淺談大直徑土壓盾構(gòu)中間豎井管片拆除施工技術(shù)

摘要：負環(huán)拆除施工在盾構(gòu)施工中較為傳統(tǒng)的施工項目，然而，在莞惠城際軌道交通工程GZh-12標項目中，盾構(gòu)過電力井采用“先隧后井”施工，需要對盾構(gòu)中間豎井管片進行拆除施工，由于該豎井靠近東江，地層富水，而且該處地層與東江存在水力聯(lián)系。該處管片拆除風險大，難度大，本文詳細的闡述了盾構(gòu)中間豎井工程概況及相關(guān)的各項施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：大直徑土壓盾構(gòu)；中間豎井；管片拆除；

隨著城市化的發(fā)展，目前我國各大城市都在大力發(fā)展城際軌道交通，隧道盾構(gòu)施工項目隨之增加，受使用功能的要求，大直徑土壓平衡盾構(gòu)施工也有增多的趨勢。且各項施工要求均提出了更高的要求。

工程概況

莞惠城際軌道交通項目工程GZH-12標盾構(gòu)區(qū)間采用直徑8.8米的海瑞克土壓平衡盾構(gòu)機進行施工，區(qū)間在GDK100+100處設防淹門兼電力井，該豎井位于惠州市云山西路與文昌一路交匯路口西南側(cè)，場地處屬沖積平原，地勢平坦，地面高程15.91-16.14m，基坑長32.53m，寬12.6m，采用明挖法施工，開挖深度35.7m。電力井基坑在盾構(gòu)通過后由回填砂土、細石混凝土與洞門分層進行了回填如下圖所示。

電力井管片拆除施工前具備開挖條件，需要對每個洞門的洞門處及洞門外各6環(huán)管片進行補充注漿，共計24環(huán)。電力井開挖施工時，要對電力井內(nèi)的管片進行拆除，左右線共16環(huán)管片需要拆除。

二、總體施工方案

1、洞內(nèi)注漿施工方案

根據(jù)開挖及洞門鑿除期間情況分析，電力井漏水點主要集中在管片與連續(xù)墻之間的空隙局部存在注漿不密實形成的通道，因此注漿主要對通道進行封堵，并對連續(xù)墻外一定范圍管片外進行加強注漿。

（1）連續(xù)墻內(nèi)的管片注漿

在連續(xù)墻內(nèi)的管片，主要采用雙液漿進行補漿。該處管片在預制時已增加注漿孔，要求依次打穿所有孔進行注漿，注漿壓力控制在0.5～1MPa。注漿順序為先上后下，打注漿孔時要求打穿至注漿孔外150mm，即總共打入550mm（含管片厚度）。每個洞門有2環(huán)，合計8環(huán)。

（2）連續(xù)墻外管片注漿

連續(xù)墻外的管片，隧道上半部分處于砂層中，地下水豐富、滲透性高，需要擴大注漿范圍。注漿前，先打入帶球閥的鋼花管，并封堵花管與注漿孔之間的空隙后進行注漿。鋼花管總長度1m，注漿先采用單液漿，注漿壓力控制在0.5～1.0MPa，當每個孔注漿量超過4m3時改注雙液漿，直至壓力滿足要求。隧道下半部分處于巖層中，只需打開注漿孔直接注漿，每個洞門處有4環(huán)管片，共計16環(huán)。

2、洞內(nèi)加固施工方案

由于在拆除管片時，管片剛體在卸載后產(chǎn)生移位變形，影響隧道成型管片質(zhì)量。為避免此類事情發(fā)生，必須在管片拆除前在洞內(nèi)一定范圍內(nèi)（在電力井洞門往內(nèi)各5環(huán)，總計20環(huán)）進行管片加固，使得該處管片形成整體，避免管片移位變形。洞內(nèi)加固方法分兩種：第一種，縱向加固，第二種環(huán)向加固。

（1）縱向加固

3、管片拆除施工方案

（1）鑿除中間環(huán)管片

由于盾構(gòu)掘進時掘進力較大（20000KN），管片間嵌固的比較牢靠，拆除第一環(huán)管片比較困難。

第一步：開挖至露出上半部分管片時，然后對中間環(huán)（第一環(huán)）封頂塊進行鑿除。先對中間環(huán)封頂塊選擇合適吊點位置（每塊為2個）處混凝土鉆孔機在管片上方進行人工鉆孔，洞內(nèi)架設預制三角架，孔洞大小為能穿過鋼絲繩即可；對20T龍門吊、鋼絲繩穿過吊裝孔進行懸吊保護，保證不發(fā)生脫落，然后解除封頂塊螺栓，在管片上方對封頂塊沿著管片環(huán)縫、縱縫周圍進行鉆孔切割，直至脫落。

第二步：拆除中間環(huán)上半部分管片。

采用相同方法進行剩余上半部分管片的拆除。

第三步：待開挖到底，設置臨時支撐見本節(jié)4）和圖2-7

第四步：利用炮機進行鑿除中間環(huán)下半部分管片。

開挖到底，對需要進行鑿除的管片，解除相連螺栓，200挖機更換炮頭進行鑿除。

（2）鑿除剩余環(huán)管片

拆除順序為依次從中間環(huán)向兩邊洞口方向進行由于此處拆除方法相同，以拆除第二環(huán)為例進行說明。

（1）拆除管片，必須從上到下順序進行逐塊拆除。

（2）對20T龍門吊、鋼絲繩穿過吊裝孔進行懸吊保護，保證不發(fā)生脫落，并解除該塊管片周邊的連接螺栓。洞內(nèi)架設預制三角架，松開螺栓后即可進行管片吊出。

（3）采用相同方法進行剩余上半部分管片的拆除。

（4）待開挖到底，設置臨時支撐見本節(jié)4）和圖2-4

（5）拆除剩余下半部分管片。

（3）拆除洞口環(huán)管片

1、拆除施工方法

拆除洞口環(huán)管片根據(jù)管片嵌入洞內(nèi)深度不同分為兩種情況：

第一種情況：洞口環(huán)管片嵌入洞內(nèi)深度小于20cm。

由于洞口環(huán)管片部分嵌入電力井端墻內(nèi)，首先用20T龍門吊將最上方管片塊垂直吊住，然后解除此塊周邊的連接螺栓，在該塊管片與第1環(huán)管片銜接處用風鎬、大錘打入3個鋼楔塊，利用鋼楔塊將該塊管片頂松動，即可順利將該塊管片拆除，再依次從上向下將剩余管片拆除。

第二種情況：洞口環(huán)管片嵌入洞內(nèi)深度大于20cm。

由于洞口環(huán)管片嵌入電力井端墻內(nèi)深度過大，拆除困難，而且存在滲漏危險。需要對洞口環(huán)管片進行沿著端墻面環(huán)向切除。

2、防滲漏措施：

由于洞門口管片環(huán)拆除時，洞門仍然存在滲漏風險，連續(xù)墻與管片之間采用鋼板封堵。挖出一塊封一塊。鋼板要固定在連續(xù)墻面上，貼在管片，并在管片上打入膨脹螺栓卡住。在鋼板上留注漿管，一旦出現(xiàn)漏水，可注漿。

①材料準備：鋼板采用（400mm+450mm）×500mm梯形；10mm厚鋼板，并進行開孔處理。（每塊鋼板開4個?22mm的膨脹螺栓割孔），并每個洞門內(nèi)預留六塊鋼板為有預留?60mm注漿管孔的鋼板。如圖2-4。

②測量放線：盾構(gòu)隧道采用管片外徑為8500mm，400mm厚鋼筋混凝土襯砌。在電力井鑿除洞門時，為了盾構(gòu)能順利通過，鑿除洞門直徑為9100mm。則連續(xù)墻與管片外徑縫隙徑向長300mm。如圖2-5所示測放出鋼板螺栓孔的軌跡線并標識。第一排膨脹螺栓孔軌跡線直徑為8400mm，第二排膨脹螺栓孔軌跡線直徑為9200mm。

③固定鋼板：拆除洞口管片時每拆除一塊管片，則立即固定該范圍內(nèi)的鋼板。采用沖擊鉆在測量出的軌跡線上鉆孔，使用龍門吊機進行鋼板吊裝，吊裝至位置時，使用M22膨脹螺栓固定。重復上述工序，直至完成所有鋼板貼墻固定工作。

④注漿孔預留：在12點，2點，4點，6點，8點，10點方向各留一塊鋼板并預留?60mm帶球閥的注漿管孔的鋼板。一旦出現(xiàn)漏水，可采取及時注漿方法進行堵漏。

（4）設置臨時鋼管支撐

在拆除電力井內(nèi)所有上半部分管片后，及時在管片上安裝臨時鋼管支撐安裝。具體做法如下：待完成所有管片的上半部分拆除工作并土方開挖至底后，及時進行臨時鋼管支撐安裝，臨時鋼管支撐共有4根，采用直徑600mm（壁厚16mm）的無縫鋼管，單根長度為12.4m，為了減少支撐的跨度，在每根支撐的中部設置一根豎向支撐，立柱采用直徑600mm，（壁厚9mm的螺旋焊鋼管）。為減少應力集中，保證管片受力均勻，在洞口環(huán)管片上部220°范圍內(nèi)安裝一層用型鋼加工的箱型結(jié)構(gòu)，然后將支撐頂在箱型結(jié)構(gòu)上。

三、結(jié)語

經(jīng)過周密的施工準備和科學合理的現(xiàn)場組織，該項目的16環(huán)管片順利進行了拆除，且洞門處理也順利完成，此次大直徑土壓盾構(gòu)中間豎井管片拆除施工，不僅節(jié)約了工期，為后期電力井主體結(jié)構(gòu)施工提供了有利條件，也為以后類似工程的大直徑、大重量的中間豎井管片拆除積累了豐富的經(jīng)驗。

參考文獻

[1] 劉建航 候?qū)W淵 . 盾構(gòu)法隧道 [M]. 北京：中國鐵道出版社，1991.

[2] 周文波 盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)及應用 [M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004

[3] 陳 饋，洪開榮，吳學松.盾構(gòu)施工技術(shù)[M]. 北京：人民交通出版社，2009

[4] GB50299-1999《地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范》（2003年版）