)洞門(mén)鋼環(huán)情況，檢查端頭墻洞門(mén)尺寸，確保凈空，保證盾構(gòu)機(jī)能準(zhǔn)確安全順利出洞進(jìn)入中間風(fēng)井。

3.2 管片拼裝

在管片拼裝前進(jìn)行管片檢查，確認(rèn)管片種類(lèi)是否正確、質(zhì)量完好無(wú)缺、密封墊粘接無(wú)脫落，檢查各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)合格后方允許安裝。

每環(huán)管片安裝都必須經(jīng)過(guò)三次緊固，安裝時(shí)先人工進(jìn)行初步緊固，待安裝好一環(huán)后再用風(fēng)動(dòng)扳手進(jìn)行進(jìn)一步緊固，在該環(huán)脫出盾尾后再次擰緊。掘進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)管片裂縫或其他破損情況，應(yīng)及時(shí)觀察、記錄，并將信息反饋到盾構(gòu)主司機(jī)，選擇適當(dāng)時(shí)機(jī)進(jìn)行修補(bǔ)。

3.3 盾構(gòu)接收

在破除盾構(gòu)穿越處連續(xù)墻之前，用冷凍法在素混凝土墻外側(cè)形成凍土止水帷幕，再人工破除洞門(mén)。盾構(gòu)機(jī)到達(dá)風(fēng)井前，應(yīng)注意姿態(tài)控制，使盾構(gòu)機(jī)垂直穿越風(fēng)井，并注意掘進(jìn)參數(shù)的選擇，使盾構(gòu)機(jī)沿設(shè)計(jì)線(xiàn)路掘進(jìn)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采取上述措施，盾構(gòu)機(jī)在風(fēng)井順利過(guò)站，驗(yàn)證了各項(xiàng)施工參數(shù)和措施的可行性，為+供參考。