狹小豎井內(nèi)小盾構(gòu)高效雙向分體始發(fā)技術(shù)

谷海華 劉開(kāi)揚(yáng) 蘇長(zhǎng)毅 周 浩

中建三局基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資有限公司 湖北 武漢 430073

目前國(guó)內(nèi)關(guān)于盾構(gòu)分體始發(fā)的研究中，路建民[1]對(duì)同類型雙盾構(gòu)交叉分體始發(fā)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，介紹了2臺(tái)盾構(gòu)先后交叉分體同向掘進(jìn)的方法；樊福發(fā)[2]對(duì)狹小空間盾構(gòu)分體始發(fā)技術(shù)分析進(jìn)行了研究，介紹了一種采用移動(dòng)式反力裝置進(jìn)行分體始發(fā)的方法；卜星瑋等[3]對(duì)狹小空間條件下盾構(gòu)分體始發(fā)施工技術(shù)進(jìn)行了研究，介紹了一種豎井尺寸小于盾體長(zhǎng)度，采用前導(dǎo)洞進(jìn)行分體始發(fā)的方法。然而，在對(duì)盾構(gòu)分體始發(fā)的研究?jī)?nèi)容中，未見(jiàn)狹小空間雙向分體始發(fā)的研究。

本文以武漢大東湖核心區(qū)污水傳輸系統(tǒng)工程（以下簡(jiǎn)稱“武漢大東湖深隧工程”）主隧3#、8#豎井盾構(gòu)雙向始發(fā)為例，對(duì)該工程所開(kāi)創(chuàng)的狹小豎井內(nèi)小盾構(gòu)高效雙向分體始發(fā)技術(shù)的七大施工階段和所采取的合理施工階段劃分、空間布置優(yōu)化、臺(tái)車下井順序調(diào)整、部分臺(tái)車調(diào)換等措施進(jìn)行了介紹，以期為類似情況盾構(gòu)始發(fā)提供參考。

1 工程概況

武漢大東湖深隧工程位于湖北省武漢市武昌區(qū)、洪山區(qū)、東湖風(fēng)景區(qū)和青山區(qū)，全長(zhǎng)17.5 km，建設(shè)內(nèi)容包括污水深隧系統(tǒng)和地表完善系統(tǒng)兩大部分，其中污水深隧系統(tǒng)包含主隧工程及支隧工程兩部分。

主隧工程包括10個(gè)豎井，9個(gè)盾構(gòu)區(qū)間，其中3#、6#、8#豎井為雙向盾構(gòu)始發(fā)井，豎井平面凈空尺寸為10 m×48 m，深34～45 m。

9個(gè)區(qū)間共投入7臺(tái)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工，盾構(gòu)機(jī)主機(jī)長(zhǎng)度約為9.9 m，由于隧道斷面小，共設(shè)置18節(jié)后配套臺(tái)車，整機(jī)長(zhǎng)度約128 m。

2 雙向分體始發(fā)施工

2.1 工藝流程

為保證施工安全，避免盾構(gòu)長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)，提高盾構(gòu)分體始發(fā)掘進(jìn)效率，節(jié)約總體工期，根據(jù)豎井尺寸、后配套功能、長(zhǎng)度，并按照及時(shí)實(shí)現(xiàn)同步注漿功能、盡早實(shí)現(xiàn)滿編組掘進(jìn)、第2臺(tái)盾構(gòu)機(jī)盡早插入始發(fā)及雙編組掘進(jìn)的原則，將2臺(tái)盾構(gòu)雙向分體始發(fā)劃分為七大階段，具體工藝流程闡述如下[4-6]。

2.2 1#盾構(gòu)下井組裝

1）依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)總平面布置，安裝井上臺(tái)車與井下臺(tái)車連接所需的分體始發(fā)管路。為方便雙向分體始發(fā)，避免管路重復(fù)布置，管路宜布置在豎井中部靠邊位置，并通過(guò)管夾固定在豎井內(nèi)支撐上。同時(shí)布置攪拌站、冷卻水塔等盾構(gòu)配套設(shè)施。分體始發(fā)管路豎直段宜選用鋼管，通過(guò)管卡與固定在豎井圈梁上的槽鋼連接固定，水平及轉(zhuǎn)彎段選用軟管，軟管及電纜通過(guò)綁扎帶綁扎在管卡上，井底軟管通過(guò)吊帶與輪滑連接掛在滑槽管線支架上，方便移動(dòng)，提高 效率。

2）采用龍門(mén)吊將始發(fā)托架吊裝下井安裝定位，待1#盾構(gòu)機(jī)進(jìn)場(chǎng)后，采用龍門(mén)吊將液壓泵站、油脂系統(tǒng)臺(tái)車（對(duì)應(yīng)6#、7#、8#臺(tái)車）吊裝下井存放在一側(cè)，避免存放在地面導(dǎo)致無(wú)法回油或增加中繼泵站，然后采用吊車將螺旋機(jī)、中盾、前盾、刀盤(pán)、尾盾、反力架按順序吊裝下井，最后再將盾體控制柜、主控室臺(tái)車、連接橋吊裝下井存放在盾體正后方，剩余其他臺(tái)車進(jìn)場(chǎng)卸車按順序擺放在地面并做好防護(hù)措施，通過(guò)布置好的分體始發(fā)管路與井下臺(tái)車進(jìn)行連接調(diào)試（圖1）。

圖1 1#盾構(gòu)機(jī)始發(fā)組裝平面布置示意

3）完成其他準(zhǔn)備工作后，進(jìn)行調(diào)試驗(yàn)收。

2.3 1#盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)至13 m

待1#盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)至13 m，此時(shí)主機(jī)全部進(jìn)入洞門(mén)，采用龍門(mén)吊將擺放在地面上的1#盾構(gòu)機(jī)同步注漿系統(tǒng)臺(tái)車（對(duì)應(yīng)3#、4#、5#臺(tái)車）吊裝下井進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)同步注漿功能進(jìn)行掘進(jìn)。此時(shí)，盾構(gòu)機(jī)在2#臺(tái)車設(shè)置出土口，出土采用1×機(jī)頭＋1×管片車＋1×小斗的編組列車進(jìn)行出渣（圖2）。

圖2 1#盾構(gòu)機(jī)始發(fā)掘進(jìn)13 m平面布置示意

2.4 1#盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)至64 m

待1#盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)至64 m，采用龍門(mén)吊將一側(cè)存放的液壓泵站、油脂系統(tǒng)臺(tái)車（對(duì)應(yīng)6#、7#、8#臺(tái)車）移至同步注漿系統(tǒng)臺(tái)車正后方連接。然后調(diào)整出土口位置，將出土口從2#臺(tái)車移至8#臺(tái)車，出土采用1×機(jī)頭＋4×渣土車＋1×砂漿車＋2×管片車的編組列車進(jìn)行出渣，此時(shí)實(shí)現(xiàn)滿編組運(yùn)輸，即電瓶車一次可運(yùn)輸1環(huán)管片＋1環(huán)同步注漿漿液＋1環(huán)渣土（圖3）。

圖3 1#盾構(gòu)機(jī)始發(fā)掘進(jìn)64 m平面布置示意

洞內(nèi)分體管路通過(guò)分體管路小車自動(dòng)拖拽，減少管線拖拽時(shí)間，提高施工效率。

2.5 1#盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)至152 m與2#盾構(gòu)機(jī)始發(fā)

1）1#盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)至152 m，拆除與地面臺(tái)車連接管路，進(jìn)場(chǎng)2#盾構(gòu)機(jī)的9#～18#臺(tái)車。直接將2#盾構(gòu)機(jī)臺(tái)車吊裝下井與1#盾構(gòu)機(jī)連接調(diào)試，避免后配套臺(tái)車重復(fù)吊裝及布置，節(jié)約時(shí)間，提高效率。

2）拆除1#盾構(gòu)機(jī)負(fù)環(huán)、反力架、始發(fā)托架，并將反力架、始發(fā)托架用于2#盾構(gòu)機(jī)，同步在洞口鋪設(shè)不對(duì)稱雙開(kāi)道岔，將1#盾構(gòu)機(jī)電瓶車軌道偏移至一側(cè)，出土采用1×機(jī)頭＋4×渣土車＋1×砂漿車＋2×管片車。確保2#盾構(gòu)機(jī)始發(fā)階段，1#盾構(gòu)機(jī)正常掘進(jìn)。

3）2#盾構(gòu)機(jī)剩余部件進(jìn)場(chǎng)，將液壓泵站、油脂系統(tǒng)臺(tái)車（對(duì)應(yīng)6#、7#、8#臺(tái)車）吊裝下井存放在一側(cè)，避免存放在地面導(dǎo)致無(wú)法回油或增加中繼泵站。然后采用吊車將螺旋機(jī)、中盾、前盾、單盤(pán)、尾盾按順序吊裝下井，最后再采用龍門(mén)吊將盾體控制柜、主控室臺(tái)車、連接橋吊裝下井存放在盾體正后方，連接1#盾構(gòu)機(jī)布置好的分體始發(fā)管路接口，與存放在地面的臺(tái)車進(jìn)行調(diào)試，避免管路重復(fù)布設(shè)，提高效率。

4）2#盾構(gòu)機(jī)調(diào)試驗(yàn)收完成進(jìn)行始發(fā)掘進(jìn)，1#盾構(gòu)機(jī)保持滿編組正常掘進(jìn)（圖4）。

圖4 2#盾構(gòu)機(jī)始發(fā)組裝平面布置示意

2.6 2#盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)至13 m

2#盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)至13 m，采用龍門(mén)吊將擺放在地面上的2#盾構(gòu)機(jī)同步注漿系統(tǒng)臺(tái)車（對(duì)應(yīng)3#、4#、5#臺(tái)車）吊裝下井進(jìn)行連接，保證同步注漿功能進(jìn)行掘進(jìn)。在2#盾構(gòu)機(jī)2#臺(tái)車上設(shè)置出土口，出土采用1×機(jī)頭＋1×管片車＋1×小斗出渣。1#盾構(gòu)機(jī)保持滿編組正常掘進(jìn)（圖5）。

圖5 2#盾構(gòu)機(jī)始發(fā)掘進(jìn)13 m平面布置示意

2.7 2#盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)至64 m

2#盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)至64 m，采用龍門(mén)吊將一側(cè)存放的液壓泵站、油脂系統(tǒng)臺(tái)車移至同步注漿系統(tǒng)臺(tái)車正后方連接并調(diào)整出土口位置至8#臺(tái)車，保證2#盾構(gòu)機(jī)滿編組（1×機(jī)頭＋4×渣土車＋1×砂漿車＋2×管片車）掘進(jìn)出渣。1#盾構(gòu)機(jī)保持滿編組正常掘進(jìn)（圖6）。

圖6 2#盾構(gòu)機(jī)始發(fā)掘進(jìn)64 m平面布置示意

2.8 完成雙向分體始發(fā)

1）2#盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)至152 m，采用龍門(mén)吊將擺放在地面的后配套臺(tái)車吊裝下井進(jìn)行連接。

2）拆除2#盾構(gòu)機(jī)的負(fù)環(huán)、反力架、始發(fā)托架，同步在洞內(nèi)鋪設(shè)不對(duì)稱的雙開(kāi)道岔，設(shè)置2組軌道，布置在1#盾構(gòu)機(jī)電瓶車軌道對(duì)側(cè)，同時(shí)安裝1#盾構(gòu)機(jī)的另外一組電瓶車軌道，2臺(tái)盾構(gòu)機(jī)均采用滿編組運(yùn)輸，完成雙向分體始發(fā)（圖7）。

圖7 雙向分體始發(fā)完成后豎井底部軌道設(shè)置示意

3 結(jié)語(yǔ)

武漢大東湖深隧工程為目前國(guó)內(nèi)首次進(jìn)行狹小豎井內(nèi)的小盾構(gòu)雙向分體始發(fā)，2臺(tái)小盾構(gòu)完成雙向分體始發(fā)總耗時(shí)僅為110 d，較目前國(guó)內(nèi)常規(guī)盾構(gòu)分體始發(fā)施工，節(jié)約了20～30 d的工期。

同時(shí)，工程通過(guò)合理的階段劃分和布置優(yōu)化，分體管路及地面臺(tái)車一次布置，兩次利用，避免了重復(fù)工作，節(jié)約了管路成本和重復(fù)吊裝布置的時(shí)間。

通過(guò)武漢大東湖深隧工程的應(yīng)用證實(shí)，本文所介紹的狹小豎井內(nèi)小盾構(gòu)高效雙向分體始發(fā)技術(shù)，具有良好的經(jīng)濟(jì)、工期、安全效益，可為后續(xù)類似工程的盾構(gòu)施工提供借鑒和參考。

[1] 路建民.同類型雙盾構(gòu)交叉分體始發(fā)關(guān)鍵技術(shù)[J].建筑施工,2017, 39(7):1093-1095.

[2] 樊福發(fā).狹小空間盾構(gòu)分體始發(fā)技術(shù)分析[J].工程技術(shù)研究,2019 (7):34-35.

[3] 卜星瑋,曾波存,萬(wàn)飛明,等.狹小空間條件下盾構(gòu)分體始發(fā)施工技 術(shù)研究[J].隧道建設(shè)(中英文),2018,38(增刊2):292-297.

[4] 安克選.一種無(wú)連接橋的盾構(gòu)分體始發(fā)施工技術(shù)[J].中國(guó)高新科技, 2019(10):115-117.

[5] 鐘航,劉國(guó)棟,何普鑫.盾構(gòu)機(jī)分體始發(fā)施工技術(shù)應(yīng)用研究[J].工程 技術(shù)研究,2019,4(9):54-55.

[6] 張俊英.盾構(gòu)機(jī)分體始發(fā)施工技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù),2013(9):44-47.