城市轨道交通土建工程盾构区间施工技术要点分析

唐毅雨 中铁二十二局集团有限公司工程师

1 工程情况

工程为成都轨道交通18 号线，贯通老城中心、天府新区南北，与天府国际机场城轨快线相连，具有较强的综合功能。该线路从火车北站起，途径老城区中心、中央活动区、天府新城及空港新城，到简阳南站止。该线路分3 期建设，包括北延段和临江段。北延段包括火车北站至火车南站，总长度10.985 km，施工采用全地下敷设方式，其中共设置3 个车站，换乘站均为地下换乘。车站区间设置一处风井，火车站北站至升仙湖主所电缆通道为35 kV。临江段包括机场北段、临江站及临江停车场站，总长度4.373 km，敷设方式为全地下方式，换乘站设置1 座，临江停车场设置1 座，风井设置两处。整体线路设置6 段区间，为盾构法隧道，采用DN8600 大盾构方式进行施工。

本工程建设过程采用总承包方式，由中国铁建股份有限公司、中铁十五局、中铁十八局、中铁二十二局、中铁城建、中铁建设及中国铁建电气化局共同参与建设。中国铁建股份有限公司为主要牵头企业，成立中国铁建城市轨道交通18 号线三期工程施工总承包项目部，总共包括4 个土建工程区域、2 个轨道工程区域以及1 个机电工程区域。

2 盾构区域施工技术

2.1 盾构施工准备

2.1.1 地面准备工作

在进行盾构施工前应先明确施工现场用水、用电、通风及照明等方面的情况。进行施工时，应强化施工材料及设备的管理，并确保连接构件及管片存储量可以满足工程建设需要。井上及井下施工前，应先做好测量控制并做好复检工作。车架到达安装位置后，应保证井下电缆和管路的安装效果[1]。在进行隧道沿线工程施工及盾构施工时，应做好管线情况调研及收集工作，基于此设置检测点。若施工地点地层结构相对复杂，应根据实际情况做好钻探、土工试验及原地测试等工作。

2.1.2 技术准备

相关人员应争取在最短的时间内做好测量桩点交接位置确定工作，并做好交桩点位置二次检测，将测量成果报给施工监理部门及业主进行审核[2]。正式施工前，应再次审核图纸及相关资料，并确保施工技术与规范相符，在此基础上完成施工组织工作并对施工方案进行调整与优化，确保其可行性。根据工程现场情况，项目组制定质量管理、进度管理及安全管理等方面的制度，将其全面落实。同时，技术管理人员在了解施工人员实际情况后做好专业知识和技术等培训工作，通过培训工作提升施工人员的专业水平及操作技能[3]。此外，技术管理人员应认识到技术交底工作的重要性，在保证技术交底工作效率的基础上做好检验工作，从而确保工程建设效果。

2.2 盾构机拼装流程

始发井底板放置的始发台精确定位及后配套拖车处的轨道铺设完成后，方可将盾构主机吊运下井拼装。后配套拖车的拼装顺序为：拖车起吊→轮对安装→拖车下井→皮带机架下井→风管下井→拖车后移。各节拖车的下井顺序为：七号拖车→六号拖车→五号拖车→四号拖车→三号拖车→二号拖车→一号拖车→连接桥。主机的下井顺序为：螺旋输送机→前体→中体→刀盘→管片安装机→盾尾。

2.3 盾构进出洞地基施工及加固施工

2.3.1 盾构进出洞地基加固施工

车站端头井和盾构区间施工段为砂层。此种地质条件下，土体在刀盘扰动下会增加进出洞施工风险发生率，因此在盾构机进入前应先加固井隧道周边土层。加固时可以将浆液灌注到Φ108 大管棚与管棚中，并进行地面注浆及靠近洞门位置十环二次注浆[4]。

2.3.2 盾构机施工

盾构机施工主要包括加固端头地层、盾构机始发托架安装、盾构机安装到位、反力架安装、洞口密封帘布胶板安装、负环管片拼装、盾构机试转、洞口处理以及盾构机加压作业面施工等。制定反力架与拼装负环管片方案一并落实，利用车站进出口出土，并使用拖车将其运送到隧道中使用。

盾构初始掘进技术关键点有以下内容。

（1）确定反力架、始发台及首环负环管片位置并保证安装的精准度，从而确保盾构始发方式满足隧道设计线形要求。

（2）确定第一负环管片位置时应确保后端与线路中线的垂直度，负环管片拼装时采用通缝拼装方式。将管片支撑点安装到盾构接尾部并做好管片定位工作；在负环管片安装前可以确定其在盾构机尾部内侧安装位置，并确定封顶块偏转角度，确保管片安装位置符合掘进要求。

（3）在安装管片时若支撑力不满足要求，可以采用方木进行加固。

（4）完成负8 环管片拼装后，可以推进油缸将管片推出盾尾部，并在管片位置增加推力，将产生的压紧力施加到反力架上，然后再安装下一环管片。

（5）管片到达盾尾部时应进行支撑加固并避免管片出现下沉或失圆现象。同时在推进盾构机时多会产生偏心力，因此应确保支撑应力的稳固性。

（6）控制始发阶段推动及扭矩并确保不同部位使用效率。掘进中推力不应大于反力架承受力，推力下刀切入地层产生的扭矩不得超过反扭矩。始发施工时推力相对较小、地层过软应避免盾构低头现象。盾构设备安装前应先将油脂涂抹到轨道位置，从而降低盾构过程中的阻力；将油脂涂抹到始发刀头与密封装置上，可以避免刀头给洞口装置带来损坏。

（7）采用水平运输的方式完成渣土的运输[5]。

2.4 掘进施工工艺

将100 环试掘进过程中所积累的经验作为正式掘进施工的依据，同时强化施工过程监测并对施工工艺进行优化，有效避免地面沉降现象。掘进过程中，应对掘进里程进行控制，并采用三维坐标对工程测量结果进行核算。若轴线出现偏差，应及时进行调整，将偏差控制在50 mm 以内。盾构施工过程中进行现场工程时，应根据参数控制推进速度，同时完成出土及衬砌注浆施工。掘进时应对坡度进行控制，将轨道轴线及折角变化控制在0.2%以内。控制整体盾构掘进施工的同时技术人员应根据地质情况、隧道深度、地面荷载、地表沉降、盾构方式、刀盘扭矩及千斤顶使用情况等对勘测数据、测量数据进行完善，并将其落实到各工作班组，实时进行调整。盾构设备操作者应严格按照指令进行作业，有效避免偏差。若出现偏差应及时进行调整，确保盾构设备可以顺利施工。盾构设备在纠偏时每环应控制在3.5 mm 以内，控制地层扰动并记录整体施工过程。

2.5 盾构机转场施工

2.5.1 转场拆卸作业

盾构设备进洞后到达拆卸井位置即可进行转场拆卸作业。将调头方案作为转场拆卸作业的依据，不同点表现在以下方面。

（1）在拆除盾构设备主机时应先拆除容易拆除位置的配套件。拆除的配套件主要包括刀盘、主盾构件、盾构机尾部件以及螺旋输送设备。

（2）要保证拼装质量及施工进度，盾构设备大件配套构件可以采用合理的拆卸方式。拼装时采用主盾起吊出井、装车、卸车以及再次下井始发安装作业方式，可以根据施工情况临时租赁两部350 t 的履带吊。当履带吊到达作业位置后应做好支撑与加固工作。

（3）采用一部350 t 履带吊完成刀盘起吊出井、装车、卸车及再次下井安装作业。

2.5.2 转场拼装作业

在盾构设备完成一个区间转场拼装作业后，盾构设备可以通过接收井拆分起吊转场到达出发井位置，然后进行拼装。盾构设备转场拼装前后在井下的解体拆卸顺序互逆，完成转场后拼装可以在井外进行，拼装方式与第一次拼装方式相同。主盾下井拼装时可以租用一部350 t 的履带吊进行作业[6]。

2.5.3 竣工拆卸作业

竣工拆卸作业包括以下关键点。

（1）做好整体安排。完成本段盾构施工后可以将盾构设备挪移到拆卸井位置进行整体拆卸。盾构设备竣工拆卸与拼装顺序相反，先拆卸后装的部件，再拆卸先装的部件。先完成电缆、油管、水管、风管、气管、电气及液压部件的拆卸，将小型设备调到井口，检查无误后入库保管。盾构主机拆卸可以在井下完成，吊出后进行检查并入库保管。拖车采用分节吊出方式，将后配套设备吊出拆卸井并在拼装场地拆卸龙门吊辅设备。在拆卸前标注好各部位、系统中管路、电路及组件的位置。

（2）落实拆卸原则。厂家所提供的原始资料可以作为拆卸工作的依据。拆卸方案应根据具体情况制定。应保管好拆卸方案及资料并将其作为组装依据。

（3）控制拆卸顺序。完成隧道施工后清理刀盘表面泥浆、石渣，将盾构设备移至拆卸井对应的位置。按顺序进行拆卸：将与盾构设备相连的风电等系统断开；拆卸管线及小型部件；拆卸盾构主机并将其吊到井上进行检查及包装；将后配套系统分节吊出并在吊出后立即拆卸。拆卸过程应做好零件清理、喷漆、包装及入库工作。

3 结语

盾构区间施工是城市轨道交通施工的重要施工环节，合理地采用盾构区间施工技术，可以提升轨道交通土建施工的安全、效率及质量。采用盾构区间施工技术进行轨道交通土建施工时应做好安全防护工作，在正式施工前应控制各施工环节并做好隐蔽位置施工管理。尽管现阶段盾构区间施工技术已经相对成熟，但是施工地点的地质情况相对复杂，也给整体施工带来影响。因此，在采用盾构区间施工技术进行城市轨道交通土建施工过程中应全面了解施工地点具体情况，保证此项施工技术的使用效果，提升城市轨道交通建设质量。