吳凡 ，胡全亮 （中國(guó)中鐵四局集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230001）

1 工程概況

某工程盾構(gòu)始發(fā)站端頭井加固原設(shè)計(jì)方案為三軸攪拌樁加固，盾構(gòu)始發(fā)端臨近國(guó)鐵信號(hào)樓，作業(yè)區(qū)域受限，無(wú)法保證加固效果，且始發(fā)段地層為富水粉砂地層，盾構(gòu)始發(fā)施工存在著巨大的安全風(fēng)險(xiǎn)。國(guó)鐵信號(hào)樓為上海鐵路局信號(hào)終端處理基站，內(nèi)部精密儀器較多，征拆難度極大，且對(duì)施工造成的建筑物變形要求極為苛刻。盾構(gòu)始發(fā)站為地鐵1號(hào)線（已運(yùn)營(yíng)）與地鐵5號(hào)線（在建）的換乘節(jié)點(diǎn)站，為保證1號(hào)線運(yùn)營(yíng)安全，使用封堵墻將施工區(qū)和運(yùn)營(yíng)區(qū)隔開(kāi)，井下盾構(gòu)始發(fā)施工能夠利用的區(qū)域僅有55m長(zhǎng)，遠(yuǎn)小于盾構(gòu)機(jī)及后配套的長(zhǎng)度。為保證國(guó)鐵信號(hào)樓和地鐵1號(hào)線的安全，保證盾構(gòu)始發(fā)順利實(shí)施，經(jīng)充分研討決定采用盾構(gòu)鋼套筒分體始發(fā)施工工藝。

2 工藝技術(shù)

2.1 工藝概述

盾構(gòu)鋼套筒分體始發(fā)技術(shù)是基于土壓平衡原理延伸出的盾構(gòu)始發(fā)施工技術(shù)。在盾構(gòu)掘進(jìn)施工前，將盾構(gòu)機(jī)組裝在鋼套筒內(nèi)，然后在鋼套筒內(nèi)填充渣土、砂子等固體散料并注水，建立穩(wěn)定的水土壓力，使盾構(gòu)機(jī)克服常規(guī)施工過(guò)程中的部分風(fēng)險(xiǎn)，安全完成始發(fā)。

圖1 盾構(gòu)始發(fā)站周邊構(gòu)建筑物分布情況

因始發(fā)場(chǎng)地受限，本區(qū)間采用分體始發(fā)方式。連接橋、螺旋機(jī)、1#臺(tái)車在井下組裝，2#～6#臺(tái)車在地面布置。下井前對(duì)1#臺(tái)車尾部進(jìn)行改裝，設(shè)置臨時(shí)出土口，保證出土順暢。2#臺(tái)車與盾體分離，接長(zhǎng)油管和電纜線連接至地面。管線延長(zhǎng)過(guò)程中設(shè)置多道防護(hù)裝置，保證管線的安全。分體后的盾構(gòu)機(jī)在鋼套筒內(nèi)始發(fā)掘進(jìn)過(guò)程中，需保證推進(jìn)參數(shù)的穩(wěn)定和油管設(shè)備的正常，確保施工的連續(xù)性，避免在始發(fā)段長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)。

圖2 始發(fā)鋼套筒結(jié)構(gòu)圖

2.2 工藝流程

圖3 工藝流程圖

2.3 操作要點(diǎn)

2.3.1 測(cè)量定位

使用全站儀獲取洞門(mén)的實(shí)測(cè)三維坐標(biāo)，計(jì)算洞門(mén)鋼環(huán)在x、y、z軸方向上的設(shè)計(jì)偏差，再根據(jù)洞門(mén)左右里程上的偏差和模擬的盾構(gòu)始發(fā)軸線，對(duì)筒體坐標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)修正，最后根據(jù)修正結(jié)果，調(diào)整鋼套筒的標(biāo)高和軸線。

2.3.2 下半環(huán)鋼套筒安裝及第一次填料

圖4 鋼套筒定位測(cè)量

連接筒體定位完成后必須與洞門(mén)鋼環(huán)滿焊，并在鋼套筒與洞門(mén)圈之間設(shè)置百分表，隨時(shí)觀察焊縫變形情況，確保鋼套筒內(nèi)空間的密閉性。鋼套筒各部件之間用高強(qiáng)螺栓連接，并設(shè)置嵌入式密封圈，增強(qiáng)接縫處抗變形能力和密封性。下部鋼套筒安裝完成后在其內(nèi)部焊接兩走行走鋼軌，并在兩鋼軌之間填充固體散料，保證盾構(gòu)機(jī)下部空間填充密實(shí)。

2.3.3 盾構(gòu)機(jī)及上半環(huán)鋼套筒安裝

下半部分鋼套筒加固完成后，先進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)的吊裝和井下組裝，再進(jìn)行上半環(huán)鋼套筒和反力架的安裝，同樣在接縫位置設(shè)置嵌入式密封圈，增強(qiáng)接縫處抗變形能力和密封性。

2.3.4 反力架安裝及預(yù)應(yīng)力施加

圖5 鋼套筒與洞門(mén)圈密貼滿焊

圖6 鋼套筒內(nèi)第一次填料

圖7 盾構(gòu)機(jī)及鋼套筒吊裝

鋼套筒全部安裝完成后在反力架內(nèi)安裝12組千斤頂，盾構(gòu)推進(jìn)前對(duì)鋼套筒施加共計(jì)6000kN的預(yù)應(yīng)力，并在推進(jìn)過(guò)程中根據(jù)盾構(gòu)機(jī)的推力變化不斷調(diào)整千斤頂?shù)淖饔昧?，保證千斤頂?shù)暮狭Σ恍∮诙軜?gòu)機(jī)推力，盡量減小洞門(mén)鋼環(huán)焊縫的受力，增大千斤頂用力的同時(shí)對(duì)鋼套筒螺栓進(jìn)行復(fù)緊，保證鋼套筒的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和密閉性。

圖8 反力架和千斤頂安裝

2.3.5 洞門(mén)鑿除

按照先上后下，先中間后兩邊的順序鑿除洞圈范圍內(nèi)的地連墻，鋼套筒安裝前先鑿除90cm的地連墻，預(yù)留迎土面鋼筋和10cm混凝土，鋼套筒安裝完成后割除剩余鋼筋。

2.3.6 負(fù)環(huán)管片安裝及二次填料建壓

盾構(gòu)機(jī)安裝調(diào)試、反力架預(yù)應(yīng)力施加完成后，開(kāi)始拼裝負(fù)環(huán)管片，負(fù)環(huán)管片需選用無(wú)破損和裂縫的管片，并且在每環(huán)接縫處粘貼三元乙丙橡膠密封墊+遇水膨脹止水條，確保鋼套筒與負(fù)環(huán)管片之間的密貼。提前在始發(fā)環(huán)上焊接支撐管片用的牛腿，保證管片脫離盾尾后的整體穩(wěn)定性。盾構(gòu)機(jī)刀尖推至掌子面后，開(kāi)始進(jìn)行第二次填料，填料過(guò)程中適當(dāng)沖水保證填料的密實(shí)，水通過(guò)鋼套筒下部的排水孔排出。分四級(jí)對(duì)鋼套筒進(jìn)行逐級(jí)加壓，當(dāng)填料土壓力達(dá)到掌子面位置靜止土壓力時(shí)保壓并完成壓力測(cè)試。

2.3.7 盾構(gòu)分體始發(fā)準(zhǔn)備及掘進(jìn)

①本次施工采用分體始發(fā)，1#臺(tái)車、設(shè)備連接橋、螺旋機(jī)布置于底板與盾體連接，井下電瓶車編組為：電瓶車*1、18方渣土車*1，管片車*1。2#～6#臺(tái)車布置于地面，延長(zhǎng)管線布置于頂板端頭井井口旁。這樣布置既能保證盾構(gòu)推進(jìn)的正常施工，又能減少延長(zhǎng)部分管線的使用量降低成本。

②改裝1#臺(tái)車：盾構(gòu)機(jī)原出土口位置設(shè)置在5#臺(tái)車，為滿足分體始發(fā)要求，出土口需改裝至1#臺(tái)車末端，并重新訂購(gòu)2套傳送皮帶，以滿足始發(fā)段出土的需要。既保證了盾構(gòu)出土的順利，又保證了現(xiàn)場(chǎng)文明施工。

圖9 負(fù)環(huán)管片拼裝示意圖

圖10 第二次填料示意圖

圖11 分體始發(fā)地面布置情況

圖12 分體始發(fā)底板布置情況

③延長(zhǎng)管線的保護(hù)：始發(fā)井深25m，延長(zhǎng)管線在拖送過(guò)程中，轉(zhuǎn)折點(diǎn)較多，管路由地面經(jīng)2#臺(tái)車向下輸送過(guò)程中，不得存在死折死彎等現(xiàn)象，避免折彎處過(guò)多磨損產(chǎn)生管路雜質(zhì)。管線下放到負(fù)三層后用手拉葫蘆固定在負(fù)三層頂板處，隨著盾構(gòu)的推進(jìn)，不斷調(diào)整手拉葫蘆完成遞送。1#臺(tái)車進(jìn)入隧道內(nèi)后，在隧道右側(cè)安裝導(dǎo)軌，導(dǎo)軌使用槽鋼作為導(dǎo)槽，軌道上設(shè)置管線小車。盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中，不斷增加管線小車，直到有足夠的距離下放安裝其他臺(tái)車，這樣既保證了管線的安全，又方便現(xiàn)場(chǎng)施工。

④同步注漿：盾構(gòu)推進(jìn)土體后，開(kāi)啟同步注漿，填充管片與鋼套筒內(nèi)固體散料之間的空隙，保證鋼套筒內(nèi)的土壓力的穩(wěn)定。

3 應(yīng)用效果

從盾構(gòu)始發(fā)到側(cè)穿建筑物，再到完成始發(fā)段掘進(jìn)（推進(jìn)至75環(huán)），我單位對(duì)國(guó)鐵信號(hào)樓進(jìn)行了豎向位移和靜力水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。由監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可得，建筑物單次和累計(jì)變形均控制在3mm之內(nèi)。經(jīng)調(diào)查了解，施工未對(duì)信號(hào)樓內(nèi)部精密儀器造成任何影響。

圖13 盾構(gòu)出土口改裝

圖14 分體始發(fā)延長(zhǎng)管線保護(hù)措施

圖15 盾構(gòu)鋼套筒內(nèi)掘進(jìn)示意圖

圖16 盾構(gòu)始發(fā)及側(cè)穿國(guó)鐵信號(hào)樓過(guò)程中建筑物豎向位移監(jiān)測(cè)情況

采用盾構(gòu)鋼套筒分體始發(fā)工藝，無(wú)需拆遷國(guó)鐵信號(hào)樓，對(duì)信號(hào)樓內(nèi)精密儀器未造成影響，施工工期不受征拆和場(chǎng)地的制約，也無(wú)需破除運(yùn)營(yíng)區(qū)封堵墻，保證了既有地鐵1號(hào)線的運(yùn)營(yíng)安全。據(jù)調(diào)查測(cè)算，本次始發(fā)施工累計(jì)節(jié)省工期共計(jì)90d，在同等條件下，采用本工藝節(jié)省直接費(fèi)成本約187萬(wàn)元。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，盾構(gòu)鋼套筒分體始發(fā)技術(shù)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用反饋，具備安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理等優(yōu)點(diǎn)。盾構(gòu)鋼套筒分體始發(fā)施工技術(shù)的應(yīng)用，豐富了軌道交通工程盾構(gòu)始發(fā)施工工法，為解決盾構(gòu)始發(fā)安全、工期、場(chǎng)地、投資等問(wèn)題提供了新的思路，對(duì)今后類似工程的應(yīng)用具有重要指導(dǎo)意義。