盾构空推过变截面暗挖法隧道施工技术

陈丽芳

摘要：随着地下空间的开发，盾构技术已经广泛应用于软土层的地铁、隧道、市政管道等工程领域。结合董～集区间在集关中心站小里程端头联络线盾构机空推接收施工情况，介绍了盾构机在变截面联络线空推施工情况，对空推在变截面暗挖隧道的空推技术进行了总结，为同类工程提供参考。

关键词：盾构;空推;变截面;暗挖法

1工程概况

厦门市轨道交通1号线一期土建施工董任站～集美中心站区间盾构区间工程，区间起于董任站，出董任站向北行，经过杏林湾二号路，下穿杏林湾、官任村后到达集美中心站。区间沿线主要为空地、杏林湾、民房。区间起讫里程：YDK22+167.744（ZDK22+168.249）～YDK23+378.410（ZDK23+378.410），其中左线长链26.642m，右线长链17.926m，区间全长右线1228.592（左线1236.803）m。因新增联络线影响，右线靠近集美中心站变更明挖段为43.56m，变更暗挖区间55.4m，盾构空推通过暗挖区间。

暗挖区间存在C1、C2、D1三个不同段面，C1断面直径为6950mm、线路长17.9m，C2型断面直径为8000mm、线路长21.6m，D1断面直径为9423mm、线路长16.Om。盾构隧道与暗挖联络线底板高差较大，且暗挖段存在变截面，如何确定空推线路及控制导台的精确度是本工程是难点。

2施工总体方案及工艺流程

董任站～集美中心站区间暗挖隧道采用马蹄形断面，存在C1、C2、D1三个断面，不能采用管片做为暗挖区间的二衬结构;先进行联络线变截面段开挖与初支施工，施作仰拱及二衬;然后在仰拱上施作混凝土导台，在导台底部位置拼装临时管片为盾构机提供反力进行空推的方案。

盾构空推施工安排主要包括导台测量放样、孤形导台施工、盾构机主机和后配套分离、空推主机、铺工字钢及轨道、后配套拉出、工字钢及轨道拆除。

盾构空推过暗挖法隧道施工工艺流程见图2。

3工序施工方法

3.1接口段处理

因盾构区间与联络线暗挖段交界处地面为小山包，存在若干坟墓，无地面加固条件;为了保证盾构机到达时其推力不至于将矿山法掌子面挤坍塌，在矿山法隧道堵头墙处采用玻璃纤维筋网喷C25早强混凝土进行封闭。玻璃纤维筋为脆性材料，便于盾构机节割出洞。初支完成后，立即施工第一段二衬及端墙，并按要求预埋钢环，安装帘布橡胶板、翻板。

3.2确定空推线路

盾构隧道与联络线暗挖段底板高差较大，且在短距离内存在三不同个段面，若不能提前确定空推的线路与坡度，在盾构机通过时，刀盘及盾体易被卡住，阻碍盾构机前进。空推前，根椐图纸计算盾构机底部与二衬底部之间的高差确定线路坡度;再考虑变截面位置、尺寸初步确定空推线路的中心线。安排测量班对二衬断面进行复测，每隔3m进行一个断面测量，每个断面测量10个点。综合考虑盾构机刀盘、盾体的尺寸及二衬施工偏差，最终确定空推坡度与中心线路平面位置。空推线路如图3所示。

3.3导台施工

（1）盾构导台在矿山法完成后施做，在隧道底部施工导向平台。导台支撑着盾构机并为盾构机前进起导向作用，确保盾构机保持良好的推进姿态，盾构机在导台上空载推进并拼装底部管片。导台采用现浇C50钢筋混凝土。导台的高度和轴线必须根据确定的空推线路控制在规定范围内。导台断面弧长与隧道中心夹角为60°，以保证盾体与导台有足够的接触面，导台弧面施工必须满足设计要求，使盾体与导台保持均匀接触。

（2）为保证盾构机顺利爬上导台，盾构机与暗挖隧道接口段导台与盾构机1m处要适当放坡（0.22%）。

（3）导台纵向采用HPB300φ10鋼筋，间距20cm;环向采用HRB400φ25钢筋，间距20cm;铺设时要采用垫块将其垫高，以保证其保护层厚度，铺设完成后采用细扎丝进行绑扎。

（4）导向平台两侧预埋两块钢板（宽20cm，厚2cm），钢板与平台钢筋进行焊接，便于安装牛腿支架，为盾构推进时提供反力。

（5）导台砼浇筑时采用C50的商品砼，通过地泵将其输送至作业面，浇筑过程中用振捣棒进行振捣密实。

（6）拆模后必须进行混凝土养护，期间严禁任何车辆和重物通过。

（7）导台施工完成后，由测量班对导台进行线路联系测量，包括水平及竖直方向，误差超过设计规范要求的，需重新施作。

3.4盾构到达段掘进

3.4.1盾构进洞准备

采用潜孔钻机对接收端头进行超前钻探，确定交界段水文地质情况，如地质条件较差需要采取相应的端头处理措施。为了保证导台的强度及所承受能力能否达到要求，空推前要验证同条件试块是否达到要求，未达要求时继续养护继达到所需强度。

3.4.2盾构到达段掘进参数控制

在盾构机距离洞门50m时，根据盾构机的贯通姿态及掘进纠偏计划进行推进，选择合理的掘进参数，纠偏要逐步完成，逐渐放慢掘进速度，推力逐渐降低。根据本工程的地质条件，盾构机进入空推段前的12m采用敞开模式掘进，并加强出土量的监控频次。实推最后3.6m采用小推力、低速度掘进，缓慢均匀地切肖削洞口土体，以确保到达端墙的稳定和防止地层坍塌，确保盾构机安全进入矿山法隧道。到达段掘进施工参数见表1。

3.4.3管片注浆及防止浆液前窜措施

每环按照设计方量进行同步注浆，同时提高管片抗浮能力，在掘进拼装完成倒数第三环后，停止掘进，在倒数第10至倒数第6环进行二次注浆，确保连续5环全断面注满。

3.4.4管片拼装

在盾构贯通后安装的几环管片，由于矿山法隧道时推力较小，洞门附近的管片环与环之间连接不够紧密，极易发生渗漏水情况。为确保隧道贯通后的管片接缝防水要求，在到达矿山与盾构分界里程后开始，安装每一片管片时，首先人工对每片管片连接螺栓进行初步紧固;待安装完一环后，用风动扳手对螺栓进行进一步的紧固;待管片出盾尾之后，重新用风动扳手进行紧固。

3.5盾构空推

3.5.1拆除边缘刮刀具

为确保盾构顺利通过分界墙，在导台上顺利推进，在盾构刀盘进洞后，将边缘刮刀拆除。

3.5.2盾构机步人导台施工

在导台预埋钢板上涂抹黄油以减少盾构机的摩擦力，确保盾构机顺利步入导台施工。

3.5.3盾构空推推力计算

主机由刀盘、前盾、中盾、盾尾、螺旋输送机、拼装机组成，总重量为372454KG，各部件重量详见下表2所示。

盾构机主机和混凝土导台上钢板摩擦力计算如下：

F=u*G*g*Z式中：u-盾构机主机与混凝土导台上钢板的摩擦系数，取0.15

G-盾构机主机重量，取372454KG。

g-重力系数，取10N/KG。

Z-安全系数，1.2。

故盾构机空推摩阻力为：

F=0.15*372454*10*1.2N=670417N<1200000*2N（双作用千斤顶额定最大推力，双作用千斤顶型号为DYC-120-1000）。

通过以上计算式可以看出，双作用千斤顶满足空推要求。

3.5.4盾构空推段掘进

当盾构机进入导台后，启动盾构机往前掘进，然后开始进行临时管片拼装工作。盾构掘进模式采用不建压模式，掘进推力控制在800t以内。

3.5.5拼装临时管片

由于管片不做为暗挖区间的二衬结构，故在导台底部位置临时拼装之前拆除的负环管片为盾构机提供反力进行空推。管片拼装工艺与正常掘进时的工艺相同，管片要根據盾尾间隙与油缸行程差结合盾构姿态选择合适的管片。

在管片安装时，先人工将每片管片连接螺栓进行初步紧固;待安装完一环后，用风动扳手对螺栓进行进一步的紧固，防止临时管片移位或上浮。

3.6拆除管片及轨道

盾构空推到位后，对盾构进行解体，后配套（1号台车-6号台车）销子拔出，使其断开，然后用电瓶车将其分别拉出暗挖区间。盾构吊出后拆除轨顶及临时拼装的管片。

4结束语

通过盾构空推过变截面暗挖法隧道施工实践，确定空推线路、控制导台的施工质量、盾构掘进参数控制等是盾构能否安全顺利推进的关键因素。通过调整盾构机从实推段到空推段进洞姿态和空推段到实推段时的出洞姿态，严格控制混凝土导台施工精度，并在导台底部位置拼装临时管片为盾构机提供反力进行空推，盾构机顺利完成55.4m变截面暗挖隧道空推，保证了董～集区间按节点移交辅轨单位，工程施工质量、成本、安全文明施工可控，综合效益显著，可为处理类似问题提拱借鉴。