超大直徑盾構機空推通過暗挖隧道施工技術思路

杜 彬

（中鐵三局集團廣東建設工程有限公司，廣東 廣州 511493）

1 某隧道工程概況分析

某地鐵隧道工程在區間隧道施工中采用的是盾構工法，其右線盾構區間長度約為1720m，而左線盾構區間長度則在1719m 左右。隧道斷面為馬蹄形。在區間隧道的掘進施工中采用了兩臺直徑達到8630m 的超大直徑損后即進行施工。同時，由于在該隧道工程的施工過程中，施工區域的地質水文條件較為復雜，需要對局部開挖斷面進行擴大處理，因此在斷面擴大部分采用了暗挖施工方式，暗挖段長度則在374m左右。因此，在采用超大直徑盾構機完成了該工程的區間隧道掘進施工后，需要通過空推方式通過暗挖段，以確保超大直徑盾構機能夠達到二次始發位置，從而開展下一區間隧道的施工，或者進行拆機吊裝作業[1]。因此，在該工程的施工中，超大直徑盾構機的空推通過就成為關鍵性的施工技術環節。根據該隧道工程的施工要求，在區間右線暗挖隧道內進行盾構機的貫通接收作業，之后再以空推方式將盾構機滑行前移約374m，使其到達指定端頭位置，以便將其拆解后吊出。而該工程的區間左線則需要增設吊裝井，并在盾構井處完成盾構機的接收貫通以及吊出作業。施工單位應按照該隧道工程的施工要求，制定科學的空推通過施工技術方案。

2 該隧道工程中超大直徑盾構機空推通過暗挖隧道施工技術分析

2.1 制定科學的施工技術方案

施工單位在該隧道工程的施工中應結合暗挖隧洞礦山法施工特點，科學地制定超大直徑盾構機空推通過的施工技術方案。目前，在超大直徑盾構機空推通過暗挖隧道施工時，可以采用利用盾構機本身的推力作用以及在隧道工程的導臺底部位置拼裝管片的方式來提供反力，以達到空推通過的目的[2]。但這種施工技術方式在通過較長的暗挖隧道時需要設置較多的管片，不僅加大了后續拆除管片的作業量，且管片在空推過程中還可能出現隆起等問題，給施工安全帶來一定的風險。也有部分隧道工程采用的是在導臺上設置滑槽，并在盾構機上配置外部結構或利用盾構機體配置使其以空推滑移方式通過暗挖隧道段的施工技術方法，但該技術方案對土建施工要求較高，且存在較高的安全風險。

另外，通過設置夾軌器與盾構機自身推力相結合的方式也可以實現空推，但該技術方法難以適應超大直徑盾構機的施工要求，且對夾軌器精度有很高的要求。該工程并不具備技術應用條件。通過對該隧道工程現場施工實際情況的分析，采用反力牛腿以及外置液壓油缸相結合的技術工藝能夠基本滿足本次空推施工的要求，雖然需要設置導臺預埋件，且對預埋精度提出了較高的要求，但其在技術適應性、安全性以及經濟性等方面具備一定的優勢。在對該施工技術方案進行現場驗證分析后發現，由于該施工技術對預埋質量的要求過高，而施工實踐中很難達到其要求，導致預埋螺栓在受到反力作用影響時會出現斷裂等情況，影響空推效果和施工進度。因此，施工單位對該技術方案進行了進一步的優化改進，采用鉆芯與輔助推桿相結合的方式，配合盾構機自身推力來實現空推通過。

在該施工技術方案中采用的是利用油缸反推橫梁的方法，也就是在與導臺對應的盾尾后方盾體的8 號以及11 號推進油缸處布設鉆孔，并將圓鋼牛腿插入，以提供反力。同時，將滑軌軌道設置于混凝土導臺上，從而利用兩組推進油缸反推頂緊橫梁，這樣就可以與盾體的自身推力相配合，推動盾體向前移動。當蹲起前移約2m 后，應將推進油缸收回，并應將取下的反推橫梁以及反力圓鋼牛腿前置于下一個鉆孔處，以便再次進行推移盾構機。循環這一過程中，直至盾構機空推至拆機平臺處。該技術方案經過充分的論證分析后認為能夠適應施工現場的實際施工需要，且具有較高的可行性。

2.2 超大直徑盾構機空推通過暗挖隧道施工技術工藝基本流程分析

在本次超大直徑盾構機空推通過暗挖隧道施工時，施工單位應首先完成導臺的施工，且應做好反力支座以及滑軌的安裝，在滑軌上應均勻涂抹潤滑油。之后盾構機方盒步進上導臺。施工單位應注意檢查油缸的堵住推桿以及頂推橫梁、反力支座是否安裝就位，確認無誤后即可開展空推作業。空推施工時，施工單位應鋪設好臺車軌道，并以2m 為一個循環進尺，循環推移盾構機，直至完成全部空推作業。

2.3 超大直徑盾構機空推通過暗挖隧道施工技術要點分析

2.3.1 超大直徑盾構機空推施工準備技術要點

在本次超大直徑盾構機空推通過暗挖隧道施工中，施工單位應做好充分的準備工作。施工單位應詳細勘測工程區域的地質條件以及巖土體性質特征，以便對施工技術方案進行進一步的優化，確保各項技術參數的設置均能夠與現場實際情況相適應。同時，由于超大直徑盾構機在達到暗挖隧道段時可能會對隧道掌子面造成一定的擠壓破壞，因此在空推施工的準備階段可以采取設置端頭墻的方式對盾構隧道與暗挖隧洞的連接處進行加固處理。施工單位可以采用注漿技術來加固連接部位的全斷面土體結構，且可以設置密排鋼筋格柵或者雙向玻璃纖維筋等來進一步提高全斷面結構的穩定性[3]。

另外，施工單位還應采用混凝土噴射技術來進行堵頭處理，且應合理控制混凝土噴射厚度，從而確保端頭加固效果能夠達到施工要求。施工單位應在超大直徑盾構機貫通后注意檢查其上部洞門圈內的整潔度，如后渣土以及松散混凝土塊殘留時，應將其清理干凈。

此外，施工人員還應做好渣土的清理工作，為超大盾構機空推施工的順利進行創造良好的前提條件。

2.3.2 超大直徑盾構機空推導臺施工技術要點

導臺施工是保證超大直徑盾構機順利通過暗挖隧道段的重要技術環節。在導臺施工中，施工單位采用分段澆筑混凝土的技術方法，且應合理控制分段澆筑長度。通常一個分段長度不應超過20m，以保證施工質量。同時，施工單位在混凝土澆筑施工中采用鋼制模板，以更好地保證導臺澆筑質量，且可以實現模板的循環利用。

2.3.3 超大直徑盾構機空推施工管片拼裝技術要點

管片拼裝是超大直徑盾構機空推施工中的重要技術環節之一。施工人員在拼裝管片前應注意檢查管片外觀是否完善，各配件是否齊備。螺旋連接是拼接管片時中的關鍵工序，施工人員應按照從下到上的順序依次安裝連接。施工人員應首先安裝底部標準塊以及其鄰接塊，且鄰接塊以及標準塊的安裝應采用對稱安裝方式。當完成下部的安裝后，才能安裝封頂塊。在對管片背后進行回填施工時，通常需要先用豆粒石等進行噴射處理，且應做好同步以及二次注漿。如管片之間僅存在較小間距時，也可不進行豆粒石的噴射。在注漿施工時，施工人員應注意控制注漿量、注漿速度等技術參數，避免漿體出現外溢等現象。在管片拼裝施工中，施工單位應加強對拼裝質量的控制，以避免影響超大直徑盾構機的推進速度，或者導致暗挖隧道段出現滲漏等問題。施工人員應嚴格控制管片之間的間距，且應確保環評接口圓整光滑。連接管片時應將其螺旋裝置擰緊，并要將緊線器同時拉緊。為確保管片拼裝牢固，避免管片出現位移等情況，施工人員還應將木楔子設置于管片外側與基座之間的空隙處，對其進行固定，從而提高其穩定性[4]。

2.3.4 超大直徑盾構機上導臺施工技術要點

當超大直徑盾構機主機上導臺時，施工人員應準確掌握導臺平臺和刀盤的位置關系，以便據此對推進油缸行程進行相應的調整，從而更好地控制超大直徑盾構機的推進方向和姿態。同時，施工人員應復核超大直徑盾構機的軸線是否與暗挖隧道軸線相一致，如二者存在誤差時則應對推進油缸與鉸接油缸之間的行程差加以調節。同時，施工人員應將牛腿安裝于導臺上的鋼板預埋處，并要將拖車行走軌道安裝就位，為拖車的滑行以及牽引提供良好的作業調節。在安裝拖車軌道時，施工人員應注意檢查其與導臺交接面之間是否有高差存在，且應結合拖車輪高程以及水平位置來鋪設軌枕。鋪設軌枕時應緩慢放坡，使其能夠處于導臺軌道平臺的指定位置。施工人員還應在超大之間盾構機的盾體上導臺前做好盾體和滑軌焊縫的打磨清理工作。在推進超大直徑盾構機時，施工單位應指派專門的檢測人員配合盾構機操作人員觀察控制盾構機前移線路。監測人員應處于盾構機刀盤前方，以便觀察盾構機前移線路是否與導軌中心線或者導臺中線相一致，同時應注意監測前移過程中管片的受力情況。

2.3.5 超大直徑盾構機空推施工盾構機控制技術要點

當超大直徑盾構機推進至與暗挖隧道段相距約50m 位置時，施工人員應利用VMT 等監測設備監測盾構機姿態，并測量校正其導向方向，以便及時對超大直徑盾構機采取必要的糾偏控制措施，確保超大直徑盾構機姿態在垂直以及水平方向上的偏差值均控制在允許的范圍內。當超大直徑盾構機空推達到堵頭墻處時即進入暗挖隧道段。施工人員應順導臺方向推進盾構機，且應在推進過程動態調節各組推進油缸行程，使油缸運轉能夠與超大直徑盾構機的運行姿態相適應。在超大直徑盾構機的推進過程中，其刀盤前往往會有豆粒石堆積，施工人員可以利用其對隧道與管片之間的見習進行噴射回填，以加強對超大直徑盾構機運行軌跡的控制。當超大直徑盾構機的盾尾部分也進入暗挖隧道內時，施工人員應繼續推進盾構機，直至盾尾刷的最后一排能夠嵌入洞門，且嵌入深度應控制在約10cm，此時應暫停推進作業，并對洞門進行封堵。洞門封堵應采用注漿技術。施工人員應合理控制注漿壓力以及注漿量，以提高封堵效果。當洞門封堵施工完成后，方可繼續進行超大直徑盾構機的推進作業，以促使盾尾與管片相分離。在超大直徑盾構機空推通過暗挖隧道的過程中，施工單位應加強對空推速度的控制，初始空推速度通常應設定為10mm/min 左右，以確保超大直徑盾構機能夠保持平衡，且能夠在運行過程中實現對洞口巖土體的有效消減。

此外，施工單位還應在空推時加強對出土量的控制，防止出土過多引起地面沉降等問題的出現，加大施工難度[5]。

當超大直徑盾構機的盾尾部分脫出洞門后，施工人員應將反力支座安裝于預設鉆孔中，并要做好油缸輔助推桿等設備的安裝調試工作，以便與超大直徑盾構機的自身推力作用相配合，實現盾構機的步進推進。當超大直徑盾構機進至第二組預設鉆孔完全露出位置時，施工人員應將推進油缸千斤頂收回，并前移反推橫梁以及反力支座，以便繼續開展推進作業。施工人員應將2m 作為一個循環進尺，重復上述施工工序，連續鋪設拖車軌道，以確保超大直徑盾構機能夠實現連續滑行前移至指定端頭位置，為盾構吊裝以及托架接收施工奠定良好的基礎。

2.4 該隧道工程超大直徑盾構機空推技術應用效果評價

本次超大直徑盾構機空推通過暗挖隧道施工中所采用的技術方法不僅極大地改進了超大直徑盾構機的空推通過效果，而且使施工效率得到了較大的提高，空推作業時間明顯縮短，加快了施工進度，提前15d完成了超大直徑盾構機空推通過暗挖隧道施工。同時，該施工技術方案也實現了對施工成本的有效控制，提高了項目的經濟性，為施工單位創造了更大的經濟效益。

3 總結

應用超大直徑盾構機開展隧道工程的施工時，如需通過暗挖隧道，采用空推施工技術不僅操作相對簡單，能夠有效簡化施工過程，減小對隧道工程結構的影響，而且可以有效提高施工效率，降低施工成本。因此，施工單位應加強對空推技術的研究，不斷總結施工實踐經驗，結合超大直徑盾構機特點以及隧道工程的實際情況，對施工技術進行進一步的改進和創新，以促進我國盾構施工技術水平的提升，從而為我國隧道工程建設的現代化發展奠定良好的基礎。