广东华隧建设股份有限公司 510000
摘要：随着盾构施工建设的大力发展，盾构涉及过站及到达几率相应增多，一旦盾构井施工进度跟不上盾构施工要求，工期进度将大打折扣，盾构先隧后站法施工技术的研究可为适应当地的地理环境、施工条件而提出多种相应施工方法的可能，确保施工期间的安全，减小对周围环境的影响，达到从总体上较大幅度地降低工程造价的目的。
关键词：先随后站；盾构；基坑；围护结构
0引言
先隧后站式平衡到达技术是在盾构到达掘进施工前完成基坑围护结构，盾构机直接破除洞门掘至接收井内吊装设备的指定吊装位置，然后一边断开盾构机主体与后配套台车的连接，于隧道内铺设台车轨道分节车拉回始发井后吊出，提前开展隧道清理、堵漏等工作；一边开展基坑土方开挖和支撑施工，待土方开挖直至盾构机筒体底部以上约四分之一处对盾构机底部的土体采用人工开挖，将吊装的钢丝绳兜底，采用整体吊装施工技术进行盾构机整体吊出、存放后解体运输。在盾构机完成吊装后，继续剩余土方开挖和主体结构施工。
1 先隧后站的可行性研究
盾构隧道建设常规的施工顺序安排是：先建盾构工作井（车站）、使盾构工作井（车站）具备盾构下井、进站、过站条件后，才进行相应的盾构隧道施工；既可充分利用工作井结构为盾构作业场地，减少重复工程量、降低工程成本；也易于处理工作井与隧道间的结构接口，但其中任何一个工作井不能如期动工或不满足盾构作业条件都可能制约区间盾构隧道工程目标工期的实现。
本施工技术主要研究盾构先隧后站法中施工风险的防范和相应的施工措施及策划。先隧后站法采用非常规的盾构隧道建设施工顺序：盾构到达前先施工完成主体围护结构→盾构接收→车站主体基坑开挖支护到盾构机底部→拆除管片→盾构机吊出→主体结构施工。
盾构先隧后站法施工技术的研究可为适应当地的地理环境、施工条件而提出多种相应施工方法的可能，确保施工期间的安全，减小对周围环境的影响。
2 盾构施工对围护结构影响
采用先隧后站施工技术，盾构在过围护结构过程中会对连续墙有一定的影响，考虑到在盾构通过连续墙后还需要进行开挖施工，所以盾构在对连续墙时要防止其结构变形。对连续墙变形量的控制主要通过盾构掘进推力，推力过大，必然会导致连续墙结构变形，变形过大会导致槽段接缝开裂，从而影响后续开挖施工的安全。根据盾构施工经验，盾构机在过连续墙时，速度降低至3mm/min每分钟，刀盘转速保持0.97rpm，推力保持在1200t以内，刀盘力矩控制在900kN-m以内。盾构机推力主要包括盾构机外表面土压所产生的摩擦阻力、管片与盾尾内面的摩擦阻力、后方台车的牵引阻力及前方阻力，对连续墙的力为盾构机掘进时的前方阻力，去掉其它外力，盾构在过连续墙时对连续墙作用力一般不大于6000kN，所以，在围护结构变形量的控制必须从两个方面着手，一是在围护结构设计时，要考虑盾构施工对连续墙的作用力，其设计强度要满足盾构通过要求；二是在盾构施工阶段，控制好掘进参数，加强变形监测。
3 端头加固形式的选择
根据设计计算，当结构井开挖至洞门中部位置，尚未完成该层支撑体系的施工时，围护结构在该层支撑底部的水平位移为最大值。此时围护结构与盾构隧道管片形成一夹角，洞门与外部地层连通的间隙增大，不利于洞门与围护结构搭接的密封防水效果。如洞门发生渗水、漏砂，在此种工况中将危及周边建构筑物、基坑和既成盾构隧道的安全。因此，需结合端头加固体采取围护结构的加固措施。
对于采取何种加固措施，在设计上主要考虑一下几方面：
①采取加固措施后能保证洞门处围护结构稳定；
②采取加固措施后能保证洞门与围护结构搭接的密封防水效果。
施工中对于端头加固一般可采用的加固形式有连续墙加固、旋喷桩加固或搅拌桩加固。根据盾构施工端头的地质加固施工经验，采用旋喷桩或搅拌桩加固施工其施工质量很难得到保证，特别是在复杂地层中施工，形成的桩体多为不连续的，根本不能对洞门处围护结构起到稳定作用。所以，在对先隧后站施工中建议采用连续墙加固形式，连续墙施工工艺较为成熟，施工质量能保证，对于先隧后站施工中洞门处围护结构稳定及搭接密封都能起到有效的保护作用。
4 基坑支护体系的调整与加固
1）支撑体系调整
在基坑开挖过程中，支护体系要求每开挖5m左右需设置一道支撑，盾构井洞门高度为6.62m（以外径6m隧道为例），考虑上下预留空间高度，洞门上一道支撑与底板间高差至少有8m左右，在洞门范围内必然需设置一道支撑体系。在常规的隧道基坑中是先做好基坑盾构在进站的，但是在先隧后站施工中，由于基坑开挖时盾构机已通过洞门处，且后面连接有管片，这样导致洞门处的腰梁被管片断开，其支撑体系必然后会收到影响。
图3 腰梁与成型管片关系示意图
对于洞门范围内的支撑体系若不进行施做，必然会引起围护结构变形，同时围护结构变形也会影响到成型隧道管片。所以对洞门范围的支撑，在施工过程中将对其进行优化，将洞门范围内腰梁于洞门处断开，洞门处的斜撑改为斜板撑。具体见下图所示。
图4 原支撑体系 图4 优化后支撑体系
2）开挖支撑体系加固
由于腰梁于洞门处断开，洞门处的斜撑改为斜板撑，为使得洞门范围内支撑体系的受力合理，确保其整体性，盾构隧道于洞门处的最后一环管片为特殊环管片，特殊环管片的简述如下：
（1）特殊环管片为各块管片沿纵向方向等分五等分，于钢筋笼外表面上共焊接三道宽为300mm的弧形钢板，三道弧形钢板布置图如下图所示。
图6 衬砌布置展开图
（2）钢板材质为Q235C，厚20mm。
图7 内衬墙施工示意图
（3）焊接与各块管片外表面的弧形钢板尺寸由管片厂视现场量测确定后切割，管片的生产工艺不变。预埋弧形钢板与管片钢筋笼的连接形式为点焊。安装完最后一环特殊环，在土方开挖至洞门范围支撑后，将特殊环管片弧形钢板处的表层砼凿除，露出弧形钢板，再施工洞门范围支撑与上一道支撑间衬墙和洞门处斜板撑，在洞门以下内衬墙施工钢筋绑扎时也要将将钢筋笼与弧形钢板焊接连接，以保证隧道与主体结构受力的整体性。
5 结束语
本技术中对盾构法隧道的先隧后站法施工具有一定的指导意义，在提高工程质量、节约能源等方面具有重要的现实意义，且该技术点的研究可扩展应用于地铁建设中先隧后站扩挖修建地铁车站的施工及其它盾构施工项目，更好地扩大了盾构施工法的适用范围，具有极大的应用和推广价值。
采用先隧后站技术，极大地规避了盾构施工风险，保证周围建构筑物的安全，扩大了盾构施工法的适用范围，缩短了建设周期，减少对资源的浪费。
参考文献：
[1]熊乾，地铁先隧后站法施工技术，《铁道标准设计》2009
[2]肖传玉，地铁先隧后站法施工技术研究，《城市建设理论研究：电子版》2012
[3]郭海，地铁先隧后站法施工深基坑支护技术探讨简，《施工技术》，2015
论文作者:李果炜
论文发表刊物:《基层建设》2016年6期
论文发表时间:2016/7/7
标签：盾构论文; 管片论文; 结构论文; 基坑论文; 隧道论文; 弧形论文; 体系论文; 《基层建设》2016年6期论文;