盾构在紧凑空间两次分体始发施工技术研究

仲崇涛，张 俊，袁志强，王 飞，吴强铃

（中建铁投轨道交通建设有限公司，广东 广州 510000）

在城市轨道交通建设中，盾构法[1～4]凭借施工安全、掘进速度快、机械化程度高、劳动强度低、对地面影响小等优势，已成为铁路、公路、地铁隧道建设[5～7]的主流工艺。其中，盾构始发作为其施工流程的首要环节，施工工序复杂，工作量集中，是盾构法施工的危险点及重难点[8～9]。目前，盾构始发主要分为整体始发和分体始发两种方式，整体始发适用于车站站台层能提供足够的整机摆放空间，地面提供管片堆场和出土吊机行走场地的情况；分体始发适用于场地狭小，车站提供不了足够的盾构整体始发结构段的情况。国内外学者、工程师结合隧道工程建设实践，对两种始发方式均做了大量技术研究。整体始发方面，李阳等[10]对盾构台车精简改造，在48m 竖井条件下完成整体始发，赵旭[11]提出将后配套拖车缩径，实现一次始发的关键技术，季维果[12]通过控制始发方向和掘进姿态，探究了盾构单井口整体始发技术；分体始发方面，蒋少武等[13]提出了超狭窄竖井盾构分体始发施工技术，李港[14]总结了大直径土压平衡盾构分体始发技术，吴凡等[15]介绍了盾构钢套筒分体始发技术。就地铁施工而言，占用场地少，满足盾构正常始发且不影响车站主体施工的分体始发技术，将会在规划愈发紧凑的城市中得到更广泛应用。

1 工程概况

如图1 所示，深圳市地铁9 号线向西村站～文锦站区间自向西村站以叠线形式、半径345m 的曲线转东北方向沿春风路行进，下穿长城春风花园、联城变电站后到达文锦站。区间右线长491.645m，盾构自文锦站始发，于向西村站接收，隧道盾构始发选用直径∅6 280mm 的中铁109 号土压平衡盾构，盾构及后配套台车总长约为80m，始发结构段长30m，吊装口尺寸为11.5m×7.5m，临时出土口尺寸5m×7.5m，盾构始发所需场地条件严重不足，需采用分体始发。

图1 向文区间平面图

2 分体方式

如图2 所示，盾构始发井从洞门至封堵墙总长30m，内衬墙0.6m，围护结构0.8m，共31.4m。中铁109 号盾构、1#台车及刀盘前端长度为31.6m。从设备改造增加的费用和满足盾构正常始发的条件下综合考虑：右线始发时，盾体部分、连接桥及l#台车下井，其中1#台车在第一阶段掘进过程中与连接桥断开，放于板左线，待盾体及连接桥掘进33m 后，组装1#台车及盾体和连接桥进行第二阶段掘进，待第二阶段掘进67m 后，组装2#～5#台车，进行盾构的整体掘进。

图2 始发场地布置示意图

3 关键技术

3.1 前期准备

1)设计制作一种临时小台车（图3），用于安装皮带驱动装置，使得皮带可连接成环，盾构掘进能采用皮带出渣，提高掘进效率。

图3 小台车示意图

2)将位于2#台车前端的油脂泵改装到1#台车上。

3)加工2 个临时小渣土斗，容量约8m3，作为临时装渣料斗。

4)始发结构段预留临时井口作为第一阶段出渣口。

3.2 分体始发技术

3.2.1 第一阶段分体始发

将1#台车放置在始发井口，2#～5#台车放置于地面始发端头，1#台车与2#台车采用延长管线连接，多余管线放置在中板。同时掘进时同步延长连接桥与1#台车之间的管线；管片、油脂等材料通过结构段临时出土口吊运至管片车上，再由卷扬机拉至连接桥双轨梁处。掘进渣土利用卷扬机拖动渣土车在临时出土口吊运。掘进期间管片背后地层空隙采用二次注浆方式进行壁后注浆。盾体、连接桥掘进33m 后将1#台车拉入右线隧道与盾体及连接桥完成组装。

3.2.2 负环拆除

第一阶段完成后，进行负环管片上半环拆除及钢门架及支撑安装，释放上部空间以便于材料运输和出渣。如图4、图5 所示，零环管片上安装钢门架，与钢门架预留孔采用螺栓连接固定；同时钢门架与反力架中间，左右两侧各用两根∅609 钢管做支撑，在支撑两端安装圆环板分别与反力架和钢门架焊接。此时将1#台车吊至始发段与盾体、连接桥组装，重新调整台车连接管线，临时小台车连接在1#台车尾部，延长皮带并硫化成环，编组一辆电瓶车，编组方式采用机头→渣土车→渣土车→管片车，用于第二阶段掘进材料及渣土运输。

图4 钢门架安装主视图

图5 钢支撑安装主视图

3.2.3 第二阶段分体始发

负环拆除阶段完成后，盾体至1#台车继续掘进，掘进过程同步延长1#、2#台车之间的管线；此时管片可直接始发井口吊下，采用电瓶车运输进盾构内，由电瓶车拖动渣土车在小台车尾部装渣，始发井口吊运出土。注浆工作：掘进采用同步注浆方式，浆液由中板储浆罐泵送至1#台车浆罐。待掘进67m 后（一、二阶段共掘进100m），拆除二次延长管线，进行第三次装机，组装盾体至5#台车，恢复盾构整机正常掘进。

4 盾构始发控制

4.1 始发端头土体加固

本工程始发阶段掘进断面所处地层主要为＜3-6＞卵石层、＜6-2＞硬塑状残积土、和＜8-1＞全风化变质砂岩。区间沿线勘探深度内地下水主要是浅层上层滞水和微承压水。为保证盾构顺利始发，始发洞门加固采用∅800@650 双重管旋喷桩，加固范围为长×宽=10m×12m，沿隧道方向10m，隧道中心线左右各6m，另在右线端头布设2 口应急降水井，深度为20m。

5 结语

随着城市规划的愈发紧凑，市内施工作业场地逐渐缩减，地铁施工中盾构始发场地无法满足整体始发的情况会逐渐增多。分体始发技术有效地减小了盾构对于场地的依赖，为盾构始发施工提供了一种新的思路，而本技术的成功应用，增加了盾构分体始发的适用性及广泛性，给类似工程提供多种借鉴思路。