淺談地鐵盾構空推通過暗挖隧道施工方法

康前進

摘要：以西安地鐵某標段盾構空推過地裂縫暗挖隧道為例，采用先施做弧形混凝土導臺，后利用自制的新型反力裝置使盾構機整機通過暗挖隧道，并在暗挖隧道內進行二次始發。重點介紹空推方案比選、自制反力裝置、盾構機空推步進、二次始發等施工技術及控制要點，以期為類似工程提供借鑒和指導作用。

Abstract： Taking a shield tunneling through ground fissures in a bid section of Xi'an Metro as an example， the arc-shaped concrete guide platform is constructed first， and then the self-made new reaction device is used to make the whole shield machine pass through the undercutting tunnel， and the secondary launching is carried out in the undercutting tunnel. This paper focuses on the comparison and selection of empty push scheme， self-made reaction device， empty push step of shield machine， secondary launching and other construction technologies and control points， so as to provide reference and guidance for similar projects.

關鍵詞：暗挖隧道;盾構空推;反力裝置;空推步進;二次始發

Key words： undercutting tunnel;shield empty push;reaction force device;empty push step;secondary launch

中圖分類號：U231.3;U455.43? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）21-0141-02

0? 引言

近年來，依托大規模的軌道工程建設，我國的盾構法隧道施工工藝有了很大的提升，在某些地區因地質差異較大、施工條件有限等，須采用多種工法組合施工，因此盾構空推工法得到越來越多的應用。而如何安全、快速、高效、優質的空推過暗挖隧道，并進行二次始發，顯得尤其重要。

1? 工程概況

西安地鐵某標段上行線和下行線長度分別為888.961m、923.127m，由于F4地裂縫穿越本區間盾構線路，故設計在地裂縫段采用淺埋暗挖法施工，暗挖隧道為直徑7.6m的圓形斷面，長度為186m，且處于小半徑350m的曲線上。與常見的盾構拼裝管片同時在背后噴填豆礫石+注漿填充的施工工藝不同的是，此工程在地裂縫段設置有特殊變形縫，盾構機需在暗挖隧道二襯施工全部完成后空推通過，然后在暗挖隧道內進行二次始發。

根據水文地質情況，本標段選用中鐵裝備兩臺土壓平衡盾構機分別進行上行線和下行線的施工任務，兩臺盾構機為兄弟機型，設計參數及結構基本一致，該機刀盤直徑為6.28m、主機（含刀盤）長為10.2m、后配套臺車（含連接橋架）總長為72m。

2? 方案比選

本工程施工前應重點考慮以下幾個方面：①盾構接收、空推、二次始發時姿態難以控制;②暗挖隧道內空間較為狹小，施工作業面小;③盾構空推步進的線路處于轉彎半徑為350m的曲線段;④工期較緊，所以在保證盾構機安全、快速、平穩通過的同時，應加快施工進度并盡量節約施工成本;⑤盾構機二次始發時，應特別注意反力裝置的安全性及穩定性。

根據本工程特點，通過查閱相關資料，并結合以往施工經驗，提出了三個實施方案進行比選。（表1）

方案一：盾構機空推速度快，耗時短。但是由于暗挖隧道距離過長，如全部采用管片拼裝造價過高，后期盾構掘進完成需要將管片拆除，又會增加施工成本，且會對整體工期造成影響。

方案二：需頻繁焊接牛腿，耗時較長，且對焊接質量要求特別高，施工難度大，工期長，操作要求高。

方案三：對操作要求低，耗時短，施工速度快。盾構主機和后配套臺車不需要斷開連接，對后續施工基本沒有影響，能很好實現目標。

通過對三種方案的對比分析，綜合考慮施工安全、質量、進度、成本等方面，最終選擇方案三作為本工程盾構空推的最終實施方案。

3? 方案實施

3.1 施工流程

根據本工程的特點，結合工程實際情況及以往施工經驗，經過以上三種方案比選，最終本工程采用方案三：盾構機千斤頂自身推力結合自制夾軌器裝置提供反力的方法進行空推。此方法的核心是利用自制工字鋼裝置與盾構機下部千斤頂固定以延長千斤頂的傳力路徑，利用自制夾軌器與軌道固定為反力支撐，實現盾構機在混凝土導臺上空推步進，具體施工工藝順序如圖1所示。

3.2 施工方案

3.2.1 盾構機接收

盾構機接收施工是從盾構機到達暗挖隧道接收井前50環到盾構主機被完全推上接收基座的整個施工過程。此階段施工，應提前對接收洞門中心位置及標高進行復測，提前調整好掘進姿態，同時在暗挖段內根據盾構機接收及空推路徑施做鋼筋混凝土導臺（同時兼作盾構接收及二次始發基座），為盾構機的接收、空推、二次始發提供精確導向。導臺采用C30混凝土整體澆筑，兩側設置雙排43軌作為盾構機軌道，軌道與導臺上的預埋鋼板通縫滿焊，鋼筋混凝土導臺的中心線與隧道中心線重合，導臺兩側對稱于隧道中心線。

3.2.2 盾構機空推通過暗挖隧道

①工字鋼裝置設計及安裝。因為盾構機千斤頂行程有限，不能直接接觸到后方軌道及夾軌器，所以設計此裝置目的歸根到底就是將千斤頂延長至后方夾軌器處，具體做法是首先拆除盾構機下部的6#、7#和9#、10#兩組千斤頂上面的頂靴，然后將加工好的2個靴撐（1630mm*150mm）分別與兩組千斤頂焊接，再用工字鋼與自制的靴撐焊接，使之成為一個整體裝置，其長度設計為3.6m，如圖2所示。

②夾軌器設計及安裝。根據施工現場盾構機軌道實測值，制作長810mm、寬260mm的夾軌器，夾軌器中間留置5個直徑為27mm的螺絲孔，用來下穿螺絲與軌道進行連接固定，兩側各焊接4道肋板。夾軌器下部兩側緊貼導臺上表面，下部軌道凹處焊接2道壓板，在夾軌器上部放置長810mm的軌道，在軌道兩側填塞長810mm的壓板，用來填充空隙，使軌道與夾軌器可以緊密接觸，為盾構機空推步進提供反力，如圖3所示。

③盾構機空推。為了減少阻力，提前在軌道上涂抹潤滑黃油，為了防止盾構機在空推過程中出現扭轉或者脫軌等情況，提前在盾體兩側用鋼板焊接防扭裝置，然后通過伸長6#7#、9#10#兩組千斤頂使工字鋼裝置頂至夾軌器上，使盾構機整體前移;為了提高施工效率，當千斤頂伸長至2m時回收，分別在夾軌器與工字鋼裝置中間放置1.5m的工字鋼用來增加步距，再次使得千斤頂伸長至2m后回收，進而提高空推速度;每步距可完成3.5m，用時20min。

④后配套臺車通過。后配套臺車與盾構主機機整體通過，不需要斷開，在盾構主機空推步進過程中，根據臺車輪子的平面位置和高程設置相應的軌枕及軌道通過即可。

3.2.3 二次始發

暗挖隧道內空間狹小，不能夠采用常規車站內始發的反力架，故根據此工程特點，二次始發反力系統設計為反力鋼環+H型鋼。具體施工方法為暗挖隧道二襯施工階段提前在二襯上沿環向及底部布置兩道預埋鋼板，在盾構通過前，提前將始發準備所需反力鋼環、焊機等設備材料運送至二次始發段，然后將H型鋼分別與暗挖隧道預埋件及反力鋼環焊接，從而組成暗挖隧道內二次始發反力系統。

4? 施工效果評價總結

暗挖隧道總長度為186m，減去接收和二次始發段的距離后，實際空推距離約為150m，空推施工實際用時3天（每天兩個工作班組連續作業），平均每天完成空推50m，施工效率較高，且每班只需要4個普工配合即可完成。

利用盾構機自身推力+自制夾軌器裝置的方法，進行盾構空推通過暗挖隧道施工在技術可行性、操作難易程度、經濟合理性等方面更具有優勢，是目前盾構機空推通過長距離且狹小空間暗挖隧道的一種較為理想的方式。本文以實際工程施工中的成功案例，通過對盾構機在暗挖隧道內接收、空推、反力裝置及二次始發等方面的介紹，希望可以為今后相似工程施工提供借鑒。

參考文獻：

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