盾構空推過風井技術研究

金 寶 修乃瑞 潘金剛

（濟南城建集團有限公司，濟南 250000）

城市地鐵快速發展，地鐵施工在城市建設領域的地位愈顯突出，長距離盾構區間一般設置區間風井，以滿足長距離盾構區間通風需要。

目前，盾構機過站有三種方式：車站主體結構完工，站內凈空滿足盾構機過站條件，過站后繼續掘進的方式；車站結構未完成或車站凈空不滿足過站條件，采用吊出轉場、下井組裝再掘進的方式；盾構掘進通過車站后再進行車站施工的“先隧后洞”法。

1 工程概況

濟南軌道交通R3線一期工程王舍人站～裴家營站中間風井中心里程位于右線SK16+423.857處，起終點里程為SK16+405.855～SK16+441.869（結構外壁）。中間風井為地下兩層結構，主體總長約為36m，結構標準段寬度為24.800m，結構覆土厚度約7.716m。中間風井盾構通過段開挖深度23.816m，單層埋深段開挖深度約14.716m。中間風井線路平面為圓曲線，曲線半徑左線為700m，右線為710m，主體結構采用明挖順做法施工，風井兩端區間采用盾構法施工，風井段過站采用“到站、平移、再始發”的常規施工工藝。中間風井按盾構過站設計，風井兩端施作盾構端頭加固。盾構接收端頭采用Φ800@450旋噴樁對端頭地層進行加固處理，保證盾構順利接收。

2 施工準備

2.1 導臺施工

為滿足盾構過站施工要求，減少管片拼裝數量，節省拼裝時間，盾構機到達風井前在風井內澆筑圓弧型混凝土導向平臺，并在導臺上安裝鋼軌，盾構機到達中間風井后直接沿導臺通過風井。

盾構機到達前應將導臺施工完成，采用鋼筋混凝土現澆。導臺用于支撐盾構機通過中間風井，導臺精度直接決定盾構機的姿態，導臺的標高施工精度在0～15mm以內，因此，導臺施工模板定位和混凝土澆注必須進行測量復核。

2.1.1 測量放線

導臺施工時，必須通過聯網實測放樣，確定其軸線點及兩側限位點，通過預埋鋼筋頭的方式標出每一點的控制高程，高程必須與隧道設計軸線一致。

2.1.2 鋼筋綁扎

導臺鋼筋采用Φ16螺紋鋼雙向雙層間距200mm鋪設，上下兩層鋼筋焊接馬鐙，安裝鋼筋時鋼筋安放位置一定要按測量放線位置進行安裝，要求鋼筋綁扎符合規范要求，鋼筋保護層厚度為5cm。鋼筋綁扎完成后，組織現場施工人員、質檢人員聯合監理單位進行聯合驗收。導臺配筋圖如圖1所示。

圖1 導臺配筋示意圖

2.1.3 預埋件安裝

在安裝模板之前在導臺斜面上安裝導軌預埋件，預埋件采用全站儀進行定位安裝，預埋件焊接至鋼筋，確保焊接牢固，滿足施工要求。

2.1.4 模板安裝

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

模板須預先均勻涂刷脫模劑；支模時須用雙面膠帶粘貼面板拼縫處；在墻的拐角處（陽角）兩塊板的搭接應嚴密；陰角模立好后，將墻體模板的橫背楞延伸到陰角模，并穿好對拉螺栓使其與陰角模或墻體模板固定。

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，振搗時一定要密實，快進慢出，不得漏振，振動棒不得貼住模板，避免漲模，且澆筑層厚度、振搗器的移動間距、振搗延續時間等均須按相關規定執行。

2.2 盾構上接收導臺

為滿足盾構機按曲線行走，盾構機下導軌采用3m短軌，用魚尾板進行連接，初裝完后用全站儀進行平面及豎向位置進行復核，滿足施工要求。軌道固定采用自制小壓板進行焊接固定，必須保證壓板焊接飽滿。相鄰軌道必須滿足高度相同，不得有高差，如有高差用磨光機進行處理。接收盾構機前，需檢查導臺導軌的加固以及盾構刀盤底部與導臺高差等情況，確認無誤后方可將盾構推上導臺。推進過程中必須密切關注，一旦出現異常情況，應及時停止推進并進行處理。

掘進過程中，掌握好左右兩側油缸的推力，合理控制推進油缸伸縮量，按照設計路線推進。

2.3 盾構機過站

盾構空推過站中間風井，在車站底板上澆注混凝土導臺，導臺兩側安裝重軌并滿鋪，復核軌道的高度，接收端頭軌道降低50mm，始發端頭軌道按設計標高執行，保證盾構機順利推上設計導臺。

盾構機前體脫出洞門鋼環后，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，防止刀盤與軌道磕碰。利用盾尾拼裝管片提供反推力使盾構機整體過站，管片脫出盾尾后，每5環用H鋼在管片的腰部進行固定，并用支撐到兩邊的側墻和立柱上，立柱中間距離較大的位置增加斜撐固定，防止管片側向位移，如圖2所示。

過站期間曲線線路形成的最大夾角2.14°，盾構機過站期間總推力不大于800t，根據受力需求，左側受力30%左右。

側向受力F=8000×30%×sin2.14=90kN

F1=(δ×A)/N

圖2 風井內管片固定圖

其中，F為鋼環允許受力值，δ為鋼材許用擠壓應力，A為受力截面面積，N為安全系數，安全系數一般取值2～5。鋼環鋼材采用Q235碳素鋼，δ取值235MPa。

盾構機步進過程中，應由專人在盾構機前方檢查步進情況，密切關注盾構機掘進姿態，并與液壓油缸操作手緊密聯系，出現異常立即停止推進。拼裝的負環管片采用錯縫與通縫相結合的形式拼裝，在成型管片腰部采用型鋼加固。縱向斜撐間距1.2m布設一道，保證推進過程中提供足夠的側向支撐力。在中間風井始發端頭左右線各設置80cm鋼環一處，保證始發負環侵入始發端側墻400～800mm。

3 工程質量保證措施

3.1 調整盾構姿態

盾構機到達接收洞門前100環，通過對洞內導線、水準、管片姿態進行測量，明確盾構機中心軸線與隧道設計中心軸線的關系，并對接收洞門位置進行復棱，確定盾構機的貫通姿態及掘進糾偏計劃，按照糾偏計劃進行推進。在此段進行二次注漿，保證二次注漿效果，穩定管片姿態，確保自動導向系統能精確高效的工作，同時復測洞門鋼環情況，檢查端頭墻洞門尺寸，確保凈空，保證盾構機能準確安全順利出洞進入中間風井。

3.2 管片拼裝

在管片拼裝前進行管片檢查，確認管片種類是否正確、質量完好無缺、密封墊粘接無脫落，檢查各項標準合格后方允許安裝。

每環管片安裝都必須經過三次緊固，安裝時先人工進行初步緊固，待安裝好一環后再用風動扳手進行進一步緊固，在該環脫出盾尾后再次擰緊。掘進過程中出現管片裂縫或其他破損情況，應及時觀察、記錄，并將信息反饋到盾構主司機，選擇適當時機進行修補。

3.3 盾構接收

在破除盾構穿越處連續墻之前，用冷凍法在素混凝土墻外側形成凍土止水帷幕，再人工破除洞門。盾構機到達風井前，應注意姿態控制，使盾構機垂直穿越風井，并注意掘進參數的選擇，使盾構機沿設計線路掘進。

4 結語

通過采取上述措施，盾構機在風井順利過站，驗證了各項施工參數和措施的可行性，為+供參考。