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        帶有聯(lián)絡(luò)通道的盾構(gòu)始發(fā)技術(shù)研究

        2017-05-30 09:45:38梁澤宇
        科技尚品 2017年1期
        關(guān)鍵詞:斜向

        梁澤宇

        摘 要:本文介紹的某地鐵暗挖區(qū)間盾構(gòu)機(jī)由工作井進(jìn)行始發(fā)施工。其中一個(gè)區(qū)間工作井位于小半徑曲線(xiàn)上,工作井兩側(cè)分別進(jìn)行暗挖與盾構(gòu)施工;另一工作井位于直線(xiàn)上,左右線(xiàn)分別進(jìn)行盾構(gòu)始發(fā)、接收施工。文中通過(guò)巧妙的設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)通道實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)機(jī)整體始發(fā)、快速施工目的,整體方案安全可靠、布局合理,利用聯(lián)絡(luò)通道實(shí)現(xiàn)了左右線(xiàn)的資源調(diào)配,最大化的發(fā)揮工作井的作用。

        關(guān)鍵詞:聯(lián)絡(luò)通道;盾構(gòu)始發(fā);小曲線(xiàn);橫向、斜向;反力架

        1 前言

        近年來(lái),隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng),地下鐵道建設(shè)開(kāi)始進(jìn)入大發(fā)展時(shí)期。多數(shù)大城市正在建設(shè)和籌建自己的軌道交通,盾構(gòu)施工法因自身安全快速的優(yōu)勢(shì),在區(qū)間隧道施工中所占比例不斷增加。在有限的環(huán)境空間內(nèi),如何確保施工區(qū)域既有結(jié)構(gòu)物等重要設(shè)施的安全,又能安全快速完成下井始發(fā)及接收吊出施工任務(wù),已經(jīng)成為工程界和學(xué)術(shù)界關(guān)注的重點(diǎn)和迫在眉睫的任務(wù)。國(guó)內(nèi)盾構(gòu)施工多數(shù)采用盾構(gòu)由車(chē)站進(jìn)行始發(fā)或由工作井進(jìn)行始發(fā)兩種方案,很多城市在盾構(gòu)由工作井進(jìn)行始發(fā)設(shè)計(jì)時(shí),因場(chǎng)地空間受限不得不設(shè)計(jì)分體始發(fā),如此設(shè)計(jì)給施工增加較大的難度和成本,且施工效率低、安全性差。本文通過(guò)橫向、斜向的區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道設(shè)計(jì)成功解決了地上空間不足難題,實(shí)現(xiàn)了整體始發(fā)。在通道內(nèi)設(shè)計(jì)道岔、龍門(mén)吊等設(shè)施實(shí)現(xiàn)了左右線(xiàn)區(qū)間的有效連接,大大提高施工效率。

        2 工程基本概況

        某標(biāo)段區(qū)間包含兩個(gè)盾構(gòu)始發(fā)井,其一為區(qū)間風(fēng)井,其二為盾構(gòu)工作井。

        區(qū)間風(fēng)井(兼作盾構(gòu)始發(fā)井)位于居民區(qū)內(nèi),風(fēng)井設(shè)計(jì)尺寸為長(zhǎng)×寬=21m×21m。向大里程方向?yàn)槎軜?gòu)區(qū)間施工,小里程方向?yàn)榘低谑┕?,風(fēng)井處在R=400m半徑上。在此進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)施工整體始發(fā),既有盾構(gòu)機(jī)全部下井所需的后配套隧道開(kāi)挖長(zhǎng)度要求,又要保證盾構(gòu)機(jī)始發(fā)后隧道軸線(xiàn)符合偏差要求,而且由于盾構(gòu)機(jī)臺(tái)車(chē)長(zhǎng)度問(wèn)題,要保證盾構(gòu)機(jī)始發(fā)時(shí),由于轉(zhuǎn)彎造成的臺(tái)車(chē)穿過(guò)反力架的輪廓尺寸問(wèn)題,避免臺(tái)車(chē)無(wú)法穿過(guò)反力架洞徑。在保證盾構(gòu)施工的同時(shí),如何協(xié)調(diào)與暗挖施工的交叉作業(yè),也是施工中需要考慮的問(wèn)題。

        盾構(gòu)井工作井位于主干道上,兼顧兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)始發(fā)、接收施工任務(wù)。豎井尺寸長(zhǎng)×寬=20.5m×21m,井深35m。豎井為圍護(hù)樁結(jié)構(gòu),砼圍檁+砼斜支撐支護(hù)體系,因此井為臨時(shí)施工井,竣工后需回填,故不設(shè)井內(nèi)襯砼結(jié)構(gòu)。由于豎井較深,盾構(gòu)機(jī)分體始發(fā)費(fèi)用花費(fèi)較大,故豎井向小里程方向左右線(xiàn)各進(jìn)行了70m的暗挖施工,確保盾構(gòu)機(jī)整體始發(fā)。

        3 整體施工思路及工藝原理

        3.1 整體思路

        本工程采用盾構(gòu)機(jī)整體始發(fā)方案,掘進(jìn)反方向先進(jìn)行一定長(zhǎng)度的礦山法暗挖區(qū)間施工。根據(jù)工期需要,礦山法暗挖區(qū)間長(zhǎng)度以滿(mǎn)足整體始發(fā)最短長(zhǎng)度為宜??紤]出渣時(shí)左右線(xiàn)渣土的倒運(yùn)方式,并盡量做到簡(jiǎn)單、高效問(wèn)題。在左右線(xiàn)暗挖區(qū)間處設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道,用于盾構(gòu)機(jī)始發(fā)出渣。左右線(xiàn)區(qū)間聯(lián)絡(luò)出渣可采用電瓶軌道車(chē)或設(shè)置龍門(mén)吊形式。同時(shí)由于春柳盾構(gòu)始發(fā)井為始發(fā)裸井,豎井無(wú)底板、二襯結(jié)構(gòu),且掘進(jìn)洞口為硬質(zhì)巖層,掘進(jìn)反力較大。盾構(gòu)始發(fā)時(shí),需對(duì)豎井底板,盾構(gòu)反力架的加固方式做專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì),避免盾構(gòu)始發(fā)反力過(guò)大,反力支撐體系形變。

        3.2 工藝原理

        本文介紹3臺(tái)盾構(gòu)機(jī)在兩個(gè)始發(fā)井內(nèi)始發(fā)。其中一臺(tái)盾構(gòu)機(jī)在區(qū)間風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)始發(fā)(位于劉家橋小區(qū)),區(qū)間風(fēng)機(jī)房大里程端為盾構(gòu)施工區(qū)間,小里程端為礦山法施工隧道區(qū)間,風(fēng)機(jī)房兼作暗挖施工通道。始發(fā)前區(qū)間左右線(xiàn)于掘進(jìn)反方向進(jìn)行礦山法隧道施工,并設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道。通道內(nèi)布置軌道滿(mǎn)足電瓶車(chē)運(yùn)輸要求,因本區(qū)間隧道線(xiàn)間距9m(凈距3m),故需設(shè)置45°斜向聯(lián)絡(luò)通道。最后,盾構(gòu)機(jī)及后配套臺(tái)車(chē)整體吊裝下井,按照割線(xiàn)始發(fā)方案計(jì)算掘進(jìn)角度,出洞掘進(jìn)施工;同理,另兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)于始發(fā)工作井內(nèi)始發(fā),因始發(fā)工作井無(wú)暗挖施工任務(wù),故掘進(jìn)反方向采用礦山法施工隧道長(zhǎng)度僅需滿(mǎn)足整機(jī)下井長(zhǎng)度即可,區(qū)間隧道線(xiàn)間距13m(凈距7m),故需設(shè)置90°橫向聯(lián)絡(luò)通道。并于聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)設(shè)置小型龍門(mén)吊(10t)完成盾構(gòu)掘進(jìn)出渣及材料運(yùn)輸。

        4 工藝流程

        盾構(gòu)機(jī)始發(fā)施工步驟:始發(fā)井井身施工→井下聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖→通道內(nèi)軌道或龍門(mén)吊設(shè)計(jì)盾構(gòu)始發(fā)準(zhǔn)備工作→洞口破除→始發(fā)架、反力架安裝→盾構(gòu)機(jī)下井組裝→洞口防水處理→始發(fā)掘進(jìn);

        5 操作要點(diǎn)

        5.1 斜向聯(lián)絡(luò)通道設(shè)計(jì)

        考慮施工效率,盾構(gòu)整體始發(fā)方案仍然采用電瓶車(chē)正常出渣,為使電瓶車(chē)能夠順利在礦山法隧道左右線(xiàn)穿插行駛,于劉家橋盾構(gòu)井暗挖區(qū)間設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道一處,并根據(jù)電瓶車(chē)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)聯(lián)絡(luò)通道進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)尺寸設(shè)計(jì),使之滿(mǎn)足轉(zhuǎn)彎行駛要求。

        考慮盾構(gòu)機(jī)整機(jī)長(zhǎng)度85m,風(fēng)井長(zhǎng)度20m,聯(lián)絡(luò)通道設(shè)置后需滿(mǎn)足電瓶車(chē)牽引1個(gè)渣斗能夠通過(guò)聯(lián)絡(luò)通道在左右線(xiàn)間自由穿行,同時(shí)區(qū)間內(nèi)需預(yù)留一列電瓶車(chē)供暗挖施工運(yùn)輸使用,聯(lián)絡(luò)通道處可進(jìn)行裝載機(jī)裝渣(裝渣斗中)。故聯(lián)絡(luò)通道需設(shè)置在距離井口110m處,根據(jù)聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)設(shè)置道岔需要,聯(lián)絡(luò)通道與隧道交角為45°,聯(lián)絡(luò)通道高*寬=5m*5m。具體如下圖所示:

        5.2 聯(lián)絡(luò)通道設(shè)計(jì)

        后配套暗挖設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道尺寸需要考慮盾構(gòu)機(jī)左右線(xiàn)倒渣時(shí),安裝的起吊設(shè)備,預(yù)留出足夠的高度,方便電瓶車(chē)上料斗的吊運(yùn),同時(shí)由于聯(lián)絡(luò)通道尺寸狹小,始發(fā)階段的倒渣需設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)小渣斗運(yùn)輸。

        以左線(xiàn)盾構(gòu)始發(fā)為例,盾構(gòu)始發(fā)時(shí),首先通過(guò)電瓶車(chē)拖帶上小渣斗,將渣土運(yùn)輸至聯(lián)絡(luò)通道,然后通過(guò)聯(lián)絡(luò)通道提升龍門(mén)吊將渣斗倒運(yùn)至右線(xiàn)電瓶車(chē),再通過(guò)右線(xiàn)電瓶車(chē)運(yùn)輸至豎井,通過(guò)井口40t龍門(mén)井架升井出渣,整個(gè)過(guò)程基本通過(guò)機(jī)械及設(shè)備完成,有效的提高了始發(fā)效率,盾構(gòu)始發(fā)速度得到了保證。具體如下圖所示:

        5.3 盾構(gòu)始發(fā)反力架設(shè)計(jì)及施工要點(diǎn)

        盾構(gòu)豎井始發(fā)準(zhǔn)備工作,主要包括底板的預(yù)埋基礎(chǔ)和預(yù)埋件安裝以及反力系統(tǒng)安裝。由于春柳盾構(gòu)井為裸井(無(wú)砼內(nèi)襯結(jié)構(gòu)),始發(fā)階段必須確保豎井結(jié)構(gòu)安全。豎井的底板預(yù)埋系統(tǒng)主要通過(guò)澆筑混凝土基礎(chǔ),埋設(shè)預(yù)埋鋼板來(lái)達(dá)到底板的穩(wěn)定,而反力系統(tǒng)將通過(guò)鋼管支撐與預(yù)埋基礎(chǔ)以及豎井圍護(hù)樁整體的連接受力,達(dá)到盾構(gòu)始發(fā)的整體穩(wěn)定。具體做法為:通過(guò)鋼管支撐反力架的中部和底部,并將反力架和豎井圍護(hù)樁通過(guò)鋼管進(jìn)行水平支撐,達(dá)到反力架的整體穩(wěn)定,避免反力過(guò)大造成反力架拔起或位移。

        6 結(jié)論

        在區(qū)間風(fēng)井進(jìn)行的盾構(gòu)整體始發(fā),通過(guò)礦山法暗挖區(qū)間、區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道有效利用,將原分體始發(fā)變更為整體始發(fā)方案,實(shí)現(xiàn)了電瓶車(chē)牽引大斗出渣。并滿(mǎn)足礦山法暗挖區(qū)間與盾構(gòu)區(qū)間施工,共用一井平行作業(yè),本方案成功解決了分體始發(fā)所遇場(chǎng)地受限、冬季施工等多項(xiàng)難題;在始發(fā)工作井進(jìn)行的兩次盾構(gòu)整體始發(fā),區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)部設(shè)置10t電動(dòng)葫蘆方案,實(shí)現(xiàn)整體始發(fā)。盾構(gòu)機(jī)在暗挖車(chē)站橫通道內(nèi)平移接收方案,減少盾構(gòu)機(jī)螺旋輸送機(jī)拆解、運(yùn)輸、吊出費(fèi)用。以上方案設(shè)計(jì)節(jié)約大量工程成本和工期,方案設(shè)計(jì)值得類(lèi)似工程推廣借鑒。

        參考文獻(xiàn)

        [1]王夢(mèng)恕.地下工程淺埋暗挖技術(shù)通論[M].安徽教育出版社,2004.

        [2]王成主編.隧道工程[M].人民交通出版社,2004.

        [3]吳能深主編.地下工程結(jié)構(gòu)[M].武漢理工大學(xué)出版社,2009.

        (作者單位:中鐵建大橋工程局集團(tuán)第一工程有限公司)

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