DSUC型双护盾式TBM明挖车站始发关键技术分析

何旭苏

(中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都 610031)

目前我国城市轨道交通暗挖隧道多采用盾构法和矿山法施工，盾构法一般不适用于岩质地层，尤其是硬岩岩质地层，虽然矿山法施工具有良好的地层适应性，但存在爆破振动扰民、施工速度慢、施工安全及施工质量较难保障等一系列问题。适用于岩质地层的TBM工法(Tunnel Boring Machine)在国外铁路、公路隧道得到了广泛应用，但我国TBM工法应用起步较晚，且前期多用于山岭铁路和引水隧道，城市轨道交通领域仅在重庆地铁6号线一期工程采用了2台单护盾式TBM。

青岛地铁2号线在国内城市轨道交通领域首次采用DSUC(Double Shield Universal Compact TBM)型双护盾式TBM，取得了较好的效果。其施工速度快，刀盘磨损低，对环境影响小，对于软弱破碎围岩又具有一定的适应性，比较适合于岩质城市轨道交通隧道的建设。

本文以青岛地铁2号线实际工程为例，对DSCU型双护盾式TBM明挖车站始发关键技术进行了分析。

1 工程概况

青岛地铁2号线海安路站—海川路站—海游路站—麦岛站—高雄路站区间段位于香港东路、香港中路下方，区间隧道主要位于强风化至微风化花岗岩(兼有煌斑岩、花岗斑岩等岩浆岩)地层中。区间采用两台DSCU型双护盾式TBM施工。两台TBM均由海安路站始发，先后依次通过海川路站、海游路站、麦岛站，最终到达高雄路站大里程端吊出。

海安路站位于海安路与香港东路路口南侧，车站沿香港东路路中设置，为地下两层、局部地下三层岛式车站，采用明挖法施工，车站小里程端接TBM区间，且需提供TBM始发场地，车站小里程段平面布置如图1所示。

图1 海安路站TBM始发平面布置

2 明挖车站始发关键技术分析

DSCU型双护盾式TBM由明挖车站始发，需结合车站施工进度、机械参数等综合分析始发条件。

根据海安路站的施工进度安排，当提供DSUC型双护盾式TBM始发条件时，主体结构仅能完成端头顶板，底板施工长约98 m，故出土孔设置始发端后方约98 m处，结合DSUC型双护盾式TBM长度135 m，反推计算出还需在小里程方向采用矿山法施工约40 m的始发洞。当然，如果明挖车站工期不受限，提供DSUC型双护盾式TBM始发条件时能全部施工完成(或至少施工完成135 m以上主体结构)，那么始发洞即可减少为15 m，满足DSCU型双护盾式TBM通过撑靴始发掘进要求即可。

因为DSCU型双护盾式TBM由明挖车站始发在国内属于首次，经过与施工、设备等各个专业的沟通，确定了以下原则：

(1)TBM始发的车站沿车站纵向长度不应小于15 000 mm(困难条件下不小于12 000 mm)为TBM始发井段。始发井处车站侧墙与线路中心线间的净距离应不小于4 000 mm，始发井处中柱与线路中心线间的净距离应不小于3 800 mm。TBM始发井处车站顶板及各层楼板应预留TBM吊装孔，孔口尺寸为：14 500 mm(长)×7 500 mm(宽)(对称线路中线)(图2)。

图2 明挖车站始发要求平面(单位:mm)

(2)始发井段车站底板设工作槽，尺寸为6 300 mm(长)×800 mm(宽)×1 000 mm(深)(图3)。

图3 明挖车站始发要求纵断面(单位:mm)

(3)TBM始发端端头墙后不小于135 m处，车站顶板及各层楼板应预留至少9 000 mm×5 500 mm(宽)的出土口。

(4)TBM始发前，需采用矿山法提前施做TBM始发洞，并施做TBM导台。始发洞长度宜为15 m，始发洞内净空半径尺寸宜为3 200 mm(图4)。

图4 TBM始发洞

(5)对于始发洞及与始发洞相接处的区间隧道，针对不同的轨道减振要求(普通减振和特殊减振)，始发洞断面形式及位置有所区别。

(6)始发井段车站底板面应低于线路轨面线2 000 mm，车站标准段车站底板面应低于线路轨面线730 mm(图3)。

(7)TBM始发需要施工场地面积约4 000～5 000 m2。

(8)TBM始发端端头墙由于TBM拼装引起的临时地面荷载按70 kN/m2考虑。

(9)对于车站顶板，由于设置龙门吊及堆放管片引起的临时地面荷载按35 kN/m2考虑。

3 存在的问题

DSUC型双护盾式TBM在明挖车站始发，很大程度上取决于车站的工期和施工进度。根据车站施工完成情况，大致可以分以下几种情况：

(1) 车站主体全部完成。此种情况下，根据上文所述的明挖车站TBM始发要求进行预留吊装孔、出土孔等即可。

(2) 车站主体部分完成。此种情况下，要满足TBM始发对车站影响较小，避免交叉作业，至少需要完成135 m以上的顶板施工。

(3) 车站仅端头部分主体结构封顶，距端墙至少135 m范围站台层侧墙和底板施工完成。本次海安路站始发的工程实例即属于此种情况。为避免后期TBM施工与车站主体施工相互干扰，需在车站范围设置门型钢架，在门型钢架的保护下进行TBM后配套组织调试、后期出渣小车通行、区间施工人员进出等；同时，车站脚手架搭设在门型钢架上，保证车站主体结构与TBM区间同时施工。

海安路站提供始发条件时的车站施工进度如下图5所示，端头范围主体结构顶板施工完成，其它范围施工车站中板、顶板。门型钢架设计及现场施工实景如图6所示。

图5 海安路站主体施工与区间TBM施工交叉作业

图6 海安路站门型钢架

当DSUC型双护盾式TBM在明挖车站始发时，需要根据DSUC型双护盾式TBM的机械参数，结合现场施工条件，制定相应适合的在明挖车站始发的技术要求。

4 结束语

对于DSUC型双护盾式TBM的始发场地，在工期、场地等条件允许的情况下，应首选明挖车站始发，因为结合车站占地和施工，利用车站端头始发，不需要单独设置DSUC型双护盾式TBM工作井，既减小了工程实施难度，又节约了投资。

[1] GB 50157-2013地铁设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[2] 铁建设[2007]106号 铁路隧道全断面岩石掘进机法技术指南[S] .北京：中国铁道出版社，2007.