带有联络通道的盾构始发技术研究

梁泽宇

摘 要：本文介绍的某地铁暗挖区间盾构机由工作井进行始发施工。其中一个区间工作井位于小半径曲线上，工作井两侧分别进行暗挖与盾构施工；另一工作井位于直线上，左右线分别进行盾构始发、接收施工。文中通过巧妙的设计联络通道实现了盾构机整体始发、快速施工目的，整体方案安全可靠、布局合理，利用联络通道实现了左右线的资源调配，最大化的发挥工作井的作用。

关键词：联络通道；盾构始发；小曲线；横向、斜向；反力架

1 前言

近年来，随着我国经济的迅速增长，地下铁道建设开始进入大发展时期。多数大城市正在建设和筹建自己的轨道交通，盾构施工法因自身安全快速的优势，在区间隧道施工中所占比例不断增加。在有限的环境空间内，如何确保施工区域既有结构物等重要设施的安全，又能安全快速完成下井始发及接收吊出施工任务，已经成为工程界和学术界关注的重点和迫在眉睫的任务。国内盾构施工多数采用盾构由车站进行始发或由工作井进行始发两种方案，很多城市在盾构由工作井进行始发设计时，因场地空间受限不得不设计分体始发，如此设计给施工增加较大的难度和成本，且施工效率低、安全性差。本文通过横向、斜向的区间联络通道设计成功解决了地上空间不足难题，实现了整体始发。在通道内设计道岔、龙门吊等设施实现了左右线区间的有效连接，大大提高施工效率。

2 工程基本概况

某标段区间包含两个盾构始发井，其一为区间风井，其二为盾构工作井。

区间风井（兼作盾构始发井）位于居民区内，风井设计尺寸为长×宽=21m×21m。向大里程方向为盾构区间施工，小里程方向为暗挖施工，风井处在R=400m半径上。在此进行盾构机施工整体始发，既有盾构机全部下井所需的后配套隧道开挖长度要求，又要保证盾构机始发后隧道轴线符合偏差要求，而且由于盾构机台车长度问题，要保证盾构机始发时，由于转弯造成的台车穿过反力架的轮廓尺寸问题，避免台车无法穿过反力架洞径。在保证盾构施工的同时，如何协调与暗挖施工的交叉作业，也是施工中需要考虑的问题。

盾构井工作井位于主干道上，兼顾两台盾构机始发、接收施工任务。竖井尺寸长×宽=20.5m×21m，井深35m。竖井为围护桩结构，砼围檩+砼斜支撑支护体系，因此井为临时施工井，竣工后需回填，故不设井内衬砼结构。由于竖井较深，盾构机分体始发费用花费较大，故竖井向小里程方向左右线各进行了70m的暗挖施工，确保盾构机整体始发。

3 整体施工思路及工艺原理

3.1 整体思路

本工程采用盾构机整体始发方案，掘进反方向先进行一定长度的矿山法暗挖区间施工。根据工期需要，矿山法暗挖区间长度以满足整体始发最短长度为宜。考虑出渣时左右线渣土的倒运方式，并尽量做到简单、高效问题。在左右线暗挖区间处设置联络通道，用于盾构机始发出渣。左右线区间联络出渣可采用电瓶轨道车或设置龙门吊形式。同时由于春柳盾构始发井为始发裸井，竖井无底板、二衬结构，且掘进洞口为硬质岩层，掘进反力较大。盾构始发时，需对竖井底板，盾构反力架的加固方式做专项设计，避免盾构始发反力过大，反力支撑体系形变。

3.2 工艺原理

本文介绍3台盾构机在两个始发井内始发。其中一台盾构机在区间风机房内始发（位于刘家桥小区），区间风机房大里程端为盾构施工区间，小里程端为矿山法施工隧道区间，风机房兼作暗挖施工通道。始发前区间左右线于掘进反方向进行矿山法隧道施工，并设置联络通道。通道内布置轨道满足电瓶车运输要求，因本区间隧道线间距9m（净距3m），故需设置45°斜向联络通道。最后，盾构机及后配套台车整体吊装下井，按照割线始发方案计算掘进角度，出洞掘进施工；同理，另两台盾构机于始发工作井内始发，因始发工作井无暗挖施工任务，故掘进反方向采用矿山法施工隧道长度仅需满足整机下井长度即可，区间隧道线间距13m（净距7m），故需设置90°横向联络通道。并于联络通道内设置小型龙门吊（10t）完成盾构掘进出渣及材料运输。

4 工艺流程

盾构机始发施工步骤：始发井井身施工→井下联络通道开挖→通道内轨道或龙门吊设计盾构始发准备工作→洞口破除→始发架、反力架安装→盾构机下井组装→洞口防水处理→始发掘进；

5 操作要点

5.1 斜向联络通道设计

考虑施工效率，盾构整体始发方案仍然采用电瓶车正常出渣，为使电瓶车能够顺利在矿山法隧道左右线穿插行驶，于刘家桥盾构井暗挖区间设置联络通道一处，并根据电瓶车设计参数对联络通道进行专项尺寸设计，使之满足转弯行驶要求。

考虑盾构机整机长度85m，风井长度20m，联络通道设置后需满足电瓶车牵引1个渣斗能够通过联络通道在左右线间自由穿行，同时区间内需预留一列电瓶车供暗挖施工运输使用，联络通道处可进行装载机装渣（装渣斗中）。故联络通道需设置在距离井口110m处，根据联络通道内设置道岔需要，联络通道与隧道交角为45°，联络通道高*宽=5m*5m。具体如下图所示：

5.2 联络通道设计

后配套暗挖设置联络通道尺寸需要考虑盾构机左右线倒渣时，安装的起吊设备，预留出足够的高度，方便電瓶车上料斗的吊运，同时由于联络通道尺寸狭小，始发阶段的倒渣需设计专门小渣斗运输。

以左线盾构始发为例，盾构始发时，首先通过电瓶车拖带上小渣斗，将渣土运输至联络通道，然后通过联络通道提升龙门吊将渣斗倒运至右线电瓶车，再通过右线电瓶车运输至竖井，通过井口40t龙门井架升井出渣，整个过程基本通过机械及设备完成，有效的提高了始发效率，盾构始发速度得到了保证。具体如下图所示：

5.3 盾构始发反力架设计及施工要点

盾构竖井始发准备工作，主要包括底板的预埋基础和预埋件安装以及反力系统安装。由于春柳盾构井为裸井（无砼内衬结构），始发阶段必须确保竖井结构安全。竖井的底板预埋系统主要通过浇筑混凝土基础，埋设预埋钢板来达到底板的稳定，而反力系统将通过钢管支撑与预埋基础以及竖井围护桩整体的连接受力，达到盾构始发的整体稳定。具体做法为：通过钢管支撑反力架的中部和底部，并将反力架和竖井围护桩通过钢管进行水平支撑，达到反力架的整体稳定，避免反力过大造成反力架拔起或位移。

6 结论

在区间风井进行的盾构整体始发，通过矿山法暗挖区间、区间联络通道有效利用，将原分体始发变更为整体始发方案，实现了电瓶车牵引大斗出渣。并满足矿山法暗挖区间与盾构区间施工，共用一井平行作业，本方案成功解决了分体始发所遇场地受限、冬季施工等多项难题；在始发工作井进行的两次盾构整体始发，区间联络通道内部设置10t电动葫芦方案，实现整体始发。盾构机在暗挖车站横通道内平移接收方案，减少盾构机螺旋输送机拆解、运输、吊出费用。以上方案设计节约大量工程成本和工期，方案设计值得类似工程推广借鉴。

参考文献

[1]王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论[M].安徽教育出版社，2004.

[2]王成主编.隧道工程[M].人民交通出版社，2004.

[3]吴能深主编.地下工程结构[M].武汉理工大学出版社，2009.

（作者单位：中铁建大桥工程局集团第一工程有限公司）