大直径单洞双线盾构隧道内部结构同步施工技术

赵连三

（中铁十六局集团有限公司，北京 100018）

随着我国基础设施地不断建设，城市轨道交通得到了良好发展，盾构法作为地铁隧道建设中最为安全、高效的施工方法，在我国已基本得到普及，目前在保证安全、质量的同时高效地进行施工已成为地铁工程的发展方向。盾构法隧道通常在掘进期间进行预制衬砌环拼装，待隧道贯通后再进行隧道内结构的二次施工，而目前已有越来越多的隧道倾向于将内部结构与盾构掘进同步进行施工，可节省大量工期。杭州地铁8 号线钱塘江隧道采用预制结构与现浇结构结合的方式，实现了大直径单洞双线盾构隧道盾构掘进与内部结构的同步施工，本文将对其施工组织及施工工艺进行探讨，以期为后续工程提供参考。

1 工程概况

杭州地铁8 号线钱塘江隧道为盾构法单洞双线隧道，区间全长为3 464.9507m，隧道管片外径11.3m，内径10.3m，壁厚500mm，环宽2m，管片混凝土强度等级为C50，直螺栓连接错缝拼装。区间隧道顶部设置C40 预制烟道板，中间设置C40 现浇中隔墙，底部设置预制C40 口型件，口型件两侧回填C20 素混凝土。

2 施工工艺流程

考虑施工方法、机械设备及隧道内净空尺寸等因素，决定对隧道内部各结构件采用由下至上的施工顺序，中隔墙因需锚入上方烟道板调整至拼装烟道板后进行现浇。施工流程如图1 所示。

图1 隧道内部结构施工流程示意图

3 施工组织

3.1 施工区段划分

根据盾构掘进速度、各内部结构构件施工速度及其养护期，施工区段划分如图2 所示。

图2 隧道内部结构施工区段划分示意图

3.2 材料需求分析

随着线路增长和施工工作面的增加，同步施工原材料运输效率成为制约施工进度的主要问题，尤其是中隔墙施工后洞内车辆无法调头，大大降低了材料的运输效率。因此施工前应先做好材料筹划及洞内运输方案规划。

同步施工材料需求如下（除特别注明外，以下各项为平均每天材料需求量）：①管片拼装：每天6 环，每环8 块；②预制口型件安装：6 块；③泥浆管2 根、水管4 根；④辅助材料：各类油脂等消耗材料（平均每天一车次）；⑤口型件两侧混凝土回填浇筑：151.5m3混凝土（每环每侧5.05m3，计划以每浇筑30m 作为一个施工段来计算）；⑥中隔墙及牛腿浇筑：钢筋若干、60m3C40混凝土（以每浇筑30m 作为一个施工段，每5 天一个循环）。

3.3 材料运输方式分析

1）工作井处垂直运输：采用60t龙门起重机，垂直运输10min/次，一天运输极限为144 次。

2）隧道内部水平运输：采用载重60t 无轨胶轮车，胶轮车满载速度10km/h。中隔墙施工以前隧道内采用单线运输方式，主要运输盾构施工材料（在盾构掘进材料吊装期间属运输空档期，可运输同步施工材料）。中隔墙施工完成段采用双线运输方式，左侧为盾构施工专用运输通道，右侧为同步施工专用运输通道，同时在中继泵处采用跳仓方式，理论上两条运输通道可互不干扰。运输方式如图3、图4 所示。

图3 洞内运输方式（中隔墙未施工段）

图4 洞内运输方式（中隔墙施工完成段）

3.4 洞内运输计划

隧道内两条专用运输通道理论上可做到互不干扰，取胶轮车载重平均行驶速度为10km/h，按2km 运输距离、6 环/天推进速度计算，对内部结构及盾构推进材料运输时间进行概算，口型件两侧回填施工段为运输压力最大段，优先运输盾构掘进材料，空闲时段进行回填施工（掘进2.5天，运输掘进材料耗时40.25h，回填施工耗时14.6h，自由时差3.75h）。

盾构掘进阶段洞内交通采用编组运行的方式进行，施工前期区间内部结构施工用材料利用管片和口型件运输车辆运入洞内。当区间掘进至一定长度后，在洞内设置同步施工材料堆放场，并利用小型叉车作为材料倒运工具，从而保证同步施工不影响到盾构正常掘进。

混凝土浇筑采用水泥罐车，水泥罐车可实现洞内调头，施工中根据不同工序对洞内运输及时进行调整。

4 施工流程

4.1 预制口型件施工

口型件采用预制加工，与管片一起运至洞内，利用盾构机上特制的口型件吊机完成起吊及安装，如图5 所示。口型件的安装伴随盾构掘进、管片拼装同步进行，预制口型件拼装完成后，口型件节段之间的环缝内外嵌缝槽采用防火密封胶填塞密实，并在底部预留的注浆孔进行水泥浆压注，填充口型件底部与管片间隙。

图5 预制口型件安装示意图

由于口型件为预制构件，曲线段将不可避免地发生错台、拼缝等问题。平、竖曲线段，中箱涵拼装时，可通过在中箱涵纵向连接处设置橡胶垫的方式调整间隙，以实现中箱涵对曲线半径的拟合。

4.2 口型件两侧回填

1）钢筋凿出 预制口型件采用C40 混凝土。口型件两侧底部、顶部分别预埋一排∅12 钢筋，施工前将两侧预埋钢筋凿出扳直。

2）基面清理 口型件两侧回填施工时，为保证填充混凝土的施工质量，施工前首先将管片表面的杂物清理干净。由于口型件两侧混凝土填充后造成口型件顶面以下的管片隐蔽，故在口型件两侧混凝土填充前应对如下项目进行专项检查，并做相应记录：管片螺栓的紧固情况、拼装完成的管片表面损坏或者裂缝情况、管片表面存在的渗漏水情况。对于存在问题情况及时进行处理后，方可允许进行混凝土填充施工。

3）控制点放样 在管片侧壁上放样混凝土浇筑的控制标高，根据设计要求，口型件两侧回填施工缝、变形缝应避开管片接缝，垂直施工缝宜于变形缝相结合，同时施工过程中利用管片拼缝确定施工里程。

4）模板安装固定 为方便施工，采用预加工好的定型模板作为堵头模板，在管片和口型件之间固定。

5）混凝土浇筑 混凝土浇筑采用混凝土罐车自卸。每环混凝土需求约10.1m3。施工中应加强振捣，保证混凝土浇筑密实，无漏振现象。浇筑完成后应及时进行养护，防止混凝土产生开裂，尽快提高强度。

4.3 现浇牛腿施工

烟道板牛腿施工采用C40 现浇工艺，利用特制模板台车，模板在混凝土浇筑完成后不拆除。

1）架体搭设 采用直径48mm、壁厚3.25mm盘扣架搭设，间距1.5m，步距1（1 道）/1.5m（两道），斜拉杆隔一间距布置。牛腿凿毛、植筋台车如图6 所示，架体底部隔一间距布置4 组底托与3 组万向轮。牛腿浇筑台车如图7 所示，架体底部使用200×200H 型钢连接成整体，底部设置8组万向轮及8 组双排底托，每个牛腿浇筑台车同时配备6 组5t 千斤顶。

图6 牛腿凿毛、植筋台车

图7 牛腿浇筑台车

2）混凝土面凿毛及植筋 牛腿处管片混凝土利用人工凿成毛面，然后对管片进行植筋，植筋完成后将表面的杂物清理干净。为了避免植筋孔破坏管片的防水材料导致管片漏水，施工时采用钢筋探测仪，精准地确定每个植筋孔位置的钢筋走向，避免废孔。

3）控制点放样 在管片上放样混凝土浇筑的控制标高，根据设计要求设置施工缝，利用管片拼缝确定施工里程。

4）钢筋绑扎、焊接 根据图纸要求，钢筋原材运入洞内后现场绑扎、焊接成型，确保其保护层满足要求。钢筋严格按照设计图纸施工。

5）混凝土浇筑 牛腿混凝土浇筑前，做好封堵保护措施。混凝土浇筑采用移动泵车进行浇筑。每20m 混凝土需求约9m3，混凝土罐车从工作井运至工作面进行浇筑，使用插入式振捣器振捣密实，由施工缝方向向另一侧进行浇筑。

4.4 预制烟道板拼装

待牛腿达到强度后，将预制烟道板安装到现浇牛腿上。预制烟道板使用DCY 型60t 胶轮车运输，13.5t 特制叉车进行拼装。烟道板拼装期间叉车与隧道通风筒相干涉，拼装前应做好风机关闭、风筒保护等工作。施工流程：预制烟道板进场→吊装下井→测量放样及拼装标识→运输至拼装位置→风机关闭→风筒保护→氯丁橡胶板铺设→拼装→风机开启。

1）拼装准备：使用红外线水平仪定位出隧道中线，作为烟道板安装作业的指示标志，烟道板运输至指定位置后关闭烟道板顶部隧道风筒，进行相应保护，安装前应在烟道板底部铺设好氯丁橡胶板。

2）试吊：使用叉车将烟道板插起后，保持烟道板离地200～300mm 悬停，确认叉车稳定，烟道板固定牢固后，方可继续起吊。

3）抬升：将烟道板长边方向平行于隧道方向进行抬升，当烟道板底面抬升至牛腿顶面以上时，开始缓慢调整叉车方向，将烟道板调整至垂直隧道轴线方向。

4）完成拼装：缓慢向前开动叉车使烟道板靠近拼缝位置，将位置调整完成后下放烟道板。

5）拼装完成后及时开启隧道通风，浇筑边角，并进行接缝处理。烟道板安装完毕，重复工序，进行下一块烟道板的安装。

4.5 中隔墙浇筑

隧道为单洞双线区间，内部设置300mm 厚C40 混凝土隔墙，利用特质模板台车进行现浇。

1）模板台车就位 中线及标高控制：在台车就位前，定出轨道中线，墙脚顶面就位标高及拱顶中线、标高，以便于控制台车就位按设计进行。台车行走到位后，调节液压油缸使台车上升及边板外移到就位位置后，再将各部位千斤旋出撑紧，完成台车就位工作。台车就位后对中线、标高、净空尺寸进行检查验收，符合设计要求后方能浇注混凝土。

2）混凝土面凿毛及清理 口型件上预留的钢筋接驳器也要在主筋安装前利用人工凿出，然后将表面清理干净，将钢筋与钢筋接驳器连接。

3）钢筋绑扎、焊接 根据图纸要求，钢筋原材运入洞内后现场绑扎、焊接成型，确保其保护层满足要求。中隔墙主筋通过接驳器底部链接口型件，顶部链接烟道板。

4）混凝土凝土浇筑 中隔墙混凝土浇筑前，做好封堵保护措施。混凝土在工作井口由地面放至井下，利用罐车运至工作面，采用移动泵车进行浇筑。墙体混凝土由烟道板上部进行浇筑，通过在烟道板上预留施工孔将泵管连接至烟道板上方，通过烟道板中间预留的浇筑孔将混凝土灌注入中隔墙，浇筑孔兼振捣孔。浇筑完成后应做好养护工作及对拉螺栓孔的封堵工作。

4.6 现浇车道板

1）车道板施工与盾构掘进及其他内部结构施工同步进行（图8）。

图8 现浇烟道板施工组织示意图

2）考虑中继泵位置和中继泵之间错车通道位置，部分中隔墙在盾构掘进时暂不施工。车道板在已施工完成的中隔墙范围内进行，所以车道板为分段浇筑，且每段浇筑约为300 环左右。

3）考虑隧道内车辆运输，车道板浇筑左右侧侧分开浇筑，优先浇筑右侧，待右侧车道板达到强度，具备行车条件时，右侧为车辆运输通行道路，同时开始浇筑左侧区域车道板。

4）单侧浇筑时采用中间向两侧的浇筑方式，每次浇筑100 环（200m），前后两侧各配置2 辆混凝土运输车进行供料，前后两侧同时浇筑，有效提高浇筑效率。

5 结语

盾构内部结构与盾构掘进同步施工虽然工序繁多，组织困难，但其能有效提高施工效率，内部结构与盾构掘进同步施工已成为盾构法隧道施工的趋势。本工程通过对内部施工工序的组织和施工工艺的改良以及对运输方式的选择，有效解决多工序施工问题，能够保障正常掘进施工中，同步安装工程的安全有序进行，提高施工效率，保障施工工期。