地铁联络通道机械法技术研究

文斯翔

（中国铁路设计集团有限公司华南分公司，广东深圳 518000）

0 引言

联络通道施工作为城市轨道交通建设工程中不可缺少的一项环节。在轨道交通项目开展的阶段中，由于地下开挖作业的施工环境比较特殊，难免会出现一定的风险问题，因此为了能够全面提高地下空间的施工水平和强化安全性。本文对地铁联络通道机械法技术的应用要点进行探究，明确技术的工艺流程，从而为项目的实施奠定基础。

1 工程概况

某地铁工程项目最小半径为450m，其中坡度值为20‰，隧道左线与右线的间距为12.0～21.1m，隧道埋设范围在8.81～18.25m 左右。通过现场勘查分析，该隧道地质结构以粉砂和淤泥质粉土居多，且地质条件较差，整体结构渗水性较强、稳定性差，综合考虑后采用联络通道技术进行施工。

2 方案实施

2.1 准备工作

2.1.1 正线隧道管片拼装

在该隧道项目建设的联络洞口部位，总计需要布置3 环直径φ6200mm、宽度1500mm 的复合管片，洞口部位设置6 块管片。

2.1.2 复合管片防水

（1）针对管片结构位置的混凝土部位，需要设置遇水膨胀条，并且粘贴三元乙丙橡胶，从而可以保持每个结构的独立设置。

（2）环缝和纵缝在设置过程中，由于需设置两个结构，所以这造成结构的整体性不足，且在现场拼装环节将会导致脱落情况的发生。为了能够提高结构的防水效果，粘贴遇水膨胀条的方法应用比较广泛。

（3）在竖向上方位置安装遇水膨胀条，避免在焊接阶段由于热量过高引起结构损坏问题[1]。

2.1.3 隧道内布置

（1）要对现场的物料以及台车的运输加强控制，一般不会在联络隧道上单独设置钢轨，电瓶车与台车运行采用宽度900mm 的轨道，根据系统运行的需要进行轨道间距的调节，做好轨枕的加固处理，确保误差参数在合理范围内。

（2）铺设人行通道：通过设置通行轨道，走道板设置在双轨中间部位，两侧要设置行人避让平台，从而达到运行安全性标准。

（3）上下水的管道安装极为重要，给水、排水管道主要是通过预留水道的形式，而不需要格外设置，也不会将水管布置在轨道两侧；可以根据系统运行压力的需要设置增压泵。

（4）电缆铺设应根据现场施工的要求进行布置，并预留10kV 高压电，同时要有高压接口设置，且照明系统的亮度和容量都需要符合工程施工要求[2]。

2.1.4 洞门及正线隧道微加固

（1）洞门部位进行现场注浆加固施工，确保结构整体性合格。

（2）严格按照设计方案进行水泥浆材料配比，加强水灰比参数设定和控制。

（3）管片前后5～10 环进行二次注浆，完成后及时封闭注浆孔，预防出现渗漏。

2.2 套筒始发

2.2.1 管片焊接

焊接作业前应用角磨机打磨处理，环缝和纵缝都需符合现场施工要求，同时将其设置为坡口的形式，深度为2cm。洞门钢环采用焊接的方式连接，组合形成整体结构，使之受力条件良好，在固定完成之后拆除螺栓与吊装孔，以具备较高的稳定性[3]。

2.2.2 套筒后端安装“导向块”

导向块直接焊接到套筒的底部位置，并且前后距离为1m，水平距离为1.2m。

2.2.3 台车组装及运输

现场顶管施工作业需要5 辆台车。

2.2.4 套筒安装

（1）3 号底座需要对下部固定处理，确保符合稳定标准。

（2）地面以上完成3 道盾尾刷的焊接与油脂涂抹，确保润滑性合格，且具备饱满度和密实度的要求。

（3）使用设备直接吊入钢套筒内，对于主机的工作情况进行检查；检查符合要求之后，开始把钢套筒和主机吊装的3 号台连接，组合技术后进行检查，确保套筒定位精度合格。

（4）应用电瓶车把3 号台车移动到现场施工的部位上[4]。

（5）根据设计方案进行现场测量，使用千斤顶移动套筒和主机结构，同时套筒前部工装和洞门环的位置精度合格，且高程数据精度达标。

（6）套筒和洞门钢圈采取焊接方式连接，组合成为封闭结构，联络部位的掘进机运行需符合标准要求。

2.2.5 始发套筒保压

在该环节的施工过程中，应做好钢套筒密封性的控制，主要是应用膨润土进行内部处理，这时应该关闭闸门结构，并且进行土仓压力的检测控制，确保该压力在1.0bar 左右。达到初始压力的要求之后，开始进行钢套筒尾刷的密封性检测，并且压力增加到1.5bar，没有发生渗漏情况，连续处理5min，且压力下降不超过0.1bar，说明焊接以及盾尾的密封性完全符合标准，即可进行始发作业。

2.3 掘进过程

2.3.1 管片运输

（1）在正线隧道运输时，应用4 号台车，联络通道应用单梁运输到3 号台车盾尾支撑体系预留缝隙内。

（2）联络隧道施工结束后，应用轨道小车运输。

（3）从单梁的部位直接运输到管片安装施工部位，通过人工辅助方式避免发生倾覆。

2.3.2 削切管片

（1）掘进机的工作行程为0～350mm，始发进入刀磨穿管片的环节，并且确保刀盘和管片连接部位面积进行改变，从小变大，加入泡沫剂达到润滑效果，根据现场需要进行渣土改良处理，并且加入膨润土置换混凝土，从而达到良好出土效果。

（2）在现场掘进过程中，接触面不断增大，要做好扭矩参数的调整控制，还要注入膨润土取代混凝土，从而达到出土正常化的效果。

（3）随着掘进的不断深入，会存在直接脱离管片的情况，这个环节存在的推力比较大，要及时进行改进和调整。

2.3.3 掘进参数控制

（1）参数、姿态控制

在现场试验操作环节，要做好土仓压力控制，推力不超过2000kN，速度为3050mm/min，扭矩小于600kN·m，现场掘进施工按照水平间距进行控制，将高程量的偏差控制在±10mm 以内。

（2）姿态纠偏

现场盾构方式施工中，做好油缸状态的调节，及时纠偏处理，并且使用楔形环管片角度调节，制作纠偏曲线，控制在2mm/m 以内[5]。

（3）土仓建压

顶管切削到洞口部位的混凝土发生破碎后，外部压力传输到钢套筒中，以达到平衡要求，并且封闭套筒结构，还要加入膨润土，以达到压力的标准。

2.3.4 渣土改良

刀盘前部的结构应该加入泡沫剂，确保渣土和易性处于合理范围内，坍落度控制在120～140mm 之间，并根据现场的试验检测结果进行调整。值得注意的是切削管片作业中，需结合实际选择应用膨润土、泡沫剂等进行渣土改良处理。一般浆液比例设定在1∶12，按照规定速度注入内部，并且循环出渣作业，该环节要加强土量控制，避免给工程造成影响。

2.3.5 顶进出泥

输土泵安装工作结束后，直接传输到4 号台车，并且使用渣土车进行出土作业，在该环节顶进速度和出泥量达到完全匹配的效果，并且落实压力控制，符合工艺方案的要求。

2.3.6 顶进纠偏

在顶进的过程中，偏差量控制在±50mm 以内，且要随时关注顶进工作姿态，做好油缸压力的调整和控制，确保顶管机的工作姿态符合要求。如果现场检查后发现顶进效果不合格，要及时纠正，防止发生管节损坏、变形（施工现场图见图1）。

图1 顶管掘进示意图（单位：mm）

2.4 套筒内接收

2.4.1 准备工作

（1）姿态复测

再次检测顶进姿态，并且及时纠正轴线偏差，还要确保接收门洞偏差、接收钢套筒偏差都处于合理的范围内。

（2）接收装置安装

套筒前部按照要求和管片进行焊接作业，稳定连接后及时进行体系的加载处理，并且落实外圈的固定处理。在现场加固施工中，应用的材料是20#工字钢，或者使用钢板拼接形成，确保达到支撑的效果。

（3）钢套筒填仓

在持续作业下，刀盘和接收部位的管片间距处于500mm 时，要停止掘进作业，并且进行钢套筒的填充处理，使用合格的砂浆材料，应用挤压泵进行处理。

由专业的企业进行砂浆材料的供应，应用汽车泵运输到现场施工区域内，并且利用挤压泵开展现场施工，逐步注入注浆孔内，确保填充效果合格。钢套筒进行填仓作业过程中，压力控制极为重要，尤其是注浆压力，必须符合工程要求。目前主要通过压力泵注入膨润土浆液，要关注压力参数，连续性保持60min压力的恒定，并没有任何渗漏问题，如果存在，要及时封堵处理。

2.4.2 削切管片

（1）严格控制顶进作业行程，不会超出规定要求，且要保持缓慢的顶进速度，逐步进行洞门中的混凝土切削处理，工作速度为2mm/min，顶进总力小于4000kN，逐步增大接触面积，并做好盾构机的调节工作，以免在顶进施工中出现卡滞的情况。

（2）中心刀磨穿管片至刀盘时，与管片的接触面积最大，这时要加强扭矩的控制，因为该环节容易给地层造成较大扰动，所以必须全面落实沉降量的观测。

（3）刀盘与管片在接触面积较大至盾构机完全脱离管片，刀盘和套筒填充部位的接触面积不断增大。如果在出土时，存在一定阻力，应及时进行土质的改良处理。

2.4.3 停机位置确认

最终停机位置的确定极为重要，该项目中根据疏散平台和弧形钢板焊接情况确定，始发端和接收端的管片出隧道在28～35cm 之间时为最佳，超过该区间容易给疏散平台造成影响，而不足28cm 时，会造成钢板焊接不合格，也会导致注浆质量难以满足标准。

2.4.4 套筒拆除

顶管机全部都行驶到钢套筒的结构内，通过螺栓的方式减小土仓压力，经过3～5h 工作后，发现整个土仓压力出现升高的情况，或者经过分析判定土仓闸门部位上洞口达到密封状态。分析出水量的参数，如果超出规定标准，应该再次进行注浆施工，保留注浆管，直到没有水流出为止，这时才能进行钢套筒的拆除作业。钢套筒拆除作业实施前，观察土仓压力，并且利用套筒尾部进行泄压阀门的泄压处理，以满足拆除的标准要求，这些操作并不会影响现场的正常施工，从而达到安全性标准。

始发端拆除套筒的环节，与接收端是比较相似的，开始前要完成加固处理，确保结构稳定性合格，且注浆之后应该及时使用球阀进行水量控制。如果水量还比较大，则继续进行注浆封闭处理，直到内部没有水流出的情况，即可进行钢套筒与预埋钢环的分解处理，并且使用车辆清渣。

3 施工效果

现场施工人员加强联络通道施工环境分析，经过全面技术考察，确保现场施工的安全性，工期符合合同标准，且落实现场施工各个环节的控制。项目部综合分析之后确定应用机械法联络通道施工方式，解决当前存在的技术难题。以往应用的冷冻法联络隧道施工工期为100～120d，而机械法联络通道方式只需30d 左右即可完成现场施工，可以节约工期2～3 个月，成本降低100 余万元，在确保工程质量、安全都达标的情况下，联络通道施工工期大幅度缩短，从而为地铁隧道项目如期交付使用提供基础，进而为企业带来更高的经济效益。

4 结语

机械法联络通道技术的应用，在城市轨道交通施工中占有优势，在铁路和公路等区间联络隧道的施工中也有着非常明显的优势，市场应用前景非常广阔。在本文中，以实际案例探讨应用机械法联络隧道施工技术，可以缩短项目建设工期，并可以保证现场施工顺利进行，也能消除沉降危害，从而获得业主一致认可，并在社会上获得无数好评，同时给企业带来经济效益、信誉度和市场影响力，今后应推广应用。