盾構(gòu)在礦山法隧道內(nèi)空推施工工藝探究

矯健，沈揚(yáng)奎，陳金，劉純子，胡家瑞

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

1 薛瓦區(qū)間隧道工程基本概況

薛瓦區(qū)間位于濱海公路、南輔路下方。線路出薛瓦區(qū)間風(fēng)井沿濱海公路及南輔路向東前行，線路進(jìn)入南輔路與東環(huán)島路口以轉(zhuǎn)彎半徑R=550m穿越南輔路外側(cè)綠化帶，再沿南輔路經(jīng)過南輔路與大明山路口到達(dá)瓦屋莊站。

2 薛瓦區(qū)間隧道工程空推方案提出

薛瓦區(qū)間隧道工程項目主要采用盾構(gòu)法施工技術(shù)，其空推段隧道采用的是礦山法施工技術(shù)。采用盾構(gòu)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(huán)境、地質(zhì)條件影響，無法設(shè)置盾構(gòu)吊出井，且又必須完成相鄰隧道施工，對雖具備盾構(gòu)吊出轉(zhuǎn)運(yùn)條件，但工期不允許等。盾構(gòu)需要經(jīng)過左線礦山法隧道后，在薛瓦區(qū)間風(fēng)井兼3號聯(lián)絡(luò)通道處轉(zhuǎn)體后，進(jìn)入右線進(jìn)行推進(jìn)作業(yè)，從而減少盾構(gòu)拆機(jī)吊裝次數(shù)，提高施工效率?？傮w的方案思路如下：首先，在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)到達(dá)礦山法隧道交界處前，將礦山法隧道二次襯砌（包括：盾構(gòu)接收洞門、混凝土空推導(dǎo)臺）施工完成，盾構(gòu)機(jī)順利接收后空推至薛瓦區(qū)間3號聯(lián)絡(luò)通道進(jìn)行二次接收，同時，處理接收洞門處管片與二襯之間的聯(lián)系，最終隧道成型。以下內(nèi)容具體探討了薛瓦區(qū)間盾構(gòu)空推前準(zhǔn)備、整體式空推以及狹小空間內(nèi)調(diào)頭平移相關(guān)技術(shù)工藝內(nèi)容。

2.1 空推前準(zhǔn)備技術(shù)工藝要點(diǎn)

在薛瓦區(qū)間盾構(gòu)機(jī)空推前，通過盾構(gòu)機(jī)刀盤外徑6280mm，計算分析礦山法成型隧道凈空內(nèi)徑確定為6880mm，方能保證盾構(gòu)順利通過礦山法成型隧道。礦山法隧道施工時，需要嚴(yán)格控制隧道斷面尺寸。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)接收前，需要采用斷面測量儀對礦山法隧道進(jìn)行全斷面復(fù)測，確保斷面空間尺寸同時滿足線路空間限界及盾構(gòu)空推要求。礦山法隧道在斷面復(fù)測過程中發(fā)現(xiàn)存在軸線偏差時，為保證盾構(gòu)空推路線符合要求，必須基于斷面測量數(shù)據(jù)分析與最小盾構(gòu)空推施工軸線來調(diào)整確定導(dǎo)臺施工的最終放樣數(shù)據(jù)。

2.2 盾構(gòu)機(jī)整體式空推技術(shù)工藝要點(diǎn)

盾構(gòu)到達(dá)礦山法隧道段前，首先在礦山法隧道內(nèi)澆注弧型混凝土導(dǎo)臺并安裝軌道于其上，在導(dǎo)臺中部預(yù)留三個孔洞，縱向間隔1.5m，預(yù)留空洞結(jié)構(gòu)尺寸為150×250×300mm，以此作為盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)反力支撐體系的基座，待盾構(gòu)到達(dá)礦山法隧道段后直接將盾構(gòu)推進(jìn)至混凝土導(dǎo)臺軌道上，之后只需拼裝底部的一塊管片并在導(dǎo)臺預(yù)留孔洞內(nèi)安裝反力裝置，使盾構(gòu)通過礦山法隧道?；⌒蛯?dǎo)臺結(jié)構(gòu)尺寸見圖1所示。

圖1 弧形導(dǎo)臺示意圖

通過拼裝拱底3塊管片使盾體前行露出預(yù)留空洞，然后通過在盾體內(nèi)焊接掛好的5t電動葫蘆回拉管片到盾體內(nèi)，然后在混凝土導(dǎo)臺預(yù)留孔內(nèi)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(gòu)沿軌道推進(jìn)。由于預(yù)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(gòu)步進(jìn)時，派專人在盾構(gòu)前方檢查盾構(gòu)步進(jìn)情況，及時與盾構(gòu)司機(jī)緊密聯(lián)系，出現(xiàn)異常立即停止推進(jìn)。

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

2.3 盾構(gòu)狹小空間內(nèi)調(diào)頭、平移技術(shù)工藝要點(diǎn)

第一，保證盾構(gòu)調(diào)頭、平移到位。為保證盾構(gòu)調(diào)頭風(fēng)道凈高尺寸，先不進(jìn)行風(fēng)道二襯施工，其初期支護(hù)隧道斷面尺寸大于盾構(gòu)機(jī)調(diào)頭所需空間尺寸。經(jīng)底板澆筑及整體式鋪設(shè)鋼板完成，盾構(gòu)機(jī)上接收托架中心最大凈高為7180mm，滿足調(diào)頭凈高要求，如圖2。

圖2 盾體調(diào)頭凈高示意圖

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

圖3 盾構(gòu)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(gòu)主機(jī)共同平移，旋轉(zhuǎn)達(dá)到預(yù)定位置即可，如此可完成盾構(gòu)主機(jī)調(diào)頭技術(shù)操作。在施工過程中，要保證盾構(gòu)機(jī)從靜止到向前移動初始推力至少達(dá)到600kN以上。在平移與旋轉(zhuǎn)過程中推力基本控制在300～500kN。調(diào)頭、平移速率應(yīng)該控制在10mm/min。其調(diào)頭施工的主要步驟如下：

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

在結(jié)合托架與盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行軌跡平移與轉(zhuǎn)動到目標(biāo)位置后，由此完成盾構(gòu)主機(jī)調(diào)頭與移動到位。

第四，要進(jìn)行反力牛腿設(shè)計，結(jié)合盾體調(diào)頭施工相關(guān)技術(shù)內(nèi)容模擬盾體行走軌跡并進(jìn)行調(diào)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(shè)計15組反力牛腿焊接點(diǎn)位。

3 薛瓦區(qū)間空推方案質(zhì)量保障措施分析

在針對薛瓦區(qū)間地鐵隧道工程進(jìn)行盾構(gòu)在礦山法隧道內(nèi)調(diào)頭及非拼裝管片空推施工質(zhì)量保障過程中，以下也提出了幾點(diǎn)有效保障措施：

（1）控制盾構(gòu)推進(jìn)姿態(tài)，結(jié)合導(dǎo)臺提高施工精度以及油缸形成差，合理調(diào)整人工輔助測量結(jié)果，保證系統(tǒng)測量精度控制到位。施工中需要隨時調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)，避免出現(xiàn)任何施工意外。

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

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

4 結(jié)語

在薛瓦區(qū)間地鐵隧道工程項目中，要充分掌握盾構(gòu)法空推技術(shù)，確保其盾構(gòu)空推作業(yè)在狹小礦山法隧道中的合理運(yùn)用。同時，充分把握盾構(gòu)空推段地質(zhì)條件、周邊環(huán)境以及礦山法工藝實(shí)施過程，建立空推導(dǎo)臺推進(jìn)預(yù)留位置質(zhì)量體系與推進(jìn)姿態(tài)控制技術(shù)體系，有效保證盾構(gòu)空推施工工程質(zhì)量實(shí)施到位，全面推進(jìn)地下隧道全過程監(jiān)控關(guān)鍵工序有效實(shí)施。