杜闖東

(中鐵隧道股份有限公司，河南 鄭州 450003)

獅子洋隧道盾構(gòu)地中對(duì)接技術(shù)及實(shí)施

杜闖東

(中鐵隧道股份有限公司，河南 鄭州 450003)

對(duì)廣深港客運(yùn)專線獅子洋隧道盾構(gòu)施工所采用的“相向掘進(jìn)、地中對(duì)接、洞內(nèi)解體”技術(shù)方案進(jìn)行介紹，重點(diǎn)對(duì)“地中對(duì)接”技術(shù)及實(shí)施過(guò)程進(jìn)行闡述和總結(jié)。通過(guò)加強(qiáng)“地中對(duì)接”實(shí)施過(guò)程控制和采取輔助措施，解決了對(duì)接精度要求高、對(duì)接面地層涌水量大及洞內(nèi)拆機(jī)空間狹小等技術(shù)難題，從而達(dá)到精準(zhǔn)、安全對(duì)接，實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)在洞內(nèi)安全拆機(jī)，取得了很好的效果。

盾構(gòu)隧道；相向掘進(jìn)；地中對(duì)接；洞內(nèi)解體

0 引言

隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的快速發(fā)展，規(guī)劃修建的各種長(zhǎng)大隧道越來(lái)越多，為推進(jìn)隧道施工的科技進(jìn)步，大量采用TBM掘進(jìn)機(jī)和盾構(gòu)工法施工，并為保證長(zhǎng)大隧道施工的順利進(jìn)展，單條隧道同時(shí)投入多臺(tái)盾構(gòu)施工，采用“地中對(duì)接”技術(shù)將成為一種趨勢(shì)。該技術(shù)在國(guó)外一些重大工程中被多次運(yùn)用，但在國(guó)內(nèi)，廣深港鐵路客運(yùn)專線[1]獅子洋隧道是此項(xiàng)技術(shù)的首次應(yīng)用。

獅子洋隧道是廣深港鐵路客運(yùn)專線的控制性工程，下穿珠江主航道——獅子洋水道，隧道工程全長(zhǎng)10.8 km，盾構(gòu)段長(zhǎng)9 340 m，設(shè)計(jì)時(shí)速350 km/h，是我國(guó)首座水下鐵路盾構(gòu)隧道，為雙洞單線設(shè)計(jì)[2]。獅子洋隧道盾構(gòu)段共投入4臺(tái)直徑11.18 m氣壓調(diào)節(jié)式泥水平衡盾構(gòu)，采用“相向掘進(jìn)、地中對(duì)接、洞內(nèi)解體”方式組織施工。盾構(gòu)隧道采用預(yù)制拼裝式管片襯砌，管片采用“5+2+1”雙面楔形通用環(huán)管片，錯(cuò)縫拼裝。管片內(nèi)徑9.8 m、外徑10.8 m、環(huán)寬2.0 m。工程2006年5月26日動(dòng)工，2011年12月26日建成通車(chē)，線下工程投資約為30億元。

盾構(gòu)隧道大部分處于微風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、砂巖和砂礫巖中，進(jìn)出口段位于淤泥質(zhì)與粉質(zhì)黏土中，局部地段穿越軟硬不均地層。盾構(gòu)隧道穿越基巖的最大單軸抗壓強(qiáng)度為82.8 MPa，基巖滲透系數(shù)達(dá)6.4×10-4m/s，基巖石英含量最高達(dá)55.2%，巖石地層的黏粉粒(≤75 μm)含量為26.1%～ 55.3%。本項(xiàng)目具有工程規(guī)模大、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高、涉及工法多、工程地質(zhì)復(fù)雜、水壓力大、盾構(gòu)掘進(jìn)距離長(zhǎng)和“地中對(duì)接、洞內(nèi)解體”等特點(diǎn)。獅子洋隧道具體設(shè)計(jì)情況見(jiàn)圖1。

1 相關(guān)類似工程

盾構(gòu)隧道地中接合有2種情況：即2臺(tái)盾構(gòu)相向掘進(jìn)至結(jié)合地點(diǎn)正面對(duì)接，新建隧道盾構(gòu)與已建隧道結(jié)合，盾構(gòu)正面對(duì)接方式有機(jī)械對(duì)接和土木對(duì)接(或稱輔助對(duì)接)。

圖1 獅子洋隧道工程設(shè)計(jì)效果圖

20世紀(jì)舉世矚目的英法海峽隧道、日本東京灣公路隧道、丹麥斯多貝爾特大海峽隧道相繼建成，成為盾構(gòu)隧道工程史上的奇跡[3]。

1)英法海底隧道。橫穿英吉利海峽，連接英國(guó)與法國(guó)，1987年底動(dòng)工，1993年6月開(kāi)放。全長(zhǎng)49 km，其中海底段長(zhǎng)38 km，總投資128億美元[4]。海峽隧道由2條外徑8.6 m的鐵路隧道和1條外徑5.6 m的服務(wù)隧道組成。隧道掘進(jìn)投入了11臺(tái)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，盾構(gòu)機(jī)型共有2種(土壓平衡盾構(gòu)和雙護(hù)盾全斷面掘進(jìn)機(jī))，英、法兩側(cè)的6臺(tái)盾構(gòu)在海底實(shí)現(xiàn)了對(duì)接。盾構(gòu)在結(jié)合點(diǎn)一臺(tái)向下小角度錯(cuò)開(kāi)，然后再采用礦山法掘通中間對(duì)接部分隧道[5]，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)不能稱為盾構(gòu)正面直接對(duì)接。英法海底隧道盾構(gòu)海底對(duì)接方式見(jiàn)圖2。

圖2 英法海底隧道盾構(gòu)海底對(duì)接示意圖

2)日本東京灣橫斷公路隧道。目前世界上最長(zhǎng)的海底公路隧道，橫貫東京灣，總長(zhǎng)15.1 km，1989年開(kāi)始施工，1998年建成通車(chē)，工程總投資約11 500億日元[4]。盾構(gòu)段9.1 km，由2條外徑13.9 m的單向公路隧道組成，采用8臺(tái)14.14 m的泥水土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)施工。東京灣隧道采用凍結(jié)法土木對(duì)接方式[5]，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的正面對(duì)接。但這種方式對(duì)盾構(gòu)設(shè)備有較高的針對(duì)性設(shè)計(jì)要求，一般適用于軟弱富水地層中，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)凍結(jié)管的安設(shè)施工風(fēng)險(xiǎn)非常大，而且凍結(jié)周期比較長(zhǎng)(一般要2個(gè)月以上)。東京灣隧道海底對(duì)接方式見(jiàn)圖3。

3)丹麥斯多貝爾特大海峽隧道?？绾Ｍǖ拦こ倘L(zhǎng)18 km，1988年動(dòng)工，1995年竣工，總投資380億丹麥克朗(折合人民幣490億元)[4]。海底隧道長(zhǎng)7.9 km(占總投資近30%)，由2條外徑8.5 m的鐵路隧道組成，采用4臺(tái)8.78 m的混合式土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)施工。斯多貝爾特隧道在盾構(gòu)相距30 m時(shí)采用冷凍法，凍結(jié)了2臺(tái)盾構(gòu)之間的地層，然后用人工開(kāi)挖方式將隧道貫通，可以說(shuō)是一種輔助土木對(duì)接。在工程施工中曾發(fā)生險(xiǎn)情，采用了海底井管降水、凍結(jié)、氣壓等輔助施工方法，最終解決了困難[6]。

圖3 凍結(jié)法直接土木對(duì)接示意圖

還有一些工程采用了機(jī)械式對(duì)接方式，刀盤(pán)對(duì)接后可實(shí)現(xiàn)刀盤(pán)輻條收縮，內(nèi)盾殼向前伸出，達(dá)到2盾殼直接對(duì)接(也有稱其為自動(dòng)對(duì)接)，機(jī)械式對(duì)接方式對(duì)盾構(gòu)設(shè)備的設(shè)計(jì)要求比凍結(jié)方式還要高，盾構(gòu)制造工藝復(fù)雜，對(duì)于掘進(jìn)硬巖地層的復(fù)合式刀盤(pán)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，也較難以實(shí)現(xiàn)。機(jī)械式對(duì)接方式見(jiàn)圖4。

圖4 盾構(gòu)地中自動(dòng)對(duì)接示意圖

獅子洋隧道在借鑒以往經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行了大量的探索試驗(yàn)和研究分析，并通過(guò)在本項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的具體施工組織實(shí)施，選擇較好地層段，進(jìn)行必要的周邊止水注漿加固，實(shí)現(xiàn)了地中對(duì)接、洞內(nèi)拆機(jī)，最后總結(jié)形成了大直徑水下隧道泥水盾構(gòu)地中對(duì)接施工技術(shù)，為一種直接土木對(duì)接方式[7]。獅子洋隧道盾構(gòu)江底對(duì)接方式見(jiàn)圖5。

圖5 獅子洋隧道盾構(gòu)直接土木對(duì)接示意圖

2 工藝原理

獅子洋隧道地中對(duì)接技術(shù)的基本工藝要求是：通過(guò)對(duì)對(duì)接點(diǎn)地層進(jìn)行加固處理，達(dá)到止水和防止地層失穩(wěn)的效果，保證安全、順利對(duì)接后，完成盾構(gòu)解體和對(duì)接段隧道襯砌施工。

該工程選擇的對(duì)接地點(diǎn)基本為隧道中間位置，處于獅子洋水道江中心，根據(jù)工程環(huán)境，不具備地面加固的條件，且無(wú)法保證加固效果，因此，只能采用隧道內(nèi)加固的輔助方法。

3 工藝流程及施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

獅子洋隧道盾構(gòu)地中對(duì)接技術(shù)的計(jì)劃施工工藝流程見(jiàn)圖6。

3.2 盾構(gòu)對(duì)接施工前期籌劃

3.2.1 盾構(gòu)針對(duì)地中對(duì)接的特殊設(shè)計(jì)

為了盾構(gòu)法隧道對(duì)接和拆卸的方便，盾構(gòu)設(shè)備采用了以下方面的特殊設(shè)計(jì)[8]：

1)雙層盾殼設(shè)計(jì)，且2層盾殼互相獨(dú)立。

2)盾構(gòu)沿圓周方向勻布設(shè)置22個(gè)超前注漿孔，傾角13°，孔徑110 mm。該孔洞可用于超前注漿，同時(shí)可利用注漿管作為超前支護(hù)，為盾構(gòu)在地中成功對(duì)接提供有力保障。

3)盾構(gòu)中體內(nèi)，在管片安裝機(jī)上預(yù)留超前鉆機(jī)支架，可安裝專用超前鉆機(jī)進(jìn)行超前鉆探和注漿。

4)刀盤(pán)設(shè)計(jì)成分塊結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)行分塊拆卸。

5)盾構(gòu)內(nèi)部構(gòu)件總體設(shè)計(jì)按可在盾殼內(nèi)拆卸，全部能實(shí)現(xiàn)與盾殼的分離，并且考慮到分離的可操作性。

6)限制了盾構(gòu)部件單件的最大質(zhì)量(120 t)，最大尺寸，也確保洞內(nèi)拆卸和運(yùn)輸?shù)谋憷?/p>

圖6 泥水盾構(gòu)地中對(duì)接施工流程圖

3.2.2 2臺(tái)盾構(gòu)地中對(duì)接前的準(zhǔn)備工作

在2臺(tái)盾構(gòu)進(jìn)行地中對(duì)接之前要做好盾構(gòu)對(duì)接準(zhǔn)備和設(shè)備檢查工作，主要準(zhǔn)備工作內(nèi)容如下：

1)增加對(duì)盾構(gòu)和隧道的測(cè)量頻率，檢查導(dǎo)向系統(tǒng)的精度和工作狀態(tài)。

2)檢查盾構(gòu)的工作狀態(tài)。

3)準(zhǔn)備好盾構(gòu)洞內(nèi)對(duì)接拆卸的工具和材料。

4)在距離交接面一定距離時(shí)，2臺(tái)盾構(gòu)應(yīng)加強(qiáng)聯(lián)系，并進(jìn)行貫通前測(cè)量，同時(shí)加強(qiáng)盾構(gòu)姿態(tài)的測(cè)量，確保順利貫通。

3.2.3 盾構(gòu)對(duì)接區(qū)域預(yù)選擇

1)對(duì)接區(qū)域地質(zhì)水文評(píng)價(jià)[9]。在充分掌握水文地質(zhì)資料后，應(yīng)對(duì)預(yù)定對(duì)接區(qū)域(較大范圍內(nèi))的地層進(jìn)行分類，對(duì)接區(qū)域的地層應(yīng)盡量避開(kāi)松散軟弱土層、風(fēng)化破碎巖層、裂隙發(fā)育巖層、斷層、泥化軟弱夾層、巖溶與土洞、地下水發(fā)育地層、滑坡體等不穩(wěn)定地層，應(yīng)選擇在地層均一穩(wěn)定，而且滲透系數(shù)較小的地段。按照相關(guān)參數(shù)，定性或定量地把地層分為適宜對(duì)接地層、加固后可以對(duì)接地層及不宜對(duì)接地層等。

2)對(duì)接區(qū)域預(yù)選擇。應(yīng)結(jié)合水文地質(zhì)條件、施工進(jìn)度計(jì)劃及盾構(gòu)設(shè)備狀況等因素綜合確定，主要利用對(duì)接區(qū)域地質(zhì)縱斷面圖和對(duì)應(yīng)地質(zhì)鉆孔孔芯樣圖等地質(zhì)勘察資料，對(duì)預(yù)選擇對(duì)接地層穩(wěn)定性進(jìn)行進(jìn)一步分析，基本確定盾構(gòu)對(duì)接預(yù)選擇區(qū)域。

3.3 對(duì)接施工

3.3.1 對(duì)接測(cè)量

盾構(gòu)對(duì)接測(cè)量方案應(yīng)提前制定，在2臺(tái)盾構(gòu)距離600 m時(shí)，2臺(tái)盾構(gòu)施工單位雙方精測(cè)隊(duì)分別利用設(shè)計(jì)院所交樁點(diǎn)，對(duì)洞外、洞內(nèi)控制樁點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)。洞外平面控制采用GPS靜態(tài)測(cè)量；洞外高程采用二等水準(zhǔn)，跨河段采用GPS跨河水準(zhǔn)和光電測(cè)距跨河水準(zhǔn)2種方法；洞內(nèi)導(dǎo)線采用交叉雙導(dǎo)線閉合環(huán)方式，在橫通道處聯(lián)測(cè)，以滿足施工所需精度[10]。2臺(tái)相向盾構(gòu)施工單位分別對(duì)雙方的控制點(diǎn)進(jìn)行獨(dú)立測(cè)量，測(cè)量成果2家各自處理，形成初步成果，然后一起進(jìn)行成果對(duì)比，研究確定形成最終的測(cè)量成果和調(diào)整方案，并聘請(qǐng)相關(guān)的測(cè)量專家進(jìn)行評(píng)估認(rèn)可后，雙方盾構(gòu)按照最終的測(cè)量成果調(diào)整姿態(tài)進(jìn)行掘進(jìn)，以保證盡量小的貫通誤差。

3.3.2 對(duì)接點(diǎn)最終選擇

當(dāng)2臺(tái)盾構(gòu)進(jìn)入預(yù)選擇對(duì)接區(qū)域后，刀盤(pán)相距一定距離(50 m左右)時(shí)，2臺(tái)盾構(gòu)同時(shí)停機(jī)，開(kāi)倉(cāng)檢查地層，經(jīng)相關(guān)各方現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，選擇地層總體較好一方先行停機(jī)，作為最終的對(duì)接點(diǎn)。獅子洋隧道左線對(duì)接點(diǎn)地層情況見(jiàn)圖7。

圖7 獅子洋隧道左線對(duì)接點(diǎn)掌子面地層照片F(xiàn)ig.7 Working face at shield docking point of left tube of Shiziyang tunnel

3.3.3 對(duì)接掘進(jìn)施工

在對(duì)接位置確定后，地層較好的一方盾構(gòu)進(jìn)行保壓停機(jī)，主要進(jìn)行輔助注漿地層加固作業(yè)，并可進(jìn)行后部設(shè)備的拆除工作，倉(cāng)內(nèi)壓力設(shè)定為保證大于自然靜水壓力，保證倉(cāng)內(nèi)液位不上漲，配合對(duì)方掘進(jìn)。

后掘進(jìn)盾構(gòu)應(yīng)按先停機(jī)盾構(gòu)的刀盤(pán)中心姿態(tài)掘進(jìn)，適當(dāng)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)即可，主要是要保證設(shè)備狀況和注漿效果。當(dāng)2臺(tái)盾構(gòu)刀盤(pán)相距較近(5～10 m)時(shí)，或在此之前選擇合適時(shí)間，先停機(jī)一方盾構(gòu)應(yīng)開(kāi)倉(cāng)用鋼板焊接封閉刀盤(pán)幅條開(kāi)口，以對(duì)最后地層起到支撐作用，防止后掘進(jìn)掌子面坍塌，并有大塊進(jìn)入先停盾構(gòu)泥水倉(cāng)內(nèi)。封閉采用δ=20 mm鋼板間隔焊接，開(kāi)倉(cāng)期間另一方盾構(gòu)降壓停機(jī)進(jìn)行配合。

當(dāng)掘進(jìn)至雙方刀盤(pán)相距2 m時(shí)，應(yīng)對(duì)掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，降低刀盤(pán)轉(zhuǎn)速和貫入度。雙方相距30 cm時(shí)，在盡量保證掌子面不掉大塊的情況下逐漸降低刀盤(pán)貫入度進(jìn)行掘進(jìn)，直到與第1臺(tái)盾構(gòu)接觸。應(yīng)提前計(jì)算好里程坐標(biāo)，并派專人在兩倉(cāng)壁進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，保證雙方的通訊聯(lián)系，當(dāng)里程上確認(rèn)貫通，并聽(tīng)到刀盤(pán)接觸聲后，應(yīng)立即通知對(duì)方停止掘進(jìn)。然后利用倉(cāng)內(nèi)壓力，后退刀盤(pán)一定距離(保證刀盤(pán)里接觸)，連續(xù)循環(huán)出渣，以盡量減少人工出渣量，完成對(duì)接掘進(jìn)作業(yè)。獅子洋隧道對(duì)接后2刀盤(pán)間情況見(jiàn)圖8。

圖8 獅子洋隧道對(duì)接后2刀盤(pán)照片F(xiàn)ig.8 Cutter heads of shield machines after shield docking of Shiziyang tunnel

3.3.4 對(duì)接區(qū)域加固止水

對(duì)接區(qū)域加固止水施工主要包括后部管片背后注漿止水、盾殼背后注漿止水、對(duì)接地層超前注漿加固止水和直接加固止水施工等。

1)管片背后加固止水施工。在最后200 m的掘進(jìn)中，應(yīng)加強(qiáng)相向施工的2臺(tái)盾構(gòu)同步注漿注漿量；對(duì)接位置確定后，先停機(jī)盾構(gòu)對(duì)盾尾后管片(至少60 m)及時(shí)進(jìn)行雙液漿補(bǔ)強(qiáng)注漿止水處理。2臺(tái)盾構(gòu)對(duì)接上后，后停機(jī)盾構(gòu)也同樣對(duì)盾尾后管片進(jìn)行注雙液漿處理。

2)盾殼背后加固止水施工。2臺(tái)盾構(gòu)對(duì)接上后，在倉(cāng)內(nèi)采用快硬型水泥對(duì)盾殼與地層間隙進(jìn)行全環(huán)封閉，完成封堵后在前盾盾殼上開(kāi)孔注入化學(xué)漿液，化學(xué)漿液注入為盾殼前端2 m范圍，化學(xué)漿液注入后，利用盾構(gòu)22個(gè)超前注漿孔及在盾殼上開(kāi)孔對(duì)盾殼背后注入超細(xì)水泥漿液。

3)對(duì)接地層超前加固止水施工。對(duì)接區(qū)域地層主要為2臺(tái)盾構(gòu)對(duì)接范圍外周的地層，第1臺(tái)盾構(gòu)達(dá)到對(duì)接區(qū)域后，利用盾構(gòu)上超前注漿孔，采用專門(mén)配備的超前鉆機(jī)，對(duì)對(duì)接區(qū)域前方外圍的地層(裂隙)進(jìn)行注漿加固，超前注漿孔為沿盾構(gòu)圓周方向勻布設(shè)置的22個(gè)超前注漿孔，利用專門(mén)的超前鉆機(jī)通過(guò)該孔洞鉆孔注漿，施工時(shí)設(shè)置專門(mén)的止?jié){塞，以達(dá)到鉆孔、注漿時(shí)的保壓和注漿效果，同時(shí)并可利用注漿管作為輔助超前管棚支護(hù)。

施工中此項(xiàng)超前鉆孔注漿方式實(shí)際上不適宜多循環(huán)實(shí)施，最好只進(jìn)行一次，因?yàn)槭┕ぶ芷陂L(zhǎng)，工藝較復(fù)雜，控制難度大，一般一次就會(huì)把盾殼抱死，造成盾構(gòu)很難再次起動(dòng)向前掘進(jìn)，不宜多循環(huán)施工。實(shí)際施工中，在前期選擇好地層，并做好其他項(xiàng)止水工作的前題下，本項(xiàng)工作可視實(shí)際情況進(jìn)行減化或取消。超前注漿施工參見(jiàn)圖9。

滿足開(kāi)倉(cāng)條件后，如果對(duì)接裸露地層還存在裂隙水，可對(duì)裂隙水位置采用風(fēng)鉆打孔埋管注漿的方式進(jìn)行封堵，或暫時(shí)進(jìn)行引排，在襯砌后再進(jìn)行封堵。

圖9 超前鉆機(jī)鉆孔施工照片

3.3.5 管片加固措施

為防止在有壓力狀況下，拆除油缸時(shí)盾構(gòu)后退，以及管片無(wú)油缸推壓引起管片環(huán)向及縱向松動(dòng)，造成管片環(huán)、縱縫漏水，盾構(gòu)到達(dá)對(duì)接位置后，需立即進(jìn)行管片加固。主要措施包括，對(duì)最后拼裝的(至少60 m)管片進(jìn)行壁后補(bǔ)充注漿并復(fù)緊管片螺栓、在管片端面與盾殼之間焊接鋼肋板防止盾構(gòu)后退、盾尾管片與盾殼間隙注漿填充、后10環(huán)管片沿隧道方向設(shè)6道槽鋼或角鋼縱向拉緊等。

3.3.6 施工監(jiān)測(cè)

在對(duì)接施工中應(yīng)加強(qiáng)盾殼變形和管片變形(水平直徑和豎直直徑共4點(diǎn))監(jiān)測(cè)，氣壓倉(cāng)封板打開(kāi)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)水量監(jiān)測(cè)，出現(xiàn)變形過(guò)大或者有突變趨勢(shì)時(shí)應(yīng)及時(shí)處理。盾殼變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置應(yīng)與盾構(gòu)的設(shè)備設(shè)施配套，使監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置于最危險(xiǎn)的位置。管片監(jiān)測(cè)應(yīng)為最后拼裝的100環(huán)管片進(jìn)行，監(jiān)測(cè)頻率應(yīng)為正常段施工要求的3倍。

3.4 拆機(jī)施工

3.4.1 拆機(jī)技術(shù)籌備

盾構(gòu)洞內(nèi)拆機(jī)是本技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，也是施工風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)來(lái)說(shuō)最大的一環(huán)，需要提前進(jìn)行大量的技術(shù)研究和籌備工作。首先，在盾構(gòu)設(shè)計(jì)制造時(shí)就考慮了盾構(gòu)洞內(nèi)拆機(jī)的基本理念和具體參數(shù)要求，保證了洞內(nèi)拆機(jī)可行的基本條件。另外，在拆機(jī)前進(jìn)行了大量的技術(shù)工作，每項(xiàng)工作都有詳實(shí)的具體方案，主要包括拆機(jī)的總體思路和拆解順序安排、輔助工裝加工、吊點(diǎn)設(shè)置、吊具加工購(gòu)置、分塊大小編排、下落翻身設(shè)計(jì)、運(yùn)輸組織，哪些要整體運(yùn)輸、哪些要進(jìn)一步拆解或內(nèi)移等。

3.4.2 總體思路和順序安排

1)洞內(nèi)拆機(jī)的總體思路。盾構(gòu)后配套采用局部設(shè)備拆除或內(nèi)移、每節(jié)后配套拖車(chē)?yán)闷?chē)平板整體運(yùn)輸出洞的方式，盾構(gòu)主機(jī)及刀盤(pán)采用分部件或分塊拆除、汽車(chē)平板分塊運(yùn)輸出洞的方式進(jìn)行。

2)洞內(nèi)拆機(jī)總體順序安排。在盾構(gòu)掘進(jìn)到位后，先完成隧道內(nèi)剩余隧底填充工作，方可開(kāi)始拆機(jī)工作。拆除或改移后配套拖車(chē)上部分設(shè)備(管片卸載機(jī)、延伸小車(chē)、電纜卷筒、風(fēng)筒及支架等拆除，污水箱、水管卷筒等內(nèi)移)—利用管片安裝機(jī)逐個(gè)推進(jìn)油缸(并在管片端面焊止退裝置)—拆除隧道內(nèi)軌道(可同步拆除隧道內(nèi)管線)—進(jìn)汽車(chē)平板(可一次1輛，也可一次多輛)—在后配套拖車(chē)上設(shè)置橫梁(斷開(kāi)拖拉連接及管線連接、拆除拖車(chē)輪對(duì)，重量落在汽車(chē)平板上)—各節(jié)后配套拖車(chē)出洞—再分次進(jìn)汽車(chē)平板—拆除管片安裝機(jī)(在管片上設(shè)置吊點(diǎn)和吊梁，完成下落翻轉(zhuǎn))—拆除管片安裝機(jī)主梁—拆除人員倉(cāng)(其他中體內(nèi)部的設(shè)備、管線等可在前期同時(shí)拆除)—拆除主驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速箱—拆除米字梁—拆除主軸承與法蘭、主軸承與前體連接螺栓、刨開(kāi)倉(cāng)壁焊縫—設(shè)置主軸承拆除工裝(包括倉(cāng)內(nèi)支撐、倉(cāng)內(nèi)頂推設(shè)施、隔板開(kāi)孔、安裝滑梁和設(shè)置上部吊點(diǎn)等)—頂出主軸承—拆除滑梁等工裝—空中翻轉(zhuǎn)、平移和裝車(chē)—設(shè)置中體拆除工裝架—分塊拆除中體裝車(chē)及外運(yùn)—設(shè)置前體拆除工裝架—分塊拆除前體裝車(chē)及外運(yùn)—同步分塊割除刀盤(pán)裝車(chē)及外運(yùn)—現(xiàn)場(chǎng)清理完成拆機(jī)施工。

3.4.3 關(guān)鍵拆解工藝

盾構(gòu)后配套拖車(chē)拆運(yùn)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，只進(jìn)行局部拆解和平移，整體裝運(yùn)。盾構(gòu)主機(jī)部件、設(shè)備的吊裝主要采用在盾殼焊接及管片螺栓上安裝吊耳、吊梁，設(shè)置手拉葫蘆吊裝，在下部設(shè)置支撐、作業(yè)平臺(tái)等工裝設(shè)施，個(gè)別部件利用液壓千斤頂輔助拆卸、翻身和吊裝，從而完成各個(gè)部分的拆裝和運(yùn)輸。具體后配套拆運(yùn)方式見(jiàn)圖10，具體主機(jī)部件拆運(yùn)方式見(jiàn)圖11和圖12。

圖10 后配套拆運(yùn)方式圖

圖11 主軸承拆裝圖

圖12 前體右上塊拆裝圖

3.5 對(duì)接段襯砌施工

對(duì)接段結(jié)構(gòu)施工在拆機(jī)完成后進(jìn)行，先一次性施工隧底填充，再做低邊墻，然后采用拱架內(nèi)胎、小模板襯砌成型，最后施工溝槽。

3.5.1 對(duì)接區(qū)域2盾殼間地層封閉

盾構(gòu)內(nèi)部設(shè)備拆機(jī)完成后，只將外層盾殼作為支護(hù)體系留下，但在2刀盤(pán)拆卸后2臺(tái)盾構(gòu)盾殼之間的地層是暴露的，如果地層不穩(wěn)、且有一定的滲透水，長(zhǎng)時(shí)間暴露可能會(huì)導(dǎo)致掉塊或坍塌。因此，2臺(tái)盾構(gòu)的刀盤(pán)拆除應(yīng)盡可能同時(shí)拆除同一位置的，在拆除某一位置后，應(yīng)立即用鋼板將2盾殼分塊地焊接成一體，或網(wǎng)噴混凝土進(jìn)行支護(hù)，背后的滲透水應(yīng)集中引排，在襯砌完成再進(jìn)行封堵。

3.5.2 襯砌施工

對(duì)接段襯砌施工采用鋼模板+型鋼拱架內(nèi)胎+滿堂支架支撐，襯砌鋼筋與管片接觸處焊接于管片預(yù)埋鋼板上。其施工流程基本為常規(guī)的小模板施工工藝：搭設(shè)腳手架—鋼筋綁扎—鋼拱架胎膜安裝—模板、堵頭安裝—混凝土灌注—混凝土等強(qiáng)—脫模進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

4 結(jié)論與建議

采用本技術(shù)在獅子洋隧道成功實(shí)現(xiàn)了4臺(tái)盾構(gòu)的“相向掘進(jìn)、地中對(duì)接、洞內(nèi)解體”施工，在國(guó)內(nèi)獲得了首次突破，較好解決了特長(zhǎng)水底隧道施工工期長(zhǎng)和設(shè)備能力限制等問(wèn)題。因此，特長(zhǎng)水下隧道應(yīng)用盾構(gòu)法施工，采用“相向掘進(jìn)、地中對(duì)接、洞內(nèi)解體”的方法，能夠解決盾構(gòu)使用壽命及帶來(lái)的其他技術(shù)問(wèn)題，對(duì)于我國(guó)將來(lái)的跨海工程也具有重大意義，并為今后的盾構(gòu)法隧道的地中對(duì)接施工在施工技術(shù)方案、組織管理和設(shè)備配備上提供了良好的借鑒。具體有以下特點(diǎn)和建議。

4.1 特點(diǎn)

1)本施工技術(shù)為2臺(tái)盾構(gòu)“相向掘進(jìn)、正面地中對(duì)接、洞內(nèi)解體”，改變了以往單臺(tái)設(shè)備一掘到頭的方式，大大加快了施工進(jìn)度，并降低了單臺(tái)設(shè)備長(zhǎng)距離掘進(jìn)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

2)不用設(shè)中間豎井，大大降低了工程的施工風(fēng)險(xiǎn)和施工成本，具有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

3)直接采用正面土木對(duì)接方式，選擇好的地層段，實(shí)際施工簡(jiǎn)化了超前注漿施工，降低了施工風(fēng)險(xiǎn)；并對(duì)施工設(shè)備制造的相關(guān)要求低，使設(shè)備的制造工藝簡(jiǎn)化，對(duì)工程施工更加有利。

4)本技術(shù)方法所涉及的施工工藝、方法大部分都為常規(guī)工法，也基本采用常規(guī)通用型設(shè)備，使整個(gè)施工工藝也趨于簡(jiǎn)捷，容易實(shí)現(xiàn)。

4.2 建議

1)充分做好地質(zhì)分析，應(yīng)該把選擇好的地層和確定合理的加固止水方式放在第1位。

2)加強(qiáng)對(duì)接區(qū)域注漿控制，對(duì)注漿效果進(jìn)行反復(fù)檢驗(yàn)，沒(méi)有達(dá)到對(duì)接開(kāi)倉(cāng)條件應(yīng)再次進(jìn)行注漿，最好是達(dá)到對(duì)接和拆機(jī)要求后再進(jìn)行下步工作。

3)拆機(jī)施工是后期施工最大的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，主要是高空作業(yè)與起重吊裝工作，另外，施工動(dòng)火和運(yùn)輸也是重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)源，因此拆機(jī)施工是后期安全管理的卡控重點(diǎn)，要引起足夠重視。

4)在拆機(jī)過(guò)程和后序工程施工過(guò)程中，要嚴(yán)格做好成品保護(hù)工作，保證成型盾構(gòu)隧道不被損害。

5)認(rèn)真抓好對(duì)接段二次襯砌施工質(zhì)量，做到內(nèi)實(shí)外美，并做好最后的修補(bǔ)和堵漏工作，因?yàn)榇颂幨芑炷吝\(yùn)輸距離及組織方面的影響，襯砌質(zhì)量不易保證，是整個(gè)工程的最薄弱環(huán)節(jié)。

[1]洪開(kāi)榮.廣深港大斷面特長(zhǎng)水下盾構(gòu)隧道的技術(shù)難點(diǎn)分析[J].隧道建設(shè),2007,27(6): 1-3.(HONG Kairong.Analysis on technical difficulties of super-long underwater shield-bored tunnels with large cross-sections: Case study on Shiziyang tunnel on Guangzhou-Shenzhen-Hong Kong passenger-dedicated railway[J].Tunnel Construction,2007,27(6): 1-3.(in Chinese))

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長(zhǎng)春地鐵2號(hào)線車(chē)站首次采用裝配式結(jié)構(gòu)技術(shù)施工

2014年7月23日，正在修建中的長(zhǎng)春地鐵1號(hào)和2號(hào)線規(guī)劃有調(diào)整，現(xiàn)規(guī)劃調(diào)整已報(bào)至國(guó)家發(fā)改委，預(yù)計(jì)年內(nèi)可獲批。

1號(hào)和2號(hào)線調(diào)整規(guī)劃向4個(gè)方向延長(zhǎng)

地鐵1號(hào)線一期工程線路總長(zhǎng)18.5 km，設(shè)15座車(chē)站。調(diào)整后向北新增13.4 km的北湖線，為輕軌制式，與地鐵1號(hào)線北環(huán)城路站形成換乘；向南延伸8 km線路，至永春。

地鐵2號(hào)線一期工程線路總長(zhǎng)22.8 km，設(shè)19座車(chē)站。調(diào)整后向東延伸2.5 km，至規(guī)劃交通樞紐，向西延伸2.5 km，至汽開(kāi)區(qū)。

2號(hào)線采用裝配式地鐵結(jié)構(gòu)技術(shù)施工

1號(hào)和2號(hào)線工程是長(zhǎng)春建市以來(lái)投資額最大的城市基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，總投資達(dá)315億元人民幣。按地鐵1號(hào)和2號(hào)線原規(guī)劃里程(18.5+22.8=41.3 km)，幾乎每km造價(jià)7 600多萬(wàn)元人民幣。

此外，2號(hào)線開(kāi)展了裝配式地鐵結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)的研究，并在袁家店站施工中試驗(yàn)成功。這是國(guó)內(nèi)首次將該工法運(yùn)用于地鐵工程建設(shè)。該種工法可以解決地鐵施工中工期緊、征拆難、冬季施工風(fēng)險(xiǎn)高等難題。2號(hào)線將有5座車(chē)站采用此種工法施工。

(摘自 隧道網(wǎng) http://www.stec.net/sites/suidao/ConPg.aspx?InfId=f766aca4-bbe5-4c09-9127-409674d72c6d&CtgId=77bc9040-5c59-4063-b0a5-2771b7223dd9 2014-07-25)

ShieldDockingTechnologiesforShiziyangTunnel

DU Chuangdong

(ChinaRailwayTunnelStockCo.,Ltd.,Zhengzhou450003,Henan,China)

In this article,the construction program of “opposite-direction boring,docking in ground,and dismantling in tunnel” used in Shiziyang shield-bored tunnel on Guangzhou-Shenzhen-Hong Kong passenger-dedicated railway is presented,with special attention paid to “docking in ground”.Difficulties,such as high docking precision,large water inflow at docking face,and small space for shield dismantling,have been conquered by strengthening the process control of “docking in ground” and by taking assistant countermeasures.In the end,the shield docking has been successfully completed,and good effect has been achieved.

shield-bored tunnel;opposite-direction boring;docking in ground;dismantling in tunnel

2013-10-28;

2014-04-08

杜闖東(1974—)，男，河南洛陽(yáng)人，2013年畢業(yè)于西南交通大學(xué),土木工程專業(yè)，本科，高級(jí)工程師，從事隧道盾構(gòu)施工管理工作。

10.3973/j.issn.1672-741X.2014.08.011

U 45

B

1672-741X(2014)08-0771-07