張恒臻

關(guān)鍵詞 城市軌道交通;地鐵隧道;雙護(hù)盾TBM;區(qū)間始發(fā);整體始發(fā)

中圖分類(lèi)號(hào) U455.43;U231.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）04-0050-03

0 引言

雙護(hù)盾TBM以其在隧道施工中（如開(kāi)挖、出渣、襯砌灌漿等平行作業(yè)）可實(shí)現(xiàn)一次成洞的優(yōu)勢(shì)，逐步在城市軌道交通隧道建設(shè)中應(yīng)用、推廣開(kāi)來(lái)[1-2]。尤其是以青島市為代表的雙護(hù)盾TBM在青島地鐵1、2、4、8號(hào)線得到了廣泛的應(yīng)用，積累了豐富的設(shè)計(jì)及施工經(jīng)驗(yàn)。雙護(hù)盾TBM具有兩種始發(fā)方式，一種是明挖車(chē)站端頭井的車(chē)站始發(fā)方式，一種是“中間始發(fā)井+礦山法始發(fā)導(dǎo)洞”的區(qū)間始發(fā)方式[3]。車(chē)站的始發(fā)條件相對(duì)明確，而采用“中間始發(fā)井+礦山法始發(fā)導(dǎo)洞”的區(qū)間始發(fā)方式可適用于多種工況，如：區(qū)間兩端為暗挖車(chē)站，無(wú)法提供始發(fā)條件或鄰近車(chē)站端頭段落地質(zhì)條件不良，不適用于TBM施工以及因工期、場(chǎng)地限制等無(wú)法從車(chē)站端頭始發(fā)的情況。

一般來(lái)說(shuō)，為發(fā)揮TBM長(zhǎng)距離掘進(jìn)優(yōu)勢(shì)，始發(fā)中間井一般設(shè)置于靠近車(chē)站端頭一側(cè)，距離約200 m左右，方便始發(fā)井施工場(chǎng)地圍擋及交通調(diào)流。自始發(fā)井至車(chē)站端頭段落因長(zhǎng)度較短，通常采用礦山法施工。常規(guī)區(qū)間始發(fā)方案需向掘進(jìn)方向設(shè)置不小于整機(jī)長(zhǎng)度的礦山法始發(fā)導(dǎo)洞，機(jī)械法段落的縮短不利于TBM施工效率的發(fā)揮。因此，該文以青島地鐵6號(hào)線創(chuàng)智谷站～石山路站區(qū)間為例，探討TBM區(qū)間始發(fā)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

1 工程概況

青島地鐵6號(hào)線創(chuàng)智谷站～石山路站區(qū)間（以下簡(jiǎn)稱(chēng)創(chuàng)～石區(qū)間）從創(chuàng)智谷站出發(fā)后沿珠山路向東北方向敷設(shè)，再沿開(kāi)城路向東敷設(shè)，依次下穿柏果樹(shù)河、蔡家莊水庫(kù)，最終到達(dá)石山路站。區(qū)間于大里程端頭靠近石山路站位置設(shè)TBM始發(fā)井（后期兼做軌排井），始發(fā)井向小里程側(cè)采用TBM法施工，向大里程側(cè)采用礦山法施工。區(qū)間總長(zhǎng)約1 917 m（TBM法1 681 m+明挖始發(fā)井29 m+礦山法207 m）?？偲矫鎴D如圖1。

2 設(shè)備（TBM）始發(fā)要求

創(chuàng)～石區(qū)間采用的設(shè)備為鐵建重工制造的雙護(hù)盾TBM，開(kāi)挖直徑6.3 m，主機(jī)長(zhǎng)約12 m，總長(zhǎng)約168 m，TBM采用整體始發(fā)，整機(jī)長(zhǎng)度約168 m，其后設(shè)置電機(jī)車(chē)編組，始發(fā)導(dǎo)洞長(zhǎng)度不小于TBM整機(jī)長(zhǎng)度加電機(jī)車(chē)編組長(zhǎng)度。電機(jī)車(chē)編組通長(zhǎng)有如下兩種形式：

（1）小編組始發(fā)（圖2）：含電機(jī)車(chē)頭+1節(jié)渣土車(chē)+1節(jié)豆礫石車(chē)+1節(jié)管片車(chē)，總長(zhǎng)度約27 m，該編組形式常用于始發(fā)初期階段，能夠縮短導(dǎo)洞長(zhǎng)度從而快速提供始發(fā)條件，其缺點(diǎn)在于TBM始發(fā)初期掘進(jìn)工效極低，需頻繁停機(jī)倒運(yùn)出渣4～5次。

3 常規(guī)始發(fā)導(dǎo)洞布置方案

自始發(fā)井側(cè)壁向掘進(jìn)方向設(shè)置始發(fā)導(dǎo)洞，電機(jī)車(chē)采用小編組形式，始發(fā)導(dǎo)洞長(zhǎng)度為166 m（=整機(jī)長(zhǎng)度168 m+電機(jī)車(chē)小編組27 m-始發(fā)井長(zhǎng)度29 m），始發(fā)導(dǎo)洞采用礦山法開(kāi)挖，導(dǎo)洞開(kāi)挖并初支完成后，將TBM設(shè)備分節(jié)下井組裝，TBM刀盤(pán)貼近掌子面，主機(jī)后方設(shè)置反力架用以始發(fā)定位頂緊管片。常規(guī)方案（圖4）的缺點(diǎn)在于：

（1）未能利用始發(fā)井后方礦山法段落，導(dǎo)致需額外施工長(zhǎng)距離的礦山法導(dǎo)洞。

（2）導(dǎo)洞二襯需待TBM區(qū)間施工完成方可采用模筑方式施做，需要額外增加工期約1.5個(gè)月。

4 優(yōu)化方案1

利用始發(fā)井后方礦山法段落作為始發(fā)導(dǎo)洞，則由始發(fā)井側(cè)壁向掘進(jìn)方向需要的導(dǎo)洞長(zhǎng)度則可相應(yīng)減小，若后方區(qū)間長(zhǎng)度足夠，則始發(fā)井前方僅保留15 m長(zhǎng)的定位導(dǎo)洞即可，始發(fā)反力架設(shè)置于進(jìn)洞洞口。導(dǎo)洞后置存在的問(wèn)題是導(dǎo)洞后方無(wú)法進(jìn)行渣土、管片等材料轉(zhuǎn)運(yùn)。常規(guī)解決思路為于導(dǎo)洞末端上方設(shè)置臨時(shí)施工豎井，此方法造價(jià)高、工期長(zhǎng)且地面條件容易受限。為此該區(qū)間創(chuàng)新性地提出采用橫向運(yùn)輸方式，即于始發(fā)洞末端設(shè)置后置式電機(jī)車(chē)斜通道，有效解決了導(dǎo)洞后置所帶來(lái)的物料轉(zhuǎn)運(yùn)問(wèn)題。

方案優(yōu)化后（圖5），始發(fā)井前方施做15 m始發(fā)定位導(dǎo)洞，其余后置始發(fā)導(dǎo)洞利用礦山法段落長(zhǎng)度為151 m（=整機(jī)長(zhǎng)度168 m+電機(jī)車(chē)小編組27 m-始發(fā)井長(zhǎng)度29 m-前方始發(fā)導(dǎo)洞長(zhǎng)度15 m）。電機(jī)車(chē)斜通道設(shè)置于導(dǎo)洞末端，寬度4.5 m，與正線夾角約20°。方案優(yōu)化后，始發(fā)井前方需額外采用礦山法開(kāi)挖的導(dǎo)洞長(zhǎng)度大幅減少，工程造價(jià)及項(xiàng)目工期也相應(yīng)得以?xún)?yōu)化。

5 優(yōu)化方案2

優(yōu)化方案1相對(duì)于常規(guī)方案已實(shí)現(xiàn)較大程度的優(yōu)化，但由于電機(jī)車(chē)采用小編組形式，上述兩種方案在始發(fā)初期都面臨工效過(guò)低的問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，若始發(fā)井后方礦山法長(zhǎng)度較長(zhǎng)，可通過(guò)繼續(xù)向后延長(zhǎng)始發(fā)導(dǎo)洞來(lái)解決這一問(wèn)題，但相應(yīng)的，TBM的始發(fā)時(shí)間也將滯后。并且，若始發(fā)井離車(chē)站長(zhǎng)度較近則無(wú)法實(shí)現(xiàn)這一方案。因此，考慮適當(dāng)向前方延伸始發(fā)導(dǎo)洞，延伸長(zhǎng)度為39 m（電機(jī)車(chē)滿編組與小編組長(zhǎng)度之差），該布置形式（圖6）優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）其開(kāi)挖與后方長(zhǎng)導(dǎo)洞不相干擾，且由于長(zhǎng)度較短可先行開(kāi)挖完成，不影響始發(fā)工期。

（2）導(dǎo)洞已開(kāi)挖完成，故可直接采用TBM空推拼裝管片即可，不增加額外模筑二襯工期。

6 方案優(yōu)化分析

通過(guò)常規(guī)方案與優(yōu)化方案的始發(fā)導(dǎo)洞布置形式可以看出：優(yōu)化方案1較常規(guī)方案相比，通過(guò)設(shè)置后置式電機(jī)車(chē)斜通道，有效利用了始發(fā)井后方礦山法段落，大幅優(yōu)化了常規(guī)方案的礦山法導(dǎo)洞長(zhǎng)度;優(yōu)化方案2與優(yōu)化方案1相比，雖然導(dǎo)洞長(zhǎng)度有所增加，但保證了始發(fā)階段的掘進(jìn)效率，進(jìn)一步縮短了隧道的總工期。因此，創(chuàng)～石區(qū)間最終采用優(yōu)化方案2作為始發(fā)方案，各方案的效益對(duì)比分析見(jiàn)表1。

7 結(jié)語(yǔ)

（1）后置式電機(jī)車(chē)斜通道的設(shè)置為利用始發(fā)井至車(chē)站端頭的礦山法段落提供了解決方案，縮短了額外的礦山法導(dǎo)洞長(zhǎng)度，項(xiàng)目工期及造價(jià)均得以大幅優(yōu)化。

（2）始發(fā)條件允許的情況下可適當(dāng)向掘進(jìn)方向延伸部分導(dǎo)洞，以保障TBM在始發(fā)階段的掘進(jìn)效率從而進(jìn)一步縮短隧道工期。延伸的礦山法導(dǎo)洞二襯采用同步拼裝管片形式，無(wú)需額外增加模筑時(shí)間。

（3）TBM始發(fā)方案影響因素較多，應(yīng)針對(duì)項(xiàng)目實(shí)際情況，靈活、合理地選擇始發(fā)方案，盡可能地發(fā)揮機(jī)械法施工優(yōu)勢(shì)，節(jié)約項(xiàng)目工期及造價(jià)。

參考文獻(xiàn)

[1]王小強(qiáng)， 郭志， 王以棟， 等. 雙護(hù)盾TBM分體始發(fā)技術(shù)研究與在青島地鐵1號(hào)線的實(shí)施[J]. 隧道建設(shè)（中英文）， 2018（9）： 1573-1578

[2]郭志， 王小強(qiáng)， 王以棟， 等. 青島地鐵隧道雙護(hù)盾TBM適應(yīng)性設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J]. 隧道建設(shè)（中英文）， 2018（1）： 135-141.

[3]林剛， 史宣陶， 陳軍. 雙護(hù)盾TBM在青島城市軌道交通工程中的應(yīng)用與實(shí)踐[J]. 隧道建設(shè)（中英文）， 2019（12）： 2020-2029.

1037501705256