摘要：本文主要探讨了某市地铁2号线榴下区间盾构半环+全环结合过中间风井的施工技术。
关键词：区间；半环；全环；过中间风井；施工技术。
引言
根据本区间的特点，结合实际情况及以往施工经验，榴下区间盾构过中间风井采用空推过站方式进行，即先行在中间风井底板上施工混凝土导台，盾构机进洞时通过空推并拼装管片方式过站。管片拼装采用通缝拼装方式，为确保后续管片拆除时安全，管片拼装点位选择在12点，采用全环拼装+半环拼装方式，其中管片半环拼装即仅拼装A1、A2、A3块。为保证管片稳定，在半环拼装处，采用3根钢支撑进行支撑，钢支撑支撑在两端全环拼装的管片B1、B2、K块中部。为保证盾构在中间风井的二次始发正常，盾构机出洞时的7环管片采用全环拼装。
1工程概况
1.1中间风井概况
榴花公园站～下桥站区间中间风井位于莞龙路上，左线起止里程范围为：ZDK7+547.358～ZDK7+576.158；右线起止里程范围为：YDK7+556.6～YDK7+585.4。
中间风井主体基坑长度为28.8m，基坑宽度为26.7m，平均深度约为26.7m；附属基坑长度为41.3m～27.8m，基坑宽度为15.0m，平均深度约为16.7m。
中间风井主体基坑围护结构采用φ1200钻孔灌注桩，间距1350mm，桩间采用φ600双重管旋喷桩止水。钻孔灌注桩嵌固深度为：当基底位于微风化岩层时，不小于1.5m；当基底位于中风化岩层时，不小于2.5m；旋喷桩进入全风化层不小于1m。其中洞门范围钻孔桩钢筋采用玻璃纤维筋设计。
1.2地质情况
盾构掘进由南向北进行，掘进断面地层为：<7-2>强风化砂岩、含砾砂岩、<7-3>中等风化砂岩、含砾砂岩、<7-4>微风化砂岩、含砾砂岩。地下水主要有第四系孔隙水、基岩裂隙水；第四系孔隙水主要赋存于冲洪积砂层中，以潜水为主。地下水位埋深0.5～5.0m；人工填土层中存在上层滞水，水量小；基岩裂隙水主要赋存于岩石强风化带中。
2施工方案
2.1施工工艺流程
盾构机过中间风井是指从盾构机顺利贯通进入中间风井（也叫进洞）到盾构从风井二次始发脱出风井（也叫出洞）的整个施工过程。其间工作内容包括：施工前准备（洞门检查、洞门环板安装、导台施工、洞门破除等）、进出洞洞门位置复核测量、盾构推进进洞、盾构维修、临时管片拼装及加固、盾构风井二次始发等内容。施工顺序如下图示：
2.2施工准备
2.2.1洞门环板安装
根据设计要求,中间风井在主体结构施工时,已完成洞门钢环安装。过中间风井时仅需安装止水帘布橡胶圈及折页压板。
在盾构进出洞前，人工对洞门钢板进行清理，按设计图纸要求安装帘布橡胶圈及折页压板,采用M20螺栓对其进行固定。
11.2.3.2洞门破除
为保证盾构机顺利接收及二次始发，需对中间风井洞门进行破除。在盾构机刀盘旋转破洞门时为了保证刀盘不损坏洞门临时防水帘布决定对洞门进行部分破除，洞门破除最小厚度L计算：帘布进入洞门端墙内的最大水平距离400mm，刀盘厚度935mm，洞门端墙宽1000mm，L=400+935-1000+150（富余长度）mm，故洞门破除厚度确定为500mm。
洞门凿除前首先用钢管搭设一简3层易平台，钢管伸入到洞门内，简易平台搭设保证人工手持风镐能凿除洞门范围内的砼利于人工手持风镐能凿除洞内连续墙的砼。
在始发端准确测量定位出隧道洞门中心线，对洞口进行放样开凿。采用人工凿除，洞门凿除时对洞门进行井字形分格破除厚度为500mm，采用凿眼机对洞门圈内的连续墙进行凿孔，凿孔后人工手持风镐将连续墙一格一格的凿除，先凿除井格上的混凝土和靠近车站一边的钢筋，由于洞门范围连续墙已采用玻璃纤维筋代替钢筋所以最后一排钢筋不切割，直接用盾构机刀盘破除。洞门凿除分块详见下图：
2.2.2混凝土导台施工
为保证盾构机按照设计线路进行掘进，需在中间风井底板上施工混凝土导台,导台上设置双排43轨作为盾构机轨道。示意图如下：
由上图可知,盾体以下范围导台为圆弧形,其半径为3500mm，43钢轨布置如上图显示，按每侧30°角度布置，其半径为3475mm。轨道底焊接30mm厚钢板，钢板下采用双排￠20@150钢筋锚入导台混凝土内，为防止轨道断裂，在43轨两侧设置20@500钢板牛腿进行加强。导台采用C20素砼回填。
导台及导轨施工要点如下：
（1）导台及导轨严格按图设计标高及坡度进行控制；
（2）钢导轨定位要准确，导轨顶面要平顺；
（3）砼导台施工时一要保证模板的弧度，二要保证浇筑混凝土时模板的稳定性。如果在拆模时发现导台不够平整，则必须对它进行修整（打磨处理）以到达设计要求。
（4）为防止盾构机进出洞时出现“磕头”现象，盾构机进洞时导台及导轨标高比理论值降低20mm，而在出洞前导台及导轨标高则比理论值提高20mm。
2.2.3盾构机进洞
在盾构机机头进入距中间风井围护桩15米范围后，首先减小推力、降低推进速度和刀盘转速并控制出土量。推进油缸压力不得大于100bar，且盾构机推进速度小于20mm/min。在抵达围护桩的最后三环，须进一步减小推力、降低推进速度，掘进速度控制在5～10mm/min；同时中间风井洞门下方堆放一定量的砂包作为缓冲层，以便保护密封装置。
2.2.4临时管片拼装及加固
盾构机盾体进入中间风井后，及时在盾构机下垫设钢板，以减少盾构机与轨道间摩擦力。
由于盾构过中间风井时中间风井主体结构已封顶，故后期在进行管片拆除时，仅能从隧道内进行拆除并通过电瓶车水平运输至下桥站吊出。为降低管片拆除过程中存在的安全隐患，故在中间风井内管片拼装尽量采用半环拼装方式，其上部采用3根钢支撑进行支撑。
同时为保证钢支撑稳定性,可通过中间风井中板上预留孔洞对钢支撑进行悬吊,吊点选择在每道钢支撑1/3跨处。
钢支撑稳定性计算：
1）钢支撑承受推力计算：
根据正常段掘进参数，盾构始发时按15000KN推力进行计算，半环拼装中,钢支撑所承受范围为K块、B1、B2三块角度之和（68.5°+68.5°+20.5°=157.5°）。
则3根钢支撑承受总推力为12000KN×157.5°/360°=5250KN；
每根支撑承受推力为（按平均分配）5250/3=1750KN；
每根支撑受力面积为（不考虑圆环板分压）3052-（305-16）2=9504mm2
每根支撑受压强度为1750KN/19232mm2=184.133N/mm2
钢支撑理论受压强度为215N/mm2>184.133KN/mm2，故钢支撑稳定性满足要求。
盾构机通过中间风井时，当半环拼装长度满足钢支撑安装要求后，即通过顶板与中板预留孔洞将钢支撑运输至中间风井内，然后通过中间风井中板上孔洞采用手拉葫芦对钢支撑进行吊装。为方便后续钢支撑拆除，每段钢支撑需采用0.5m×3根+6m×1根进行拼接。盾构通过中间风井后，进行管片拆除时，先将3段0.5m长钢支撑拆除再将中段6m长钢支撑吊出即可。
为保证钢支撑悬吊时的安全及方便性，需在结构中板上安装手拉葫芦支架，手拉葫芦支架采用两根0.8m长22a工字钢为立柱，一根0.5m长22a工字钢吊梁的形式对钢支撑进行悬吊。
2.2.5管片加固
为了提供盾构二次始发的反力，有效控制二次始发时管片的错台量，必须做好管片支撑措施。管片固定主要为两侧固定和环管片间的固定两部分，管片支撑分为底部支撑、两侧支撑、两环管片间的固定、整环管片固定四部分（见下面风井管片支撑图）。
1、底部支撑：当管片脱出盾尾后，导台钢轨与管片之间存在150mm间隙，每环垫4-6块木楔，防止管片下沉。
2、两侧支撑：在风井段设置斜向支撑(325mm钢管)，管片脱出盾尾后，及时利用钢管和木楔子固定管片与A1、A3块管片，防止管片向两侧偏移。
3、两环管片间的固定：及时拧紧管片与管片间的螺丝。
4、管片脱出盾尾一半后，立即用钢丝绳环向拉紧管片，防止管片向上偏移。
3结语
榴花公园站～下桥站区间左线盾构于2013年4月14日进入中间风井，2013年4月27日二次始发。右线盾构于2013年5月6日进入中间风井，2013年5月19日二次始发。左右线盾构过站均用了13天时间，相比常规采用的盾构上托架平移过站节省了10天以上时间。过站13天的时间包括了1天完成了渣土清理工作、4天完成了盾构尾刷安装、维修工作，6天完成了全、半环管片拼装及钢支撑安装、2天完成了管片加固及始发测量工作。
参考文献
[1]杨俊龙.孙连元.沈成明.盾构机近距离穿越运营中地铁隧道施工技术研究[C].中国土木工程学会第 11 届年会论文集.北京：中国土木工程学会委员会.2004：76-84.
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论文作者:谢峰
论文发表刊物:《基层建设》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/10
标签：管片论文; 盾构论文; 砂岩论文; 导轨论文; 基坑论文; 帘布论文; 混凝土论文; 《基层建设》2017年第16期论文;