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 劉開揚 蘇長毅 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

目前國內(nèi)關(guān)于盾構(gòu)分體始發(fā)的研究中，路建民[1]對同類型雙盾構(gòu)交叉分體始發(fā)關(guān)鍵技術(shù)進行了研究，介紹了2臺盾構(gòu)先后交叉分體同向掘進的方法；樊福發(fā)[2]對狹小空間盾構(gòu)分體始發(fā)技術(shù)分析進行了研究，介紹了一種采用移動式反力裝置進行分體始發(fā)的方法；卜星瑋等[3]對狹小空間條件下盾構(gòu)分體始發(fā)施工技術(shù)進行了研究，介紹了一種豎井尺寸小于盾體長度，采用前導洞進行分體始發(fā)的方法。然而，在對盾構(gòu)分體始發(fā)的研究內(nèi)容中，未見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，對該工程所開創(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、臺車下井順序調(diào)整、部分臺車調(diào)換等措施進行了介紹，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)、東湖風景區(qū)和青山區(qū)，全長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個豎井，9個盾構(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個區(qū)間共投入7臺土壓平衡盾構(gòu)機進行施工，盾構(gòu)機主機長度約為9.9 m，由于隧道斷面小，共設(shè)置18節(jié)后配套臺車，整機長度約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)長時間停機，提高盾構(gòu)分體始發(fā)掘進效率，節(jié)約總體工期，根據(jù)豎井尺寸、后配套功能、長度，并按照及時實現(xiàn)同步注漿功能、盡早實現(xiàn)滿編組掘進、第2臺盾構(gòu)機盡早插入始發(fā)及雙編組掘進的原則，將2臺盾構(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)場總平面布置，安裝井上臺車與井下臺車連接所需的分體始發(fā)管路。為方便雙向分體始發(fā)，避免管路重復布置，管路宜布置在豎井中部靠邊位置，并通過管夾固定在豎井內(nèi)支撐上。同時布置攪拌站、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，軟管及電纜通過綁扎帶綁扎在管卡上，井底軟管通過吊帶與輪滑連接掛在滑槽管線支架上，方便移動，提高 效率。

2）采用龍門吊將始發(fā)托架吊裝下井安裝定位，待1#盾構(gòu)機進場后，采用龍門吊將液壓泵站、油脂系統(tǒng)臺車（對應6#、7#、8#臺車）吊裝下井存放在一側(cè)，避免存放在地面導致無法回油或增加中繼泵站，然后采用吊車將螺旋機、中盾、前盾、刀盤、尾盾、反力架按順序吊裝下井，最后再將盾體控制柜、主控室臺車、連接橋吊裝下井存放在盾體正后方，剩余其他臺車進場卸車按順序擺放在地面并做好防護措施，通過布置好的分體始發(fā)管路與井下臺車進行連接調(diào)試（圖1）。

圖1 1#盾構(gòu)機始發(fā)組裝平面布置示意

3）完成其他準備工作后，進行調(diào)試驗收。

2.3 1#盾構(gòu)機掘進至13 m

待1#盾構(gòu)機掘進至13 m，此時主機全部進入洞門，采用龍門吊將擺放在地面上的1#盾構(gòu)機同步注漿系統(tǒng)臺車（對應3#、4#、5#臺車）吊裝下井進行連接，實現(xiàn)同步注漿功能進行掘進。此時，盾構(gòu)機在2#臺車設(shè)置出土口，出土采用1×機頭＋1×管片車＋1×小斗的編組列車進行出渣（圖2）。

圖2 1#盾構(gòu)機始發(fā)掘進13 m平面布置示意

2.4 1#盾構(gòu)機掘進至64 m

待1#盾構(gòu)機掘進至64 m，采用龍門吊將一側(cè)存放的液壓泵站、油脂系統(tǒng)臺車（對應6#、7#、8#臺車）移至同步注漿系統(tǒng)臺車正后方連接。然后調(diào)整出土口位置，將出土口從2#臺車移至8#臺車，出土采用1×機頭＋4×渣土車＋1×砂漿車＋2×管片車的編組列車進行出渣，此時實現(xiàn)滿編組運輸，即電瓶車一次可運輸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)機始發(fā)掘進64 m平面布置示意

洞內(nèi)分體管路通過分體管路小車自動拖拽，減少管線拖拽時間，提高施工效率。

2.5 1#盾構(gòu)機掘進至152 m與2#盾構(gòu)機始發(fā)

1）1#盾構(gòu)機掘進至152 m，拆除與地面臺車連接管路，進場2#盾構(gòu)機的9#～18#臺車。直接將2#盾構(gòu)機臺車吊裝下井與1#盾構(gòu)機連接調(diào)試，避免后配套臺車重復吊裝及布置，節(jié)約時間，提高效率。

2）拆除1#盾構(gòu)機負環(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，同步在洞口鋪設(shè)不對稱雙開道岔，將1#盾構(gòu)機電瓶車軌道偏移至一側(cè)，出土采用1×機頭＋4×渣土車＋1×砂漿車＋2×管片車。確保2#盾構(gòu)機始發(fā)階段，1#盾構(gòu)機正常掘進。

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

4）2#盾構(gòu)機調(diào)試驗收完成進行始發(fā)掘進，1#盾構(gòu)機保持滿編組正常掘進（圖4）。

圖4 2#盾構(gòu)機始發(fā)組裝平面布置示意

2.6 2#盾構(gòu)機掘進至13 m

2#盾構(gòu)機掘進至13 m，采用龍門吊將擺放在地面上的2#盾構(gòu)機同步注漿系統(tǒng)臺車（對應3#、4#、5#臺車）吊裝下井進行連接，保證同步注漿功能進行掘進。在2#盾構(gòu)機2#臺車上設(shè)置出土口，出土采用1×機頭＋1×管片車＋1×小斗出渣。1#盾構(gòu)機保持滿編組正常掘進（圖5）。

圖5 2#盾構(gòu)機始發(fā)掘進13 m平面布置示意

2.7 2#盾構(gòu)機掘進至64 m

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

圖6 2#盾構(gòu)機始發(fā)掘進64 m平面布置示意

2.8 完成雙向分體始發(fā)

1）2#盾構(gòu)機掘進至152 m，采用龍門吊將擺放在地面的后配套臺車吊裝下井進行連接。

2）拆除2#盾構(gòu)機的負環(huán)、反力架、始發(fā)托架，同步在洞內(nèi)鋪設(shè)不對稱的雙開道岔，設(shè)置2組軌道，布置在1#盾構(gòu)機電瓶車軌道對側(cè)，同時安裝1#盾構(gòu)機的另外一組電瓶車軌道，2臺盾構(gòu)機均采用滿編組運輸，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

武漢大東湖深隧工程為目前國內(nèi)首次進行狹小豎井內(nèi)的小盾構(gòu)雙向分體始發(fā)，2臺小盾構(gòu)完成雙向分體始發(fā)總耗時僅為110 d，較目前國內(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，工程通過合理的階段劃分和布置優(yōu)化，分體管路及地面臺車一次布置，兩次利用，避免了重復工作，節(jié)約了管路成本和重復吊裝布置的時間。

通過武漢大東湖深隧工程的應用證實，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、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.一種無連接橋的盾構(gòu)分體始發(fā)施工技術(shù)[J].中國高新科技, 2019(10):115-117.

[5] 鐘航,劉國棟,何普鑫.盾構(gòu)機分體始發(fā)施工技術(shù)應用研究[J].工程 技術(shù)研究,2019,4(9):54-55.

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