地鐵聯絡通道機械法技術研究

文斯翔

（中國鐵路設計集團有限公司華南分公司，廣東深圳 518000）

0 引言

聯絡通道施工作為城市軌道交通建設工程中不可缺少的一項環節。在軌道交通項目開展的階段中，由于地下開挖作業的施工環境比較特殊，難免會出現一定的風險問題，因此為了能夠全面提高地下空間的施工水平和強化安全性。本文對地鐵聯絡通道機械法技術的應用要點進行探究，明確技術的工藝流程，從而為項目的實施奠定基礎。

1 工程概況

某地鐵工程項目最小半徑為450m，其中坡度值為20‰，隧道左線與右線的間距為12.0～21.1m，隧道埋設范圍在8.81～18.25m 左右。通過現場勘查分析，該隧道地質結構以粉砂和淤泥質粉土居多，且地質條件較差，整體結構滲水性較強、穩定性差，綜合考慮后采用聯絡通道技術進行施工。

2 方案實施

2.1 準備工作

2.1.1 正線隧道管片拼裝

在該隧道項目建設的聯絡洞口部位，總計需要布置3 環直徑φ6200mm、寬度1500mm 的復合管片，洞口部位設置6 塊管片。

2.1.2 復合管片防水

（1）針對管片結構位置的混凝土部位，需要設置遇水膨脹條，并且粘貼三元乙丙橡膠，從而可以保持每個結構的獨立設置。

（2）環縫和縱縫在設置過程中，由于需設置兩個結構，所以這造成結構的整體性不足，且在現場拼裝環節將會導致脫落情況的發生。為了能夠提高結構的防水效果，粘貼遇水膨脹條的方法應用比較廣泛。

（3）在豎向上方位置安裝遇水膨脹條，避免在焊接階段由于熱量過高引起結構損壞問題[1]。

2.1.3 隧道內布置

（1）要對現場的物料以及臺車的運輸加強控制，一般不會在聯絡隧道上單獨設置鋼軌，電瓶車與臺車運行采用寬度900mm 的軌道，根據系統運行的需要進行軌道間距的調節，做好軌枕的加固處理，確保誤差參數在合理范圍內。

（2）鋪設人行通道：通過設置通行軌道，走道板設置在雙軌中間部位，兩側要設置行人避讓平臺，從而達到運行安全性標準。

（3）上下水的管道安裝極為重要，給水、排水管道主要是通過預留水道的形式，而不需要格外設置，也不會將水管布置在軌道兩側；可以根據系統運行壓力的需要設置增壓泵。

（4）電纜鋪設應根據現場施工的要求進行布置，并預留10kV 高壓電，同時要有高壓接口設置，且照明系統的亮度和容量都需要符合工程施工要求[2]。

2.1.4 洞門及正線隧道微加固

（1）洞門部位進行現場注漿加固施工，確保結構整體性合格。

（2）嚴格按照設計方案進行水泥漿材料配比，加強水灰比參數設定和控制。

（3）管片前后5～10 環進行二次注漿，完成后及時封閉注漿孔，預防出現滲漏。

2.2 套筒始發

2.2.1 管片焊接

焊接作業前應用角磨機打磨處理，環縫和縱縫都需符合現場施工要求，同時將其設置為坡口的形式，深度為2cm。洞門鋼環采用焊接的方式連接，組合形成整體結構，使之受力條件良好，在固定完成之后拆除螺栓與吊裝孔，以具備較高的穩定性[3]。

2.2.2 套筒后端安裝“導向塊”

導向塊直接焊接到套筒的底部位置，并且前后距離為1m，水平距離為1.2m。

2.2.3 臺車組裝及運輸

現場頂管施工作業需要5 輛臺車。

2.2.4 套筒安裝

（1）3 號底座需要對下部固定處理，確保符合穩定標準。

（2）地面以上完成3 道盾尾刷的焊接與油脂涂抹，確保潤滑性合格，且具備飽滿度和密實度的要求。

（3）使用設備直接吊入鋼套筒內，對于主機的工作情況進行檢查；檢查符合要求之后，開始把鋼套筒和主機吊裝的3 號臺連接，組合技術后進行檢查，確保套筒定位精度合格。

（4）應用電瓶車把3 號臺車移動到現場施工的部位上[4]。

（5）根據設計方案進行現場測量，使用千斤頂移動套筒和主機結構，同時套筒前部工裝和洞門環的位置精度合格，且高程數據精度達標。

（6）套筒和洞門鋼圈采取焊接方式連接，組合成為封閉結構，聯絡部位的掘進機運行需符合標準要求。

2.2.5 始發套筒保壓

在該環節的施工過程中，應做好鋼套筒密封性的控制，主要是應用膨潤土進行內部處理，這時應該關閉閘門結構，并且進行土倉壓力的檢測控制，確保該壓力在1.0bar 左右。達到初始壓力的要求之后，開始進行鋼套筒尾刷的密封性檢測，并且壓力增加到1.5bar，沒有發生滲漏情況，連續處理5min，且壓力下降不超過0.1bar，說明焊接以及盾尾的密封性完全符合標準，即可進行始發作業。

2.3 掘進過程

2.3.1 管片運輸

（1）在正線隧道運輸時，應用4 號臺車，聯絡通道應用單梁運輸到3 號臺車盾尾支撐體系預留縫隙內。

（2）聯絡隧道施工結束后，應用軌道小車運輸。

（3）從單梁的部位直接運輸到管片安裝施工部位，通過人工輔助方式避免發生傾覆。

2.3.2 削切管片

（1）掘進機的工作行程為0～350mm，始發進入刀磨穿管片的環節，并且確保刀盤和管片連接部位面積進行改變，從小變大，加入泡沫劑達到潤滑效果，根據現場需要進行渣土改良處理，并且加入膨潤土置換混凝土，從而達到良好出土效果。

（2）在現場掘進過程中，接觸面不斷增大，要做好扭矩參數的調整控制，還要注入膨潤土取代混凝土，從而達到出土正常化的效果。

（3）隨著掘進的不斷深入，會存在直接脫離管片的情況，這個環節存在的推力比較大，要及時進行改進和調整。

2.3.3 掘進參數控制

（1）參數、姿態控制

在現場試驗操作環節，要做好土倉壓力控制，推力不超過2000kN，速度為3050mm/min，扭矩小于600kN·m，現場掘進施工按照水平間距進行控制，將高程量的偏差控制在±10mm 以內。

（2）姿態糾偏

現場盾構方式施工中，做好油缸狀態的調節，及時糾偏處理，并且使用楔形環管片角度調節，制作糾偏曲線，控制在2mm/m 以內[5]。

（3）土倉建壓

頂管切削到洞口部位的混凝土發生破碎后，外部壓力傳輸到鋼套筒中，以達到平衡要求，并且封閉套筒結構，還要加入膨潤土，以達到壓力的標準。

2.3.4 渣土改良

刀盤前部的結構應該加入泡沫劑，確保渣土和易性處于合理范圍內，坍落度控制在120～140mm 之間，并根據現場的試驗檢測結果進行調整。值得注意的是切削管片作業中，需結合實際選擇應用膨潤土、泡沫劑等進行渣土改良處理。一般漿液比例設定在1∶12，按照規定速度注入內部，并且循環出渣作業，該環節要加強土量控制，避免給工程造成影響。

2.3.5 頂進出泥

輸土泵安裝工作結束后，直接傳輸到4 號臺車，并且使用渣土車進行出土作業，在該環節頂進速度和出泥量達到完全匹配的效果，并且落實壓力控制，符合工藝方案的要求。

2.3.6 頂進糾偏

在頂進的過程中，偏差量控制在±50mm 以內，且要隨時關注頂進工作姿態，做好油缸壓力的調整和控制，確保頂管機的工作姿態符合要求。如果現場檢查后發現頂進效果不合格，要及時糾正，防止發生管節損壞、變形（施工現場圖見圖1）。

圖1 頂管掘進示意圖（單位：mm）

2.4 套筒內接收

2.4.1 準備工作

（1）姿態復測

再次檢測頂進姿態，并且及時糾正軸線偏差，還要確保接收門洞偏差、接收鋼套筒偏差都處于合理的范圍內。

（2）接收裝置安裝

套筒前部按照要求和管片進行焊接作業，穩定連接后及時進行體系的加載處理，并且落實外圈的固定處理。在現場加固施工中，應用的材料是20#工字鋼，或者使用鋼板拼接形成，確保達到支撐的效果。

（3）鋼套筒填倉

在持續作業下，刀盤和接收部位的管片間距處于500mm 時，要停止掘進作業，并且進行鋼套筒的填充處理，使用合格的砂漿材料，應用擠壓泵進行處理。

由專業的企業進行砂漿材料的供應，應用汽車泵運輸到現場施工區域內，并且利用擠壓泵開展現場施工，逐步注入注漿孔內，確保填充效果合格。鋼套筒進行填倉作業過程中，壓力控制極為重要，尤其是注漿壓力，必須符合工程要求。目前主要通過壓力泵注入膨潤土漿液，要關注壓力參數，連續性保持60min壓力的恒定，并沒有任何滲漏問題，如果存在，要及時封堵處理。

2.4.2 削切管片

（1）嚴格控制頂進作業行程，不會超出規定要求，且要保持緩慢的頂進速度，逐步進行洞門中的混凝土切削處理，工作速度為2mm/min，頂進總力小于4000kN，逐步增大接觸面積，并做好盾構機的調節工作，以免在頂進施工中出現卡滯的情況。

（2）中心刀磨穿管片至刀盤時，與管片的接觸面積最大，這時要加強扭矩的控制，因為該環節容易給地層造成較大擾動，所以必須全面落實沉降量的觀測。

（3）刀盤與管片在接觸面積較大至盾構機完全脫離管片，刀盤和套筒填充部位的接觸面積不斷增大。如果在出土時，存在一定阻力，應及時進行土質的改良處理。

2.4.3 停機位置確認

最終停機位置的確定極為重要，該項目中根據疏散平臺和弧形鋼板焊接情況確定，始發端和接收端的管片出隧道在28～35cm 之間時為最佳，超過該區間容易給疏散平臺造成影響，而不足28cm 時，會造成鋼板焊接不合格，也會導致注漿質量難以滿足標準。

2.4.4 套筒拆除

頂管機全部都行駛到鋼套筒的結構內，通過螺栓的方式減小土倉壓力，經過3～5h 工作后，發現整個土倉壓力出現升高的情況，或者經過分析判定土倉閘門部位上洞口達到密封狀態。分析出水量的參數，如果超出規定標準，應該再次進行注漿施工，保留注漿管，直到沒有水流出為止，這時才能進行鋼套筒的拆除作業。鋼套筒拆除作業實施前，觀察土倉壓力，并且利用套筒尾部進行泄壓閥門的泄壓處理，以滿足拆除的標準要求，這些操作并不會影響現場的正常施工，從而達到安全性標準。

始發端拆除套筒的環節，與接收端是比較相似的，開始前要完成加固處理，確保結構穩定性合格，且注漿之后應該及時使用球閥進行水量控制。如果水量還比較大，則繼續進行注漿封閉處理，直到內部沒有水流出的情況，即可進行鋼套筒與預埋鋼環的分解處理，并且使用車輛清渣。

3 施工效果

現場施工人員加強聯絡通道施工環境分析，經過全面技術考察，確保現場施工的安全性，工期符合合同標準，且落實現場施工各個環節的控制。項目部綜合分析之后確定應用機械法聯絡通道施工方式，解決當前存在的技術難題。以往應用的冷凍法聯絡隧道施工工期為100～120d，而機械法聯絡通道方式只需30d 左右即可完成現場施工，可以節約工期2～3 個月，成本降低100 余萬元，在確保工程質量、安全都達標的情況下，聯絡通道施工工期大幅度縮短，從而為地鐵隧道項目如期交付使用提供基礎，進而為企業帶來更高的經濟效益。

4 結語

機械法聯絡通道技術的應用，在城市軌道交通施工中占有優勢，在鐵路和公路等區間聯絡隧道的施工中也有著非常明顯的優勢，市場應用前景非常廣闊。在本文中，以實際案例探討應用機械法聯絡隧道施工技術，可以縮短項目建設工期，并可以保證現場施工順利進行，也能消除沉降危害，從而獲得業主一致認可，并在社會上獲得無數好評，同時給企業帶來經濟效益、信譽度和市場影響力，今后應推廣應用。