摘要：随着大盾构施工技术的发展，在隧道断面扩大的同时一系列功能更加复杂的隧道开始投入建设，譬如：双层四车道公路隧道、双层两车道一铁路隧道、或者一铁路一电力隧道等。那么如此复杂的隧道建设情况下，我们不得不面临随着盾构隧道断面增大的同时需要更多支护材料及填筑砂浆，而隧道结构更加复杂则需要进行更多的工序施工，如何来解决如此严峻的隧道运输压力成为隧道施工生产组织者积极探索的关键问题，那我们今天就来探析一下大直径盾构多功能双头浆车的适应性及先进性探析。
关键词：大直径盾构；多功能双头砂浆车；适用性及先进性
引言：随着我国基础设施的大规模建设以及设备科技含量的提升，目前盾构施工开始向大断面、特大断面进行发展，国内盾构直径在10m以上大盾构施工基本使用无轨运输系统，洞内底部设计采用箱涵作用为综合管廊与盾构掘进同步施工，同时箱涵也作为洞内其他附属结构施工的唯一无轨运输通道。以深圳春风隧道为例，主线道路等级为城市快速路，主线为双向八车道，设计车速为60Km/h，辅路为双向四车道，设计车速为40Km/h，均采用沥青路面。隧道全线路全长约5.078 Km，以深埋隧道方式敷设，其中隧道长约4.82Km，盾构段长约3.58 Km，采用管片外径φ15.2m泥水平衡盾构机施工。隧道施工过程中涉及的同步作业包含：边箱涵同步衬砌、二层路面立柱浇筑、二层路面架设、路板施工缝填充、路面浇筑等。对洞内施工组织及道路运输要求极高，为此本文对大直径盾构多功能双头砂浆车的适应性及先进性探析，降低同步施工对盾构施工的影响，提高施工效率。
1 多功能双头砂浆车隧道断面施工分析及简介
根据国内大盾构施工的情况，深圳春风隧道工程具有典型的大盾构施工断面特征。以下为洞内双头砂浆车施工概况：
1.1盾构后配套倒运平台约30米长，有效宽度9.3米。如下图1.1后配套转运平台正视图。
图1.2后配套转运平台正视图
根据隧道断面图，隧道结构为双层4车道+1应急车道，主要施工工序包含：盾构掘进、管片安装、管片背后同步注浆填充、箱涵铺设、边箱涵衬砌、二层顶板立柱浇筑、二层路板铺设等。
盾构施工时需铺设箱涵进行无轨运输，盾构施工单环通行车辆为90T管片车（进、出四车次），50T箱涵车（进、出两车次），25m³砂浆车（进、出两车次），箱涵宽度及边箱涵衬砌完成后路面宽度见图1.2、表2b）。
表2b）路面宽度
根据盾构机实际施工情况，主要结构件及材料运输道路为箱涵，主要错车区为衬砌好边箱涵的道路区。
各型运输车辆的尺寸参数见表2c）
表2c)运输车辆参数
2 传统运输方式设备需求量及运输计算
根据施工设计：盾构机掘进断面为15.8m，每环管片外径为15.2m。 即每环注浆量为：q={π(D1^2-D2^2)/4}Lα=[3.14×（15.82/4）-3.14×（15.22/4）]×1.5=29.202×1.5=43.803m³≈44m³,根据项目隧道情况，只能采用8m3罐车才能实现洞内掉头（详见边2b、2c）。
根据根据类似盾构机掘进经验进行分析，盾构机每环掘进加支护时间约为2小时。即混凝土搅拌运输车需要在2小时完成44m3混凝土砂浆，即每小时需运送次数N/小时= V环÷t掘进÷V泵=2.75车次/小时。
即一车次限制时间为t1车≈22分钟
设X=洞口至输送泵里程；洞内车速限制为5公里/小时
假设混凝土搅拌运输车接料时间为t接料=10分钟；混凝土搅拌运输车放料与泵送盾构砂浆罐时间t放料=10分钟
混凝土搅拌运输车路程时间为t运输=2X÷5/60
t接料+t运输+t放料=10+2X÷（5000/60）+10=t1车=22分钟
X=洞口至输送泵里程≈83.3米，即掘进里程在83.3米之内时，项目部使用一台混凝土泵车可满足施工需要。
当掘进距离超过83.3米，项目部将投入2台混凝土搅拌运输车。即两台混凝土搅拌运输车需要在2小时完成44m3混凝土砂浆，但每循环/次混凝土搅拌运输车放料完成后，第一辆车与第二辆车错车时间t错车=5分钟，从第二辆车开始每循环/次需增加混凝土搅拌运输车接料时间为t接料=10分钟，即投入2辆车，从第二车开始每车次增加时间约为15分钟。
每环需要运输的次数=44÷8=5.5次
设X=洞口至输送泵里程；
混凝土搅拌运输车接料时间为t接料=10分钟；
混凝土搅拌运输车放料与泵送盾构砂浆罐时间t放料=10分钟
车速限制为5公里/小时
第一辆混凝土搅拌运输车路程时间为t运输=2X÷5/60+20，但第一台车打料10分钟后，第二车开始打料完成与第一车一样后续动作，加上每次错车时间5分钟，以此重复；即120分钟内第二辆车完成第三次运输，两辆车合计完成6次运输。在理想情况下即除第一车外，不考虑后续车辆中断的情况下（即不考虑车辆台数），后续每增加一次车辆需用时15分钟，即10+2X÷（5000/60）+10+6*15=120，得出X=415m；但超过415m后将盾构机掘进时间在2小时以内将无法满足注浆需求（即增加罐车数量无法缩短运输时间）。
3 多功能双头运输车投入后运输计算
同样按盾构机每环掘进加支护时间约为2小时。即混凝土搅拌运输车需要在2小时完成44m3混凝土砂浆，即每小时需运送次数N/小时= V环÷t掘进÷V泵=1车次/小时。(管可定制为22m3）
即一次车辆运输限制时间≈55分钟
假设每车接浆时间为20分钟，泵送时间为20分钟，行驶速度为5km/小时。
设X=洞口至输送泵里程
t接料+t运输+t放料=20+2X÷（5000/60）+20=t1车=55分钟
得出X=624m
投入两个车计算，同样第二车跟第一车重合接料以外的车辆运行时间，错车时间为5分钟，由于2车就能满足施工需求，在洞内管片及箱涵施工检修可完成返回，因此可依据此进行计算，即：20+2X÷（5000/60）+20+5=120 得出X=3125m
由于多功能砂浆车罐体可以拆卸，因此在后期可以多配备1至2个砂浆罐，可减少接料时间，合理调配后，两台多功能双头砂浆运输车能满足3800米掘进需求。
4 效益性对比
经济效益对比表：
由上表可知多功能双头砂浆车无论是在购置价格、运输条件、使用功能、满足多种施工作业等方面都完全优于砂浆搅拌运输车。
结束语
本文对大盾构掘进过程中存在的砂浆运输问题进行分析，通过对多功能双头砂浆车与砂浆搅拌车运输计算及经济性分析对比，确定多功能双头砂浆运输车在多功能大直径隧道中的适用性与先进性。并具备一定的推广性。
参考文献:
［1］春风隧道初步设计
［2］SANY SY309C-8设计图纸
［3］郑州新大方科技有限公司 DCJ65型双头车设计图纸
［4］吴奎. 大盾构直径内部结构同步施工技术.山东交通科技，2017年01期.U455.43
［5］晏胜荣.超大直径单管双层隧道内部结构同步施工技术.现代交通技术，2015年2月第12卷1期.U455.43
论文作者:杨洋,姜宗恒
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/25
标签：盾构论文; 砂浆论文; 隧道论文; 混凝土论文; 多功能论文; 运输车论文; 双头论文; 《基层建设》2018年第34期论文;