翟春輝

摘 要：西安地鐵一號(hào)線二期盾構(gòu)區(qū)間工程盾構(gòu)始發(fā)由于受施工場(chǎng)地限制無(wú)法按正常整體始發(fā)施工，選擇合適的始發(fā)施工方案是盾構(gòu)施工成敗的關(guān)鍵，因此分體始發(fā)必須根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選擇最佳的分體始發(fā)工藝最合理的始發(fā)布置，結(jié)合本工程特點(diǎn)對(duì)該項(xiàng)目工程始發(fā)方案進(jìn)行綜合分析，并提出建議推薦。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)區(qū)間；分體始發(fā)；方案比選

1 概述

西安市地鐵一號(hào)線二期工程（張家村～后衛(wèi)寨段）施工總承包項(xiàng)目工程范圍內(nèi)張家村站～后衛(wèi)寨站區(qū)間隧道設(shè)計(jì)里程為：右線：YDK5+0.88461～YDK6+447.161，長(zhǎng)1358.700m；左線ZDK5+0.88461～ZDK6+430.986，長(zhǎng)1346.319m（長(zhǎng)鏈3.794m）。區(qū)間最大縱坡28‰，最小縱坡2‰，洞頂覆土10～20.3m。區(qū)間在里程YCK5+031.708～YCK5+063.730段設(shè)置暗挖區(qū)間，長(zhǎng)32.022m，在里程YCK5+073.503設(shè)置區(qū)間風(fēng)井（兼盾構(gòu)接受井），長(zhǎng)19.6m，采用明挖法施工；區(qū)間里程在YCK5+093.330～YCK6+451.589段設(shè)置盾構(gòu)區(qū)間，長(zhǎng)1358.259m。在里程在YCK6+459.439與 ZCK6+441.675處，設(shè)置盾構(gòu)始發(fā)井（同時(shí)兼盾構(gòu)井～后衛(wèi)寨站暗挖區(qū)間施工豎井），長(zhǎng)15.7m，采用明挖法施工。

該段區(qū)間圍巖主要為密實(shí)狀態(tài)的中粗砂，靠近車(chē)站局部為黃土狀土和細(xì)砂，地下水潛水位埋深22.7～26.5m（11月份始發(fā)井實(shí)測(cè)水位埋深為26.3m），軌面埋深14.3～21.3m（始發(fā)井拱頂埋深為10.8m），圍巖分級(jí)按Ⅵ級(jí)考慮。本區(qū)間地下水位總體流向自西向東。一般7～9月份水位埋深最大，為低水位期，12月到次年的2月份為高水位期，水位埋深最小。本區(qū)段黏性土的滲透系數(shù)采用3～8m/d，砂類土的滲透系數(shù)采用25～35m/d，綜合滲透系數(shù)選用15～30m/d。

2 盾構(gòu)始發(fā)方案比選

分體方案1：將盾構(gòu)主機(jī)放置在始發(fā)井內(nèi)，連接橋及1～5臺(tái)車(chē)放置在地表，暗挖隧道與盾構(gòu)掘進(jìn)同時(shí)進(jìn)行。

此方案優(yōu)點(diǎn)：可以提前4個(gè)月進(jìn)行始發(fā)。

此方案缺點(diǎn)：目前的地表場(chǎng)地很難布置后配套設(shè)備，且暗挖隧道與盾構(gòu)同時(shí)施工產(chǎn)生干擾；暗挖隧道完成前采用11.5×7.5m的始發(fā)井出土及運(yùn)輸管片、材料，施工效率很低；同步注漿管路過(guò)長(zhǎng)，會(huì)影響注漿壓力并容易堵管；需延伸的盾構(gòu)機(jī)的管路較長(zhǎng)。

分體方案2：待暗挖隧道二襯結(jié)構(gòu)完成后，將盾構(gòu)主機(jī)放置在始發(fā)井內(nèi)，連接橋及1～5臺(tái)車(chē)放置在暗挖隧道范圍內(nèi)。始發(fā)負(fù)環(huán)按6環(huán)（1.5m寬）整環(huán)布置，后面放置反力架。

此方案優(yōu)點(diǎn)：不需占用地表施工場(chǎng)地放置后配套臺(tái)車(chē)；負(fù)環(huán)整環(huán)拼裝可以控制好管片拼裝質(zhì)量；需延伸的盾構(gòu)機(jī)的管路相對(duì)方案1較短。

此方案缺點(diǎn)：始發(fā)井內(nèi)反力架尾部距盾構(gòu)吊裝孔邊線只有1.6m的空間，上下管片困難，80m始發(fā)階段只能用小斗出土，工效低。

分體方案3：待暗挖隧道二襯結(jié)構(gòu)完成后，將盾構(gòu)主機(jī)放置在始發(fā)井內(nèi)，連接橋及1～5臺(tái)車(chē)放置在暗挖隧道范圍內(nèi)。始發(fā)負(fù)環(huán)按7環(huán)（1.5m寬）半環(huán)布置，后面放置半環(huán)的反力架（或管片直接通過(guò)鋼負(fù)環(huán)連接到墻體）。

管路連接方面，第1階段（吊裝準(zhǔn)備）先將連接橋及1～5號(hào)臺(tái)車(chē)放置在暗挖隧道的最尾部，將盾構(gòu)主機(jī)放置在始發(fā)井內(nèi)；主機(jī)與臺(tái)車(chē)之間除直線連接管線長(zhǎng)度外，另外通過(guò)彎曲及懸掛等手段配置21m左右長(zhǎng)的富余管路長(zhǎng)度；第2階段（待盾構(gòu)掘進(jìn)至13環(huán)左右時(shí)，整環(huán)的管片中可以包含連接橋及1號(hào)臺(tái)車(chē)時(shí)）停機(jī)將連接橋及1號(hào)臺(tái)車(chē)與主機(jī)相連，2～5號(hào)臺(tái)車(chē)放置在暗挖隧道的最尾部，1、2號(hào)臺(tái)車(chē)間預(yù)留17m左右的直線長(zhǎng)度外的富余長(zhǎng)度；第3階段（待盾構(gòu)掘進(jìn)至46環(huán)左右時(shí)，整環(huán)的管片中可以包含整體盾構(gòu)機(jī)）停機(jī)將1號(hào)臺(tái)車(chē)與2、3、4、5號(hào)臺(tái)車(chē)全部相連，完成始發(fā)掘進(jìn)。

此方案優(yōu)點(diǎn)：不需占用地表施工場(chǎng)地放置后配套臺(tái)車(chē)；80m始發(fā)階段基本都能用16m3的大斗出土，始發(fā)時(shí)間縮短；通過(guò)充分利用后面75m長(zhǎng)的暗挖隧道長(zhǎng)度，減小彎曲管線的長(zhǎng)度及難度；隧道全過(guò)程的掘進(jìn)過(guò)程中不需要拆除負(fù)環(huán)及反力架，節(jié)省了工序轉(zhuǎn)換的時(shí)間；需延伸的盾構(gòu)機(jī)的管路相對(duì)方案1較短，與方案2差不多。

此方案缺點(diǎn)：半環(huán)拼裝不易控制好管片拼裝質(zhì)量，在安裝整環(huán)負(fù)環(huán)前需小推力掘進(jìn)；同時(shí)還需增加1環(huán)負(fù)環(huán)。

分體方案4：

基本思路與方案3一致，只是管路連接方面，將連接的管路相對(duì)盾構(gòu)主機(jī)往反向延長(zhǎng)35m左右，即將臺(tái)車(chē)與主機(jī)的富余管線長(zhǎng)度拉大至70m，這樣臺(tái)車(chē)不動(dòng)，只通過(guò)釋放彎曲的管線即可實(shí)現(xiàn)從始發(fā)開(kāi)始至始發(fā)段80m完成均不需要中途停機(jī)續(xù)接管線。

此方案優(yōu)點(diǎn)：同方案4的優(yōu)點(diǎn)。

此方案缺點(diǎn)：除有方案3的缺點(diǎn)外，最大的弊端是同步注漿管路過(guò)長(zhǎng)，會(huì)影響注漿壓力并容易堵管；盾構(gòu)僅有主機(jī)在洞內(nèi)掘進(jìn)，無(wú)法利用連接橋進(jìn)行管片的運(yùn)輸，操作司機(jī)在后方暗挖隧道也無(wú)法直接觀察到前方的出土情況；同時(shí)管線的180度向后的“U”型彎可能很難實(shí)現(xiàn)。

分體方案5：

待暗挖隧道二襯結(jié)構(gòu)完成后，將盾構(gòu)機(jī)整機(jī)連接，負(fù)環(huán)及反力架仍按方案3的半環(huán)布置方式。盾構(gòu)機(jī)的所有臺(tái)車(chē)在通過(guò)半環(huán)上下材料的通道時(shí)，把后配套臺(tái)車(chē)頂部的所有部件（管路及皮帶等）全部拆除，以滿足始發(fā)井出土及材料上下的要求；管路改移至臺(tái)車(chē)兩側(cè)。碰到連接臺(tái)車(chē)兩側(cè)的橫向鋼構(gòu)件時(shí)，還需要臨時(shí)拆除此構(gòu)件并用其他的橫向鋼構(gòu)件在其他部位進(jìn)行臨時(shí)連接以確保臺(tái)車(chē)兩側(cè)的連接。

此方案優(yōu)點(diǎn)：可以進(jìn)行整體始發(fā)，加快盾構(gòu)進(jìn)度；減少管路連接的工作量及材料數(shù)量（原有的鋼性管路可以利用上，安裝在側(cè)面）。

此方案缺點(diǎn)：除有方案3的缺點(diǎn)外，連接橋及后配套臺(tái)車(chē)能否實(shí)現(xiàn)頂部構(gòu)件全部拆除的問(wèn)題需要設(shè)備專業(yè)方面的人員確定。即使能夠做到這一點(diǎn)，對(duì)臺(tái)車(chē)的整體拆卸及組裝工作量都會(huì)較大。同時(shí)在后配套臺(tái)車(chē)范圍內(nèi)進(jìn)行出土及材料上下倒運(yùn)可能會(huì)出現(xiàn)意外情況對(duì)設(shè)備造成污染或損壞。

綜上4個(gè)分體方案及1個(gè)整體始發(fā)方案，經(jīng)我項(xiàng)目部與我公司盾構(gòu)事業(yè)部討論傾向選擇分體方案3，并征得我公司同意此方案施工。

3 工程實(shí)施方案

本工程盾構(gòu)隧道首先由盾構(gòu)區(qū)間左線在后衛(wèi)寨站盾構(gòu)井分體始發(fā)，施工時(shí)采用一臺(tái)中鐵裝備制造，型號(hào)CTE6250盾構(gòu)機(jī)。盾構(gòu)從后衛(wèi)寨站左線暗挖區(qū)間西面盾構(gòu)井始發(fā)掘進(jìn)，始發(fā)前需完成對(duì)洞門(mén)土體加固，洞門(mén)鑿除，密封裝置的安裝等。掘進(jìn)到達(dá)張家村站前，需完成對(duì)到達(dá)洞門(mén)的洞門(mén)土體加固，洞門(mén)鑿除，密封裝置的安裝等。到達(dá)張家村站左線風(fēng)井后進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)吊出，二次始發(fā)進(jìn)行后衛(wèi)寨站至張家村站右線施工，最終到達(dá)張家村站右線風(fēng)井后進(jìn)吊出。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選擇方案3的施工流程。

3.1 半環(huán)分體始發(fā)工藝流程

半環(huán)分體始發(fā)分三個(gè)階段實(shí)現(xiàn)，工藝流程如圖1。

3.2 半環(huán)分體始發(fā)施工方法

本區(qū)間盾構(gòu)始發(fā)通過(guò)-7至-3環(huán)（5*1.5=7.5m）半環(huán)安裝，-2環(huán)增加上半環(huán)反力架支撐來(lái)實(shí)現(xiàn)半環(huán)始發(fā)；通過(guò)盾構(gòu)機(jī)與1#拖車(chē)分離、延長(zhǎng)管線，1#拖車(chē)與后續(xù)拖車(chē)分離、延長(zhǎng)管線來(lái)實(shí)現(xiàn)分體始發(fā)。盾構(gòu)主機(jī)與1#拖車(chē)間管線總延長(zhǎng)≥29m；1#拖車(chē)與2#拖車(chē)間管線總延長(zhǎng)≥55.5m。

3.2.1 第一階段施工

①盾構(gòu)分體方式。盾構(gòu)機(jī)與連接橋及后續(xù)拖車(chē)分離，管線延長(zhǎng)。盾構(gòu)機(jī)單獨(dú)掘進(jìn)，后續(xù)拖車(chē)在反向隧道內(nèi)。盾構(gòu)主機(jī)與1#拖車(chē)間管線總延長(zhǎng)≥29m，盾構(gòu)掘進(jìn)24m，拼裝13環(huán)管片。

②洞內(nèi)運(yùn)輸。

列車(chē)編組：采用1組列車(chē)（電瓶車(chē)+管片車(chē)）。

渣土運(yùn)輸：土斗置于管片車(chē)上運(yùn)土。采用自制土斗直接在螺旋機(jī)下接土，初始掘進(jìn)采用5.2m3小土斗，掘進(jìn)3m后改用8.4m3大土斗。盾構(gòu)掘進(jìn)每環(huán)出碴量：Q=πR2Lη=π×3.142×1.5×1.2=56m3。

管片運(yùn)輸：待每環(huán)出土完畢后，用管片車(chē)運(yùn)輸2次管片，通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)或葫蘆將管片放至拼裝機(jī)下方。

砂漿運(yùn)輸：砂漿泵通過(guò)軟管泵送至暗挖隧道內(nèi)1#臺(tái)車(chē)上。

③延長(zhǎng)管線保護(hù)。延長(zhǎng)管線按類別捆綁，并在隧道內(nèi)設(shè)置滾筒，以利于管線拖動(dòng)。最前端管線捆綁并采用5T手拉葫蘆固定于盾構(gòu)機(jī)上。

3.2.2 第二階段施工

①盾構(gòu)分體方式。盾構(gòu)機(jī)與連接橋及1#拖車(chē)連接，1#脫出上安裝皮帶機(jī)。1#脫出與后續(xù)拖車(chē)分離，延長(zhǎng)管線，后續(xù)拖車(chē)在反向隧道內(nèi)。1#與2#拖車(chē)間管線總延長(zhǎng)≥55.5m，盾構(gòu)掘進(jìn)至完成46環(huán)管片拼裝。

②洞內(nèi)運(yùn)輸。采用1節(jié)管片車(chē)+1節(jié)砂漿車(chē)+1節(jié)16m3渣土車(chē)。每環(huán)掘進(jìn)須進(jìn)行4次運(yùn)輸。

3.2.3 第三階段施工

①盾構(gòu)整體掘進(jìn)。掘進(jìn)至完成46環(huán)管片拼裝后，2#及后續(xù)拖車(chē)前移，與盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行管路連接，完整安裝皮帶機(jī)，盾構(gòu)整體掘進(jìn)。

②洞內(nèi)運(yùn)輸：采用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)車(chē)編組：1節(jié)管片車(chē)+1節(jié)砂漿車(chē)+4節(jié)16m3渣車(chē)。

4 總結(jié)

盾構(gòu)分體始發(fā)在地鐵施工中案例較少，根據(jù)西安地鐵一號(hào)線二期工程施工實(shí)際情況，結(jié)合本施工方案，利用30天時(shí)間進(jìn)行盾構(gòu)下井吊裝、組裝調(diào)試、現(xiàn)場(chǎng)臨建布置，順利始發(fā)，此方案合理可行。