盾构在矿山法隧道内空推施工工艺探究

矫健，沈扬奎，陈金，刘纯子，胡家瑞

（1.中建三局集团有限公司，辽宁 沈阳 110000；2.中铁八局集团城市轨道交通分公司，四川 成都 610000；3.中铁八局集团昆明铁路建设有限公司，云南 昆明 650000）

1 薛瓦区间隧道工程基本概况

薛瓦区间位于滨海公路、南辅路下方。线路出薛瓦区间风井沿滨海公路及南辅路向东前行，线路进入南辅路与东环岛路口以转弯半径R=550m穿越南辅路外侧绿化带，再沿南辅路经过南辅路与大明山路口到达瓦屋庄站。

2 薛瓦区间隧道工程空推方案提出

薛瓦区间隧道工程项目主要采用盾构法施工技术，其空推段隧道采用的是矿山法施工技术。采用盾构空推方案的主要原因为隧道位于城市繁华地段或受周围环境、地质条件影响，无法设置盾构吊出井，且又必须完成相邻隧道施工，对虽具备盾构吊出转运条件，但工期不允许等。盾构需要经过左线矿山法隧道后，在薛瓦区间风井兼3号联络通道处转体后，进入右线进行推进作业，从而减少盾构拆机吊装次数，提高施工效率。总体的方案思路如下：首先，在盾构机掘进到达矿山法隧道交界处前，将矿山法隧道二次衬砌（包括：盾构接收洞门、混凝土空推导台）施工完成，盾构机顺利接收后空推至薛瓦区间3号联络通道进行二次接收，同时，处理接收洞门处管片与二衬之间的联系，最终隧道成型。以下内容具体探讨了薛瓦区间盾构空推前准备、整体式空推以及狭小空间内调头平移相关技术工艺内容。

2.1 空推前准备技术工艺要点

在薛瓦区间盾构机空推前，通过盾构机刀盘外径6280mm，计算分析矿山法成型隧道净空内径确定为6880mm，方能保证盾构顺利通过矿山法成型隧道。矿山法隧道施工时，需要严格控制隧道断面尺寸。当盾构机接收前，需要采用断面测量仪对矿山法隧道进行全断面复测，确保断面空间尺寸同时满足线路空间限界及盾构空推要求。矿山法隧道在断面复测过程中发现存在轴线偏差时，为保证盾构空推路线符合要求，必须基于断面测量数据分析与最小盾构空推施工轴线来调整确定导台施工的最终放样数据。

2.2 盾构机整体式空推技术工艺要点

盾构到达矿山法隧道段前，首先在矿山法隧道内浇注弧型混凝土导台并安装轨道于其上，在导台中部预留三个孔洞，纵向间隔1.5m，预留空洞结构尺寸为150×250×300mm，以此作为盾构机推进反力支撑体系的基座，待盾构到达矿山法隧道段后直接将盾构推进至混凝土导台轨道上，之后只需拼装底部的一块管片并在导台预留孔洞内安装反力装置，使盾构通过矿山法隧道。弧型导台结构尺寸见图1所示。

图1 弧形导台示意图

通过拼装拱底3块管片使盾体前行露出预留空洞，然后通过在盾体内焊接挂好的5t电动葫芦回拉管片到盾体内，然后在混凝土导台预留孔内安装牛腿作为反力装置，空推过程中只拼装拱底管片，将管片推至反力装置处使盾构沿轨道推进。由于预留孔纵向间距为1.5m需要拼装3块拱底块管片，并连接螺栓拧紧，盾构步进时，派专人在盾构前方检查盾构步进情况，及时与盾构司机紧密联系，出现异常立即停止推进。

施工中需要注意，在盾构机由托架空推至混凝土导台施工过程中，要保证托架与盾体之间焊接联系刨除打磨到位，需要在托架两侧固定反力牛腿，在盾体两侧再安装反力三角钢板，利用两组100T液压油缸推进盾构机上导台。待盾体会完全进入导台露出的预留孔洞中，预留合适的油缸位置，确保盾尾两侧焊接牛腿到位，在预留孔洞过程中通过液压油缸顶升形成反力支撑向前推进盾构施工。施工中要保证预留1.5m孔洞，以便插入反力装置与盾尾牛腿，循序渐进的采用液压顶升至盾构始发位置。

2.3 盾构狭小空间内调头、平移技术工艺要点

第一，保证盾构调头、平移到位。为保证盾构调头风道净高尺寸，先不进行风道二衬施工，其初期支护隧道断面尺寸大于盾构机调头所需空间尺寸。经底板浇筑及整体式铺设钢板完成，盾构机上接收托架中心最大净高为7180mm，满足调头净高要求，如图2。

图2 盾体调头净高示意图

第二，在托架两侧进行加固，托架两侧焊接1条型钢且焊接到位，保证托架自身强度及稳定性。再采用钢板对盾壳与接收托架接触不同位置进行固定焊接，确保盾体与接收托架之间不发生相对移动状况，如图3。

图3 盾构托架加固示意图

第三，可考虑利用千斤顶顶推力确保托架与盾构主机共同平移，旋转达到预定位置即可，如此可完成盾构主机调头技术操作。在施工过程中，要保证盾构机从静止到向前移动初始推力至少达到600kN以上。在平移与旋转过程中推力基本控制在300～500kN。调头、平移速率应该控制在10mm/min。其调头施工的主要步骤如下：

找平调头场地→铺设固定钢板（在钢板上涂抹黄油）→空推完矿山施工段后、盾构机推入接收托架→钢板焊接工字钢块建立千斤顶反力座。

在结合托架与盾构机进行轨迹平移与转动到目标位置后，由此完成盾构主机调头与移动到位。

第四，要进行反力牛腿设计，结合盾体调头施工相关技术内容模拟盾体行走轨迹并进行调整到最佳位置，确定反力牛腿焊接位置。在施工模拟后，需要初步设计15组反力牛腿焊接点位。

3 薛瓦区间空推方案质量保障措施分析

在针对薛瓦区间地铁隧道工程进行盾构在矿山法隧道内调头及非拼装管片空推施工质量保障过程中，以下也提出了几点有效保障措施：

（1）控制盾构推进姿态，结合导台提高施工精度以及油缸形成差，合理调整人工辅助测量结果，保证系统测量精度控制到位。施工中需要随时调整盾构姿态，避免出现任何施工意外。

（2）采用盾构非拼装管片空推施工，导台接收和托架接收等水平高差的施工，需测量人员多次复测确认后施工。

（3）非拼装管片空推反力导洞无法满足要求时，可使用两排，甚至三排作用盾构前行。并采用渗透探伤进行所有钢结构焊缝检查。

4 结语

在薛瓦区间地铁隧道工程项目中，要充分掌握盾构法空推技术，确保其盾构空推作业在狭小矿山法隧道中的合理运用。同时，充分把握盾构空推段地质条件、周边环境以及矿山法工艺实施过程，建立空推导台推进预留位置质量体系与推进姿态控制技术体系，有效保证盾构空推施工工程质量实施到位，全面推进地下隧道全过程监控关键工序有效实施。