盾構機在盾構區間的大型風井內二次始發施工技術

摘要：在介紹廈門軌道交通工程4號線洪坑站至彭厝北站區間隧道概況、盾構機在隧道盾構區間通過大型風井的施工部署和工藝流程的基礎上，詳細闡述了盾構機導臺的設計和施工、盾構機的接收和檢修保養、盾構機的二次始發等方面的施工技術，可供軌道交通盾構過程施工技術人員參考。

關鍵詞：盾構機;盾構區間;大型風井;二次始發;施工技術

1" "工程概況

廈門軌道交通工程4號線洪坑站至彭厝北站區間隧道全長2.8km，采用土壓平衡盾構機施工。該隧道采用鋼筋混凝土襯砌管片，其外徑為6700mm，內徑為6000mm，環狀寬度為1500mm，強度等級為C50。該隧道區間設置了一處大型中間風井，該風井為地下2層明挖順做鋼筋混凝土框架結構，總長為40m，標準段寬度為33.8m。盾構機由洪坑站始發，采用空推法通過中間風井進行二次始發，繼續掘進到彭厝北站后吊出。

2" "施工部署和工藝流程

2.1" "施工部署

盾構機到達中間風井前后的施工部署大體分為3個步驟：首先，在盾構機盾構施工到達中間風井之前，在中間風井主體結構底板區間線路上，修筑鋼筋混凝土結構的盾構機過站導臺，并在導臺頂部設置導軌;其次，盾構機完成前一段隧道盾構施工并到達中間風井后，對盾構機進行檢修和保養;最后，在導臺導軌的引導下，將盾構機空推到中間風井對側進行二次始發。二次始發所用設備和材料與首次始發基本相同。

2.2" "工藝流程

按照施工部署編制的工藝流程為：在中間風井底板上修筑過站導臺→在導臺頂部安裝導軌并加固→盾構機到達中間風井→接收盾構機并對其進行檢修和保養→在導臺上拼裝底部臨時管片并空推過站→在二次始發端安裝始發托架→安裝并加固反力架→拼裝二次始發負環管片→二次始發掘進。

3" "盾構機導臺的設計和施工

3.1" "導臺的設計

管片初襯外徑為6700mm，盾構機盾體的外徑為6950mm，盾體外徑加上外放空間構成的填充素混凝土弧面直徑為7050mm， 以2條軌道與管片中心的夾角為60°（管片初襯中心兩側各30°）計算，2條軌道摩擦面的半徑尺寸取值為3677mm。

根據上述主要尺寸，在中間風井結構的底板上修筑2座寬1000mm、高1085mm的鋼筋混凝土結構的縱向過站導臺。2座導臺上端內側的斜面上安裝P43型鋼軌，作為盾構機的空推導軌;導軌底部焊接20mm厚、250mm寬的鋼板，鋼板底部焊接鋼筋并錨入鋼筋混凝土導臺。為防止導軌斷裂、增加導軌的剛度和穩定性，將導軌兩側設置厚為20mm、間距為50mm的鋼支撐并予以加固。為了增加導臺的整體穩定性，在導臺混凝土面部下方50mm處增設Φ20@150mm的拉結鋼筋，與兩側導軌下方的鋼筋混凝土導臺結構連接在一起。

鋼筋混凝土導臺兩側的空隙部位，采用C20素混凝土回填。2座導臺的外側與中間風井主體結構底部之間填充厚度為1085mm的素混凝土。2座導臺的內側同樣填充素混凝土，導臺縱向中心位置的填充厚度為576mm。

3.2" "導臺的施工

導臺施工及其頂面導軌的安裝，按照設計圖紙技術要求和項目部具體安排予以實施。施工時，導臺和導軌的定位必須準確，焊接必須牢固，導軌之間的頂面銜接平順、接縫符合要求。

安裝導臺模板時，要準確把握導臺結構位置、尺寸和角度，確保澆筑混凝土時結構尺寸、標高和軸線位置不出差錯，模板支撐穩定可靠。拆除模板時若發現混凝土導臺面局部不平整，必須對其打磨處理，以便到達平整度要求。

為避免盾構機在進、出中間風井時出現“磕頭”現象，在接收盾構機時，導臺和導軌的標高要比理論值降低20mm。在始發前，導臺和導軌的標高要比理論值提高20mm。

4" "盾構機的接收和檢修

4.1" "盾構機的接收

在盾構機掘進到中間風井圍護結構鉆孔灌注樁50m范圍內后，將推進缸壓力逐步減小到10MPa。緩慢降低掘進速度，使掘進速度逐步小于20mm/min，同時逐步降低刀盤轉速和出土量。

在盾構機推進到中間風井圍護結構鉆孔灌注樁之前的最后幾環，進一步減小推力，再次降低掘進速度。此時的推進速度要逐步降低到5～10mm/min左右。同時在中間風井洞門的下方設置一定數量的砂包作為緩沖區，用于保護安裝好的中間風井洞門密封裝置。

盾構機在中間風井內采用臨時拼裝的底部管片的方式空推過站，也就是使用盾構機的頂推缸，頂推盾構機底部臨時拼裝的管片，使盾構機前行。空推之前，在導軌上涂抹潤滑脂進行潤滑。空推時盾構機的推力不能過大，以防止盾構機滑坡。

4.2" "盾構機的檢修保養

在盾構機空推到中間風井的大里程端時，對其進行全面檢修保養，主要檢修保養項目包括：全面、細致地檢查刀盤刀具的磨損情況，更換磨損量超過5mm的刀具;檢查并清理刀盤上的泡沫噴口，若損壞予以更換;檢查盾尾刷磨損情況，若損壞予以更換，并重新潤滑盾尾;檢查并保養同步注漿系統，清理并疏通盾尾同步注漿暗道。

5" "盾構機的二次始發

5.1" "準備工作

在盾構機完成檢修保養工作且空推過站到達二次始發端之后，對盾構機掘進姿態進行重新測量和精確定位。對中間風井內二次始發的反力架平面、高程進行精確定位。采用中間風井底板和側墻里的預埋件，對二次始發的反力架進行加固，使其能夠正常使用。二次始發工作與盾構初次始發的工作內容基本一致[1]。

5.2" "安裝始發托架

5.2.1" "技術要求

安裝始發托架時，必須由測量人員按照設計圖紙和項目部的技術要求進行精確放樣、定位和復核，有偏差必須進行調整，經確認無誤后方可進入焊接環節。始發托架的前端面與中間風井二次始發洞門的距離為700mm。為避免盾構機在風井內二次始發過程中出現“磕頭”現象，二次始發托架的標高，要能使盾構機的中線比原設計的軸線高出20mm，且比過站的混凝土導臺大里程端低20mm。

始發托架的橫梁要與中間風井底板上固定好的工字鋼進行焊接。該橫梁必須在準確定位后方可進行焊接，焊接時不能改變已經確定好的標高和位置。焊接完成后再使用工字鋼將始發托架的兩側進行橫向加固，即每隔1.5m設一道橫向支撐。橫向支撐與側墻或底板上反力梁之間的空隙，用與該空隙尺寸相同厚度的鋼板襯墊固定，鋼板的平面尺寸略大于工字鋼截面尺寸。

5.2.2" "安裝始發托架縱梁及軌道

先將始發托架的縱梁與固定好的橫梁相連，連接處進行臨時固定，保證縱梁不會因碰撞而移動。安裝軌道時同樣需要測量人員進行輔助，軌道定位后先進行臨時固定，臨時固定后由測量人員進行復測，復測合格后進行加固固定。

5.2.3" "安裝導向軌道

盾構機在二次始發托架上的支撐采用P43導軌軌道，軌道的截面中心線與盾體的中心線重合，其半徑為3475mm。為了使盾體、中盾和尾盾保持平順，中盾需墊高5mm，尾盾需墊高10mm。始發托架的端部與洞門有0.7m間距，所以要將軌道延長。延長的軌道要用鋼結構支撐和加固，導軌的角度和位置均順延。

5.4" "安裝反力架和支撐

二次始發反力架的結構設計與一次始發時基本相同，均采用組合鋼結構構件。但要根據風井內的結構設計圖紙和現場實測該風井底板的標高、結構尺寸等，計算出反力架立柱的尺寸，安裝時結合風井結構的實際尺寸和實測位置、標高進行必要的調整。

5.5" "安裝洞門密封裝置

5.5.1" "洞門環狀結構和安裝

中間風井側墻洞門處的環狀鋼板，在其進行混凝土澆筑施工前已經預埋。風井洞門預埋環內徑為Φ7300mm，厚度為800mm。中間風井洞門預埋鋼環厚度為800mm，中間風井洞門圍護結構鉆孔灌注樁洞門范圍內的鋼筋采用玻璃纖維筋，故在洞門處增加1個延長鋼環，長度為400mm，直徑為7300mm。洞門橡膠簾布到掌子面凈空尺寸為1200mm，盾構機刀盤厚度為935mm，刀盤在始發掘進時不會對橡膠簾布產生破壞。

5.5.2" "洞門密封裝置的安裝

洞門密封裝置安裝順序為：洞門圈預埋鋼環（已預埋）→簾布橡膠板→洞門環板→折頁壓板→墊圈→螺母。

6" "結語

綜上所述，盾構機在盾構區間的大型中間風井中，通過設置鋼筋混凝土導臺、鋼導軌和拼裝盾構機底部臨時管片實施空推過站和二次始發，加快了過站速度，提高了施工效率，降低了施工風險，節約了過站成本，保證了施工質量和施工安全。

參考文獻

[1] 謝峰.區間盾構半環+全環結合過中間風井施工技術[J].基層建設，2017（16）：84-86.