盾构过站始发掘进与车站平行施工技术

王宗勇

(中铁十二局集团有限公司，太原 030032)

1 工程概况

长沙地铁2号线7标为2个盾构区间，迎宾路站—芙蓉广场站区间长550 m，芙蓉广场站—五一广场站区间长720 m，根据总体部署，左线盾构于2011年2月中旬从宾路站始发，经芙蓉广场站接收后站内过站，然后二次始发掘进到五一广场站接收转场。业主要求2011年底完成立交桥还建。

芙蓉广场站施工前先拆除芙蓉立交桥引桥，再进行车站围护桩，导致芙蓉广场站比迎宾路站晚3个月开工。而且围护桩、抗拔桩插入基岩较深，比邻车站施工速度慢。车站为三层结构，主体有12 m位于基岩，于2011年3月上旬才开始开挖，传统施工方法无法按时提供盾构接收与过站。

2 工期分析与方案比选

2.1 施工工期分析

2.1.1 芙蓉广场站提供接收条件分析

迎宾路站—芙蓉广场站区间地层为泥质粉砂岩，始发后平均每天至少掘进8 m，盾构机最迟在2011年4月底就可以到达芙蓉广场站。

按照传统施工方法，接收端头负三层至少完成100 m，负一层盾构井外顶板至少完成20 m，而且要求盾构接收井脚手架拆除后才能提供接收空间。最早也要在2011年8月底才能提供盾构接收条件。

2.1.2 盾构过站工期分析

芙蓉广场车站主体施工完后才能进行传统的站内过站，该车站长146 m，根据传统施工方案，该车站至少要在2011年11月底才能完成主体施工，2011年12月底才能完成盾构过站。

2.1.3 五一立交桥重建工期分析

芙蓉广场站—五一广场站区间地层存在大量孤石群和多个灰岩基凸起，需要3个月才能完成掘进，盾构在五一广场站接收转场后封闭接收井才能还建五一立交桥，如果芙蓉广场站采用传统施工方案，立交桥重建工期至少滞后10个月。

2.2 传统过站方案适用性分析

2.2.1 站内分体过站施工较慢

国内主要在托架下铺钢板或滚轴通过横移后再前移方式完成盾体过站，盾体需要先横移80 cm后才能向前移，工序转化多，工效很低。芙蓉广场站接收后不能立即过站，芙蓉广场站不适合盾构站内分体过站。

2.2.2 不具备站内直线整机过站条件

上海地铁某车站在围护结构施工时通过加宽车站标准段，然后采用铺设轨排和安设导轨道，在轨排上焊接反力支座进行整机直线过站。

芙蓉广场站车站主体已经开始施工，而且车站标准段比盾构接收井窄1 m。因此，芙蓉广场站不具备直线过站条件。

2.2.3 芙蓉广场站不适合站外过站分体始发

芙蓉广场站始发井与接收井顶板必须全部施工完才具备分体始发，由于该车站才146 m，需要在2011年10月初才能满足分体始发。不仅盾构接收后要停机，而且分体始发掘进速度很低，不适合芙蓉广场站。

2.2.4 无法实现先隧后站方案

采用先隧后站方案前提条件是围护结构施工时，需要在盾构接收和始发洞门配置玻璃纤维筋。

由于芙蓉广场站围护结构已施工完毕，而且配置钢筋，先隧后站方案无法实施。

2.3 盾构过站方案探讨

2.3.1 按时接收方案研究

芙蓉广场站只能施工站台层后立即拆除脚手架，才能及时提供盾构接收，盾构接收后再施工负二层、负一层。

该方案的难点是解决站台层中板能承受负二层、负一层施工荷载，该难题可以通过加大站台层中板上缘钢筋来实现。

2.3.2 按时过站方案研究

采用先施工站台层方案也无法保证盾构接收时施工完站台层。只能采用边施工站台层边整机过站方案。

该方案主要解决盾构整机曲线过站，可采用在车站铺设曲线导轨，盾构接收时在盾构机下部焊接滚轮，盾构接收后在盾尾后导轨上安设反力装置就可以实现。

2.3.3 过站方案可行性

根据盾构在最小半径250 m的曲线施工中，盾构及后配套可灵活完成。因此，采用曲线导轨滚轮过站方案是可行的。

3 施工优化与加快进度对策

3.1 站台层施工优化

3.1.1 接收井与始发井底板结构优化

把盾构接收井、始发井和车站底板优化为同一个平面，并采用一次浇筑成型，为铺设导轨提供条件。

3.1.2 站台层中板配筋优化

为了满足站台层脚手架拆除后，在中板上直接搭设脚手架施工负二层中板及顶板，通过受力计算，把站台层中板上层φ18 mm钢筋变为φ20 mm［1］即可满足。

3.1.3 取消二次始发临时吊装口

接收井底板施工完后，在底板铺设横向轨道，并提前把始发架吊装到位，同时把反力架吊放在基座尾部后，中板、顶板取消吊装口［2］，实现施工方便。

3.1.4 增设负环拆除吊装孔

在始发井上方中板浇筑施工中用塑料管预留8个φ100 mm孔，确保中板封闭后反力架和负环安装、拆除方便。

3.1.5 设备吊装口位置优化

采用盾构直接破除连续墙玻璃纤维筋［3］接收，有残留的渣土需要吊出。设备吊装口离盾构接收洞门5 m，不利于渣土清除。中板施工是要把设备吊装预留口优化设计在接收洞门上方位置。

3.2 加快施工进度对策

3.2.1 端头加固施工对策

由于接收洞门上方3 m以上为砂层，采用地面加固需要在开挖前完成［4］。因此，采用主体施工完后水平探孔，根据渗水情况确定是否水平注浆［5］。

3.2.2 加快站台层施工对策

传统施工方案是拆除侧墙模板后才能施工中板，施工工效较低。通过方案优化，采用满堂支架使侧墙和中板一次浇筑，大大提高施工工效。

3.2.3 提前拆除脚手架对策

中板浇筑后需要到达设计强度后才能拆除脚手架。可采用早强混凝土实现提前拆除脚手架。

同时，先把左线脚手架拆除到右线脚手架空隙间处，先为左线盾构提供接收条件。当主体施工到楼梯预留口时再开始拆除右线脚手架。

4 盾构过站始发掘进与车站平行施工关键技术

4.1 盾构滚轮接收技术

4.1.1 接收前准备

(1)提前按设计加工4组滑轮，每组滑轮设计为三轮相连滚轮，中间滚轮设计立柱，便于与盾体焊接［6］。同时加工好反力装置。

(2)提前调整盾构掘进姿态［7］，并根据水平钻孔渗水情况决定是否安装止水帘布。

(3)加工0.9 m高的轨排桁架，便于过站时盾构后配套前移。

4.1.2 接收滚轮焊接

(1)盾构掘到连续墙后采用敞开式直接破除完连续墙。然后清除刀盘前渣土后在底板上铺设盾体接收导轨。

(2)边空推盾构机边同步注浆，待油缸伸长到最大时拼装管片。当盾体露出洞门三分之一时焊接前滚轮。当盾体露出三分之二时焊接盾体后滚轮(图1)。

图1 焊接盾构滚轮

(3)当最后一环管片拼装完后，立即用工字钢把最后几环管片连接成一体。然后采用双液浆进行二次补注浆。最后利用盾构油缸把盾尾推出洞门。

4.2 盾构整机导轨过站技术

4.2.1 曲线导轨设计与铺设

采用校轨器先加工好曲线导轨［8］，并在车站标准段和盾构井相连位置铺设曲线导轨(图2)。

图2 曲线导轨铺设

4.2.2 连接桥的改进

由于后配套采用直线前移，盾体采用曲线前移，而盾体与后配套在水平方向无法转动。因此，盾构过站前需要把后配套与连接桥相连处U形卡切割，使后配套和连接桥形成水平铰接。

4.2.3 盾构前移

首先在盾尾后导轨上安设反力装置，并通过插销把卡轨装置卡在导轨上。然后在盾体下部油缸和反力装置之间安设一根长2 m钢管支撑，启动油缸使盾构慢慢前移，当油缸伸到最大时，把2 m钢管更换4 m钢管后启动油缸使盾构机继续前移，当油缸伸长到最大时，收缩油缸并前移反力装置，重复前移。

4.2.4 后配套前移轨排设计与铺设

由于后配套前移导轨比盾构前移导轨要高1 m，需要在后配套前临时铺设过站轨排。为了拆除和安设方便，采用工字钢加工成1 m长凳子［9］作为临时轨排。

盾构前移过程中，需要及时拆除盾构后配套尾后方轨排，然后不断安设在后配套前方，实现循环利用。

4.2.5 站台层与盾构过站平行作业

当后配套前端到达最后一环管片位置后，开始在导轨上安装反力装置，同时安放轨排和导轨，采用边拆除脚手架，边利用反力装置使连续盾构前移。

当始发井脚手架拆完后，根据盾体前移方位固定始发基座，并根据始发基座高度在始发基座后10 m设置盾体前移过渡导轨，同时安设止水帘布。

4.3 盾构二次始发掘进技术

4.3.1 盾体移向始发基座

当盾体四分之一前移到始发基座时，切除盾体前滚轮。然后继续前移，当盾体二分之一前移到始发基座时切除盾体后滚轮。最后使盾体整体移到基座上。

4.3.2 盾体横移

采用液压油缸对始发基座横移［10］80 cm，由于连接桥与后配套形成铰接，横移时后配套会在导轨上慢慢后退，当盾体移动到预定位置时停止移动，最后固定始发基座。

4.3.3 二次始发前准备

(1)采用辅助油缸横移始发基座［11］，用人工测量定位始发姿态。

(2)在中板预留孔中安放手拉葫芦进行反力架定位后进行焊接固定。同时按传统施工工艺施工车站剩余主体。

(3)安装负环，逐步使刀盘推向开挖面进行二次始发进行下一区间隧道掘进。

4.4 始发掘进与车站主体同步施工技术

4.4.1 车站剩余主体施工时机

当二次始发段站台层脚手架拆除完毕后，对盾构接收端站台层中板强度进行试验，当强度达到设计强度100%时开始施工车站负二层、负一层主体结构［12］。

4.4.2 过站掘进通风设置

当后配套进入洞门时，把通风机从迎宾路站搬移到芙蓉广场站，确保通风质量。

4.4.3 联络通道施工部署

左线盾构二次始发掘进过程中，当后配套离开联络通道后，开始对联络通道处管片进行临时支撑。当从右线后配套通过联络通道后，开始对联络通道处管片进行临时支撑，并在左线开始见缝插针施工联络通道。

4.4.4 洞门环施工安排

当盾构掘进到达五一广场站后，首先在预留孔内安设手拉葫芦快速拆除反力架、负环;然后再拆除盾构机同时从内往外拆除始发基座和轨道;最后施工洞门环梁。

5 结语

5.1 施工方法新颖

采用侧墙与中板一次浇筑成型和运用早强混凝土先施工站台层，只用了30 d就完成了车站站台层主体结构施工，及时为左线盾构机提供接收条件。通过中板配筋加强解决了车站施工滞后影响盾构接收技术难题，施工方法新颖。

5.2 施工技术先进

采用曲线导轨滚轮过站与站台层平行施工，1 d最快能前移90 m。只用了12 d就完成过站。盾构二次始发后继续施工车站剩余工程，实现盾构掘进完车站也施工完，施工技术先进。

5.3 推广前景好

采用该方案实现了2011年底还建五一立交桥和恢复交通，取得良好的社会效益和经济效益，施工工艺简单，现在大多城市已经开始修建地铁，推广前景好。

［1］中铁第四勘察设计院集团有限公司.芙蓉广场站中板配筋加强变更图［Z］.武汉:中铁第四勘察设计院集团有限公司，2011.

［2］中铁十二局集团有限公司.长沙地铁2号7标芙蓉广场站盾构过站专项方案［Z］.长沙:2011.

［3］苏明，张宏斌.玻璃纤维筋在连续墙中运用［J］.隧道建设，2011(5):73-76.

［4］房安民，钱新，王岩.复杂场地条件下盾构进洞端头加固技术［J］.铁道标准设计，2010(3):98-100.

［5］段志宏.水平深孔注浆在盾构端头加固的应用［J］.铁道标准设计，2010(10):119-121.

［6］王宗勇.盾构整机导轨滚轮过站施工工法［Z］.太原:山西省城乡和住房建设厅，2011.

［7］吕宝伟.大直径盾构小曲线段接收技术探讨［J］.铁道标准设计，2010(11):94-96.

［8］王宗勇.一种盾构整机滚轮导轨过站施工方法.中国，201110417725 ［P］.2012-04-18.

［9］李剑明.盾构空推过矿山法隧道新工艺［J］.铁道标准设计，2011(11):93-96.

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［12］王宗勇.盾构过站始发与车站平行施工方法:中国，2011220666305.2 ［P］.2013-11-18.