機(jī)械法聯(lián)絡(luò)通道考察研究

李淑強(qiáng)

青島市地鐵八號(hào)線有限公司 山東青島 266000

機(jī)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(xì)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(xiàng)目，2018年2月，寧波地鐵3號(hào)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(hào)線麗—雙區(qū)間2號(hào)聯(lián)絡(luò)通道機(jī)械法施工貫通，從設(shè)備吊裝下井到貫通用時(shí)15d。

1 寧波地鐵機(jī)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(zhǎng)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(guò)巖土工程理論不斷完善、地基加固改良技術(shù)不斷進(jìn)步及掘進(jìn)機(jī)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(jìn)裝備不斷涌現(xiàn)，使微擾動(dòng)形式實(shí)現(xiàn)地下各類(lèi)空間開(kāi)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(kāi)挖，通過(guò)冷凍法對(duì)開(kāi)挖范圍進(jìn)行加固。據(jù)寧波運(yùn)營(yíng)線路沉降監(jiān)測(cè)，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(shì)。工后沉降大、沉降周期長(zhǎng)，安全隱患多，施工工期長(zhǎng)及造價(jià)高等問(wèn)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(tuán)對(duì)機(jī)械法施工聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)展了廣泛調(diào)研。先后調(diào)研了德國(guó)漢堡第四易北河救援通道、香港屯門(mén)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(guó)內(nèi)外工程?；谡{(diào)研結(jié)果，開(kāi)展了針對(duì)性的集約化盾構(gòu)裝備研發(fā)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工技術(shù)等成套技術(shù)研發(fā)。針對(duì)寧波地質(zhì)、水文和環(huán)境特點(diǎn)，完成了盾構(gòu)法和頂管法掘進(jìn)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(shí)驗(yàn)成功后可減少地鐵保護(hù)區(qū)范圍，減少后期地保壓力。

1.4 機(jī)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(jī)械法施工的聯(lián)絡(luò)通道共26座，其中2號(hào)線二期1座，3號(hào)線3座，4號(hào)線21座。3號(hào)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(tuán)有限公司交流

2018年12月青島地鐵八號(hào)線公司牽頭總體院中國(guó)鐵設(shè)、大青區(qū)間設(shè)計(jì)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(tuán)進(jìn)行技術(shù)交流。寧波地鐵集團(tuán)介紹了機(jī)械法聯(lián)絡(luò)通道設(shè)計(jì)、施工關(guān)鍵技術(shù)、科研情況及機(jī)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(hào)線公司各部門(mén)及各參建單位對(duì)機(jī)械法施工中的問(wèn)題進(jìn)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(jī)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(jī)械法聯(lián)絡(luò)通道。為滿足聯(lián)絡(luò)通道機(jī)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(wú)需破除管片擴(kuò)挖施工。受隧底填充層高度限制，內(nèi)置泵房設(shè)計(jì)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(yùn)行的排水效果及液位控制效果較理想，能實(shí)現(xiàn)空間集約化設(shè)計(jì)，但成本較高，約2~3萬(wàn)/臺(tái)。

2.3 寧波大學(xué)軌道交通實(shí)驗(yàn)基地參觀

2018年12月前往寧波大學(xué)軌道交通實(shí)驗(yàn)基地參觀交流。寧波地鐵原副指揮長(zhǎng)、總工程師朱瑤宏對(duì)基地建設(shè)、科研情況進(jìn)行詳細(xì)介紹并帶領(lǐng)考察團(tuán)隊(duì)參觀了機(jī)械法聯(lián)絡(luò)通道施工現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)設(shè)備。

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

據(jù)考察機(jī)械法聯(lián)絡(luò)通道主要在寧波、無(wú)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(jī)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(xiǎn)高、工期長(zhǎng)、運(yùn)營(yíng)期沉降大等技術(shù)難題。

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

機(jī)械法施工可采用鋼套筒或地層加固后進(jìn)行盾構(gòu)始發(fā)、接收。采用地層加固方法進(jìn)行盾構(gòu)始發(fā)接收主要利用管片背后注漿進(jìn)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(gè)注漿孔。

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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(cuò)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(mén)結(jié)構(gòu)制作[2]。

3.3 聯(lián)絡(luò)通道與泵房分離設(shè)計(jì)

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(shí)施工。掘進(jìn)機(jī)施工時(shí)無(wú)法對(duì)下沉結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工，區(qū)間泵房需與聯(lián)絡(luò)通道進(jìn)行分離設(shè)計(jì)[3]。

3.4 項(xiàng)目實(shí)施效果

據(jù)寧波地鐵施工經(jīng)驗(yàn)，單座聯(lián)絡(luò)通道施工時(shí)間約58天，其中施工準(zhǔn)15天、組裝調(diào)試5天、施工掘進(jìn)18天、拆機(jī)撤場(chǎng)5天、洞門(mén)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(gè)機(jī)械法通道造價(jià)約330～450萬(wàn)元不等，據(jù)寧波3號(hào)線統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，已中標(biāo)15個(gè)聯(lián)絡(luò)通道綜合單價(jià)355萬(wàn)，每延米單價(jià)49萬(wàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，傳統(tǒng)礦山法施工聯(lián)絡(luò)通道的工期長(zhǎng)、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(diǎn)，機(jī)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(lèi)缺陷，是地下隧道工藝發(fā)展的趨勢(shì)，具有機(jī)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(diǎn)。依托杭州地鐵7號(hào)線某區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道施工進(jìn)行機(jī)械法聯(lián)絡(luò)通道的關(guān)鍵技術(shù)總結(jié)。