吳文彪

摘要：在城市可用空間日益緊缺的背景下，短豎井盾構(gòu)分體始發(fā)在城市隧道建設(shè)中被廣泛采用，如何提高盾構(gòu)分體始發(fā)施工的效率并取得良好的經(jīng)濟(jì)和工期效果，成為了盾構(gòu)施工中亟待解決的問(wèn)題之一。本文依托珠江三角洲水資源配置工程試驗(yàn)段項(xiàng)目，進(jìn)行了分體始發(fā)側(cè)方出土施工技術(shù)研究，提出一種新的出土方式，并詳細(xì)論述了其施工技術(shù)細(xì)節(jié)和實(shí)際應(yīng)用效果，實(shí)踐表明分體始發(fā)側(cè)方出土技術(shù)可以顯著縮短工期、節(jié)約投資成本，能有效地解決水工隧洞受限空間下的盾構(gòu)分體始發(fā)施工難題，為土壓平衡盾構(gòu)施工技術(shù)在輸水隧洞的應(yīng)用提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

Abstract： In the context of the increasingly scarce space available in the city， the short-shaft shield split is widely used in the construction of urban tunnels. How to improve the efficiency of the initial construction of the shield and achieve good economic and construction results has become one of the problems to be solved in the construction of shields. This paper relies on the Pearl River Delta water resources allocation project test section project， carries out the research on the construction technology of the unearthed side unearthed side， proposes a new method of unearthing， and discusses in detail the construction technical details and practical application effects. The technology of unearthing from the origin can significantly shorten the construction period and save the investment cost. It can effectively solve the problem of the initial construction of the shield split under the confined space of the hydraulic tunnel， and provide valuable experiencethe for the application of the earth pressure balance shield construction technology in the water tunnel.

關(guān)鍵詞：短豎井;土壓平衡盾構(gòu);分體始發(fā);側(cè)方出土;施工技術(shù)

Key words： short shaft;earth pressure balance shield;split origin;lateral excavation;construction technology

中圖分類號(hào)：U455.43? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）18-0122-06

0? 引言

隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，地鐵網(wǎng)對(duì)城市軌道交通網(wǎng)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。盾構(gòu)法因具有施工速度快、安全性高，對(duì)環(huán)境影響相對(duì)小等特點(diǎn)，已逐步成為城市隧道、管網(wǎng)等工程的首選施工方法。施工過(guò)程中，盾構(gòu)始發(fā)是整個(gè)過(guò)程中尤為復(fù)雜、重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，決定著盾構(gòu)施工前期的效率及安全性。

盾構(gòu)始發(fā)包括兩種始發(fā)方式：整體始發(fā)及分體始發(fā)。整體始發(fā)是盾構(gòu)和后續(xù)設(shè)備一次性的放置于始發(fā)豎井內(nèi)，而分體始發(fā)是將盾構(gòu)及部分臺(tái)車放于始發(fā)井內(nèi)，掘進(jìn)一定距離后，將剩余部分按順序在隧道內(nèi)進(jìn)行安裝就位[1]。整體始發(fā)對(duì)始發(fā)豎井要求較高，需具備較大的始發(fā)井尺寸，而分體始發(fā)對(duì)始發(fā)井要求較為靈活，適用于城市隧道的盾構(gòu)始發(fā)。

不少學(xué)者對(duì)盾構(gòu)/TBM分體始發(fā)技術(shù)進(jìn)行了研究，提出了各類可行的施工方案，李懷洪[1]對(duì)大直徑泥水平衡盾構(gòu)的分體始發(fā)技術(shù)進(jìn)行了研究，探討了泥水平衡盾構(gòu)分體始發(fā)的難點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)，并給出了不同階段的控制措施，最后將研究成果成功地運(yùn)用到上海軌道交通11號(hào)線工程中;張志鵬[2]等對(duì)小半徑隧道中盾構(gòu)分體始發(fā)施工技術(shù)進(jìn)行了研究，介紹了相關(guān)的施工始發(fā)流程，證明了狹小施工場(chǎng)地盾構(gòu)分體始發(fā)的可行性;卜星瑋等人[3]依托武漢江夏清水入江項(xiàng)目工程，展開(kāi)了狹小空間盾構(gòu)分體始發(fā)的研究，給出了相關(guān)的施工控制措施;李艷輝[4]以廈門(mén)地鐵1號(hào)線工程為背景，對(duì)暗挖盾構(gòu)隧道小半徑曲線空推分體始發(fā)技術(shù)進(jìn)行了研究，闡述了施工關(guān)鍵工序;任彥錦等[5]等對(duì)地下綜合管廊分體始發(fā)技術(shù)展開(kāi)了研究，對(duì)分體始發(fā)的各項(xiàng)技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)闡述;王德超[6]等依托濟(jì)南R1線王-大區(qū)間對(duì)三種不同長(zhǎng)度豎井的盾構(gòu)始發(fā)方案進(jìn)行了對(duì)比研究，認(rèn)為83m分體始發(fā)方法最具經(jīng)濟(jì)價(jià)值;王小強(qiáng)[7]等以青島地鐵1號(hào)線為例，展開(kāi)雙護(hù)盾TBM分體始發(fā)研究，對(duì)有限施工場(chǎng)地的分體始發(fā)基本方案進(jìn)行了探討。

前人對(duì)盾構(gòu)分體始發(fā)技術(shù)的研究較豐富，但多集中在分體始發(fā)整體的施工流程控制上，實(shí)際工程中，土壓平衡盾構(gòu)在狹小空間分體始發(fā)無(wú)法按照常規(guī)進(jìn)行正后方出土和材料運(yùn)輸?shù)裙ぷ鳎诙軜?gòu)施工工期日益緊張的建設(shè)浪潮中，研究如何加快盾構(gòu)分體始發(fā)進(jìn)程顯得尤為緊迫和重要，針對(duì)現(xiàn)有盾構(gòu)/ TBM分體始發(fā)存在的不足，本文以珠江三角洲水資源配置工程試驗(yàn)段項(xiàng)目為背景，提出一種新的出土方式，以解決土壓平衡盾構(gòu)分體始發(fā)進(jìn)洞階段出土問(wèn)題，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果，可為今后類似的工程施工提供參考和指導(dǎo)。

1? 研究背景

1.1 工程概況

廣東水電二局承建的珠江三角洲水資源配置工程試驗(yàn)段項(xiàng)目位于深圳市光明新區(qū)公明水庫(kù)旁，該項(xiàng)目是廣東省大灣區(qū)珠江三角洲水資源配置工程的試驗(yàn)項(xiàng)目，主要為全線的施工積累寶貴經(jīng)驗(yàn)和提供技術(shù)參數(shù)。如圖1所示，線路全長(zhǎng)1.667km，包含盾構(gòu)隧洞1.666km（樁號(hào)GM10+200.672～ GM11+866.505）、內(nèi)襯管鋼安裝1.667km，公明水庫(kù)進(jìn)庫(kù)閘、交通橋和2座盾構(gòu)施工工作井（分別位于樁號(hào)GM11+527.505、GM11+866.505）以及盾構(gòu)穿壩防滲處理等，隧道設(shè)最小轉(zhuǎn)彎半徑為500m，最大坡度為50‰。

盾構(gòu)隧洞施工采用1臺(tái)全新海瑞克土壓平衡盾構(gòu)機(jī)（出廠編號(hào)：F1159），總長(zhǎng)83m，總質(zhì)量約450t。盾構(gòu)始發(fā)井設(shè)計(jì)尺寸為30m×13.4m，井深16.2m;內(nèi)設(shè)三道混凝土環(huán)框梁及混凝土對(duì)稱梁的支護(hù)結(jié)構(gòu)，實(shí)際最大吊裝作業(yè)空間13m×9.4m，井下作業(yè)平臺(tái)空間27.6m×13m，豎井結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

1.2 亟待解決的問(wèn)題

施工圖設(shè)計(jì)階段，為減少征地拆遷，節(jié)約投資，盾構(gòu)始發(fā)工作井設(shè)計(jì)尺寸為30m×13.4m，井身為地下連續(xù)墻，并設(shè)置三道混凝土環(huán)框梁和三角斜撐、中間對(duì)稱的支護(hù)結(jié)構(gòu)，盾構(gòu)實(shí)際工作空間狹小，有效吊裝空間僅為13.0m×9.4m。盾構(gòu)分體始發(fā)階段，盾構(gòu)機(jī)井下安裝部分長(zhǎng)度為27.5m，而盾構(gòu)井底有效施工空間長(zhǎng)度27.6m，因此，土壓平衡盾構(gòu)分體始發(fā)進(jìn)洞階段無(wú)法按照常規(guī)進(jìn)行正后方出土和材料運(yùn)輸?shù)裙ぷ鳌?/p>

本工程作為試驗(yàn)段項(xiàng)目，需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)性試驗(yàn)和工藝性試驗(yàn)，為后續(xù)全線設(shè)計(jì)提供實(shí)驗(yàn)參數(shù)，盾構(gòu)施工工期非常緊張。為加快盾構(gòu)分體始發(fā)，盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)階段增加設(shè)計(jì)4.2m長(zhǎng)臨時(shí)橋架，始發(fā)階段將盾構(gòu)機(jī)連接橋及臨時(shí)橋架同時(shí)下井，以加快盾構(gòu)分體始發(fā)進(jìn)程。因此，急需采取一種新的出土方式解決土壓平衡盾構(gòu)分體始發(fā)進(jìn)洞階段出土問(wèn)題。另外，珠江三角洲水資源配置工程作為2018年國(guó)家水利部72項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目之一（最大項(xiàng)目），備受關(guān)注。全線盾構(gòu)始發(fā)井多為類似短豎井，盾構(gòu)機(jī)均需要采取分體始發(fā)方式。試驗(yàn)段項(xiàng)目主要為后續(xù)主體工程提供技術(shù)支撐、積累施工經(jīng)驗(yàn)。

2? 分體始發(fā)側(cè)方出土施工技術(shù)

經(jīng)過(guò)多方面、多途徑的調(diào)研，召開(kāi)多次專題會(huì)議論證之后，認(rèn)為本項(xiàng)目如何利用有限空間進(jìn)行出土作業(yè)是難點(diǎn)，為了解決珠江三角洲水資源配置工程輸水隧洞在短豎井受限作業(yè)空間下盾構(gòu)始發(fā)側(cè)方出土問(wèn)題，以減少分體始發(fā)階段施工投入及施工工期，本文提出一種新的適用于狹小空間的短豎井分體始發(fā)側(cè)方出土技術(shù)。

2.1 出土方案論證

本文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況與施工經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)創(chuàng)新思維、對(duì)比分析及科學(xué)論證，圍繞本工程亟待達(dá)到的施工目標(biāo)，提出了以下三種施工方案，下面對(duì)三種施工方案進(jìn)行詳細(xì)的論證。

2.1.1 卷?yè)P(yáng)機(jī)出土

卷?yè)P(yáng)機(jī)出土是在盾構(gòu)機(jī)正后方安裝一臺(tái)8T卷?yè)P(yáng)機(jī)，通過(guò)制作斗車軌道，拉動(dòng)小土斗進(jìn)行出土作業(yè)。在技術(shù)可行性方面，盾構(gòu)井有效長(zhǎng)度27.6m，盾體+連接橋+臨時(shí)橋架長(zhǎng)度26.5m，盾構(gòu)正后方已無(wú)操作空間安裝卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)備。在可實(shí)施性方面，卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)備故障率高，極易發(fā)生溜車、碰撞事故;盾構(gòu)機(jī)每次掘進(jìn)1～2m3土就得停機(jī)，增加開(kāi)機(jī)次數(shù)，同時(shí)加大對(duì)刀盤(pán)掌子面的擾動(dòng)。經(jīng)濟(jì)性方面，相關(guān)設(shè)備及安裝費(fèi)用約為8萬(wàn)元，小土斗費(fèi)用0.8萬(wàn)，人工、機(jī)具材料等其他費(fèi)用約101.2萬(wàn)元，根據(jù)估算共計(jì)費(fèi)用約為110萬(wàn)元，耗資較大。時(shí)間性上，卷?yè)P(yáng)機(jī)1次只能出1～2m3土，工作效率低，因此施工耗時(shí)長(zhǎng)，導(dǎo)致整個(gè)始發(fā)需耗時(shí)30天。安全性方面，設(shè)備易故障，安全性差;盾構(gòu)分體始發(fā)為上坡掘進(jìn)，容易出現(xiàn)溜車、碰撞現(xiàn)象，安全風(fēng)險(xiǎn)高。綜上所述，經(jīng)論證認(rèn)為卷?yè)P(yáng)機(jī)出土方案在短豎井分體始發(fā)出土施工中不可行。

2.1.2 垂直皮帶機(jī)出土

垂直皮帶機(jī)出土是在盾構(gòu)機(jī)臨時(shí)橋架一側(cè)安裝垂直皮帶輸送機(jī)進(jìn)行出土。在技術(shù)可行性方面，該方案通過(guò)皮帶將臨時(shí)橋架上方皮帶的渣土直接轉(zhuǎn)運(yùn)出井口，有效利用井口空間，且通過(guò)皮帶機(jī)的傳輸可實(shí)現(xiàn)連續(xù)出土。在可實(shí)施性方面，皮帶機(jī)可持續(xù)出土，盾構(gòu)機(jī)不用停機(jī)等待，但需每天設(shè)專人進(jìn)行皮帶機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)。經(jīng)濟(jì)性方面，設(shè)備及安裝費(fèi)用約為300萬(wàn)元，人工、機(jī)具材料等其他費(fèi)用約84.3萬(wàn)元，合計(jì)估算費(fèi)用為384.3萬(wàn)元，工程經(jīng)濟(jì)性較差。時(shí)間性方面，能連續(xù)出土，盾構(gòu)機(jī)不用停機(jī)等待，但皮帶機(jī)的安裝和拆除，盾構(gòu)機(jī)均無(wú)法正常工作，整個(gè)盾構(gòu)分體始發(fā)耗時(shí)約25天。安全性方面，設(shè)皮帶機(jī)出土作業(yè)空間小;極易掉落渣土，導(dǎo)致井內(nèi)文明施工較差，垂直皮帶機(jī)運(yùn)輸占用空間大對(duì)其他工序作業(yè)影響大，極易發(fā)生碰撞事故。綜上所述，經(jīng)論證認(rèn)為垂直皮帶機(jī)出土方案在短豎井分體始發(fā)出土施工中不可行。

2.1.3 側(cè)方出土

經(jīng)科研攻關(guān)，本項(xiàng)目提出了一種土壓平衡盾構(gòu)分體始發(fā)新的出土方案，即側(cè)方出土方案，側(cè)方出土是指通過(guò)在臨時(shí)橋架一側(cè)安裝側(cè)方出土裝置進(jìn)行出土，如圖3所示。在技術(shù)可行性方面，能利用盾構(gòu)機(jī)側(cè)方空間進(jìn)行出土作用，土斗采用常規(guī)的17m3大斗，每掘進(jìn)1環(huán)管片只需出5斗土大大的降低了盾構(gòu)機(jī)停機(jī)等待的時(shí)間。在可實(shí)施性方面，在臨時(shí)橋架側(cè)面安裝側(cè)方出土裝置，將盾構(gòu)渣土通過(guò)臨時(shí)橋架出土口引至一側(cè)土斗操作方便，施工效率高。經(jīng)濟(jì)性方面，裝置費(fèi)用約0.6萬(wàn)元，人臨時(shí)橋架約為18.0萬(wàn)元，人工、機(jī)具材料等其他費(fèi)用約67.5萬(wàn)元，合計(jì)估算費(fèi)用為87.7萬(wàn)元，工程經(jīng)濟(jì)性在比選的方案中最優(yōu)。時(shí)間性方面，每環(huán)管片只需出5斗碴土，盾構(gòu)機(jī)停機(jī)等待時(shí)間較短，且土斗可以用龍門(mén)吊直接進(jìn)行垂直運(yùn)輸，大大縮短盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)間，整個(gè)盾構(gòu)分體始發(fā)耗時(shí)約20天。安全性方面，側(cè)方出土裝置簡(jiǎn)易，操作方便，對(duì)作業(yè)空間占用小，不影響其他施工作業(yè)，安全風(fēng)險(xiǎn)小。綜上所述，經(jīng)論證認(rèn)為側(cè)方出土方案安全、高效、環(huán)保、且具有較高的經(jīng)濟(jì)性，在本工程短豎井盾構(gòu)分體始發(fā)中可行。

2.2 側(cè)方出土裝置

2.2.1 溜槽出土裝置

側(cè)方出土裝置需根據(jù)臨時(shí)橋架的位置大小、側(cè)面施工空間、安裝操作難易程度、經(jīng)濟(jì)性等因素考慮。對(duì)下面兩種出土裝置方案進(jìn)行比選：①側(cè)面皮帶機(jī)出土;②溜槽出土。若采用側(cè)面皮帶機(jī)出土，則需在盾構(gòu)井安裝垂直平帶運(yùn)輸設(shè)備，進(jìn)行渣土運(yùn)輸，雖然其具有機(jī)械化操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在經(jīng)濟(jì)成本高，不便于安裝固定，占用空間大，影響渣土垂直運(yùn)輸?shù)炔蛔?，結(jié)合實(shí)際情況及從工程經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，側(cè)方出土裝置不推薦采用側(cè)方皮帶機(jī)。溜槽出土具有制造安裝成本低，占用空間小，對(duì)渣土垂直運(yùn)輸無(wú)影響的優(yōu)點(diǎn)，滿足本項(xiàng)目的要求，因此本文采用溜槽作為側(cè)方出土的裝置。

2.2.2 溜槽的設(shè)計(jì)制作

溜槽出土在盾構(gòu)機(jī)臨時(shí)橋架側(cè)方安裝溜槽，傳輸盾構(gòu)渣土至側(cè)面土斗內(nèi)，裝置輕巧簡(jiǎn)單，裝拆方便。盾構(gòu)機(jī)側(cè)方出土溜槽需根據(jù)盾構(gòu)機(jī)上皮帶機(jī)輸送效率，出土口大小，出土作業(yè)空間以、溜槽坡度以及溜槽本身的重量、安裝固定方式等相關(guān)因素進(jìn)行設(shè)計(jì)制造。對(duì)下面兩種溜槽設(shè)計(jì)制作方案進(jìn)行比選：①采用1節(jié)5m長(zhǎng)整體式溜槽;②采用兩節(jié)可拆裝的活動(dòng)式溜槽。第一種溜槽制作方案加工簡(jiǎn)便，整體性好且操作簡(jiǎn)單，但重量偏大，增加固定難度，且無(wú)法拆解，在盾構(gòu)井狹小的側(cè)面空間影響土斗的吊運(yùn)，不適合本工程項(xiàng)目。兩節(jié)可拆裝活動(dòng)式組合溜槽的特點(diǎn)是加工相對(duì)簡(jiǎn)便，安裝方便，更易固定，可進(jìn)行分段裝拆，空間利用率高，對(duì)其他工序施工影響小，溜槽可分段拆解，固定相對(duì)容易，且出土過(guò)程將溜槽接長(zhǎng)，非出土階段將其拆解，方便施工，能更加有效地利用有效空間進(jìn)行其他施工工序作業(yè)，也使整個(gè)運(yùn)輸作業(yè)更加安全、高效，因此本文的溜槽制作采用兩節(jié)可拆裝活動(dòng)式組合滑槽。

2.2.3 溜槽的安裝固定

盾構(gòu)機(jī)完成組裝調(diào)試后對(duì)溜槽進(jìn)行安裝，受盾構(gòu)井空間限制溜槽只能安放在較寬一側(cè)固定，對(duì)下面三種溜槽安裝固定方案進(jìn)行比選：①兩節(jié)均采用固結(jié)方式固定;②采用兩節(jié)可拆裝的活動(dòng)式溜槽;③接土端固結(jié)，出土端活動(dòng)連接。方案1固定方式簡(jiǎn)單;兩節(jié)溜槽均牢靠，接頭不易掉落，采用該種方法只是相當(dāng)于在安裝過(guò)程將溜槽分開(kāi)安裝連接，只是減少了安裝的難度，安裝完成后與整長(zhǎng)安裝效果相同，受限作業(yè)空間，影響出土和材料運(yùn)輸;方案2固定方式相對(duì)簡(jiǎn)單，方便拆解和連接組裝，對(duì)施工空間限制要求較小，采用該種方案是的溜槽接土的頭側(cè)不固定，當(dāng)皮帶機(jī)運(yùn)輸?shù)牟晖猎衣涞搅锊蹠r(shí)會(huì)對(duì)溜槽產(chǎn)生晃動(dòng)，影響操作，增加安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)晃動(dòng)可能造成渣土掉落，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)安全文明施工差;方案3固定方式簡(jiǎn)單，活動(dòng)端連接溜槽方便拆解和拉起，同時(shí)對(duì)空間限制要求小，采用該種方式，溜槽既不會(huì)晃動(dòng)，且其中一節(jié)可拆解可拉起，不影響吊土和其他材料運(yùn)輸。因此，本文的滑槽固定采用接土端固結(jié)，出土端活動(dòng)連接的方案。

2.3 側(cè)方出土運(yùn)輸

盾構(gòu)側(cè)方收納渣土采用45T龍門(mén)吊進(jìn)行垂直運(yùn)輸。盾構(gòu)始發(fā)側(cè)方出土需在井內(nèi)采用納土裝置進(jìn)行渣土收放、吊運(yùn)，對(duì)下面兩種納土方案進(jìn)行比選：①采用小土斗收納渣土;②采用大土斗收納渣土。方案1質(zhì)量輕、方便吊裝，體積小占用空間也小，但容納渣土量小，增加吊裝次數(shù)，盾構(gòu)機(jī)需頻繁的停機(jī)等，且土斗需要根據(jù)溜槽的位置不停前移，增加操作難度;方案2溜槽可分段拆解，固定相對(duì)容易，且出土過(guò)程將溜槽接長(zhǎng)，非出土階段將其拆解，方便施工，能更加有效地利用有效空間進(jìn)行其他施工工序作業(yè)，也使整個(gè)運(yùn)輸作業(yè)更加安全、高效。因此，經(jīng)論證，采用大土斗方案要優(yōu)于采用小土斗方案。

本文采用17m3的電機(jī)車渣斗進(jìn)行納土，每環(huán)管片掘進(jìn)時(shí)，土斗可保持位置不動(dòng)，只需溜槽跟著臨時(shí)橋架一起在軌道上移動(dòng)即可，每掘進(jìn)一環(huán)只需出約5斗土，減少盾構(gòu)停機(jī)時(shí)間和垂直吊運(yùn)時(shí)間。

綜上，通過(guò)創(chuàng)新思維、對(duì)比分析及科學(xué)論證，短豎井土壓平衡盾構(gòu)分體始發(fā)側(cè)方出土施工技術(shù)為最佳方案，其施工方案的流程圖如圖4所示。

3? 工程應(yīng)用

前文詳細(xì)地介紹了短豎井分體始發(fā)側(cè)方出土方案，下面將介紹該方案在珠江三角洲水資源配置工程試驗(yàn)段項(xiàng)目的應(yīng)用過(guò)程與取得的良好經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效果。

3.1 溜槽的設(shè)計(jì)制作

如圖5所示，側(cè)方溜槽主要是將臨時(shí)橋架出土口的土通過(guò)溜槽轉(zhuǎn)移至側(cè)面的土斗內(nèi)。因此溜槽寬度應(yīng)略大于皮帶寬度，長(zhǎng)度應(yīng)滿足渣土能自動(dòng)滑入側(cè)面土斗內(nèi)。

盾構(gòu)機(jī)組裝調(diào)試期間在地面車間加工一條長(zhǎng)3m，寬1.2m溜槽和一條長(zhǎng)2.2m，寬1.21m溜槽;溜槽底部采用3mm厚鋼板和兩根30mm方鋼焊接固定，滑槽兩側(cè)各采用一塊3mm厚鋼板和兩根30mm方鋼焊接固定，并與底部鋼板焊接，兩側(cè)與底部保持45°角。3m溜槽尾部20cm和2.2m溜槽頭部20cm的兩側(cè)每10cm預(yù)留一處Φ22mm螺栓孔，以便溜槽安裝連接與拆卸。同時(shí)在2m槽末端30cm處左右側(cè)各開(kāi)一個(gè)Φ30mm圓孔，方便葫蘆掛鉤，側(cè)方出土溜槽設(shè)計(jì)圖如圖5所示。

經(jīng)過(guò)效果檢查：溜槽寬度1.2m，大于皮帶機(jī)寬度1米，能夠保證順暢出土;同時(shí)溜槽本身通過(guò)預(yù)留的螺栓孔位進(jìn)行螺栓連接，實(shí)現(xiàn)鉸接連接，能將活動(dòng)端溜槽拉起，溜槽長(zhǎng)度為5m，大于設(shè)定目標(biāo)4.5m，出土口與土斗間水平距離約4.2m，滿足側(cè)面出土距離要求。

3.2 溜槽的安裝固定

如圖6所示，側(cè)方出土溜槽需安放在臨時(shí)橋架出土口下方，將3m槽設(shè)置為固定端，固定在臨時(shí)橋架上，考慮溜槽的自重及碴土掉落的沖擊和重量，在臨時(shí)橋架下部?jī)芍戎虚g鐵板上焊接一道方鋼作為溜槽固定支點(diǎn)。固定端接臨時(shí)橋架出土口位置采用2mm厚鋼板及橡膠簾幕進(jìn)行密封連接，防止渣土傳輸至溜槽時(shí)四處飛濺，影響文明施工。

臨時(shí)橋架前端頂部橫梁中間焊接兩個(gè)吊鉤裝置，用于掛3T的手拉葫蘆，可拆裝活動(dòng)式2m槽與固定式3m槽采用螺栓連接，并將2m槽置于3m槽下方，采用螺栓連接，保證渣土不會(huì)外溢且兩米槽可以上下自由活動(dòng)。

在2m槽接土斗前端兩側(cè)設(shè)置一處吊裝孔并用葫蘆拉住，并將葫蘆固定在臨時(shí)臺(tái)車頂部橫梁提前制作的吊鉤裝置上，保證2m長(zhǎng)溜槽能夠向上用葫蘆提起。安裝完成后應(yīng)保證溜槽坡度在25°以上，確保碴土能夠自由滑落至土斗內(nèi)。

盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時(shí)，盾體后方連接橋及臨時(shí)橋架通過(guò)連接牽引裝置和鋪設(shè)軌道跟隨盾體的前移而緩慢前移，同時(shí)固定于臨時(shí)橋架側(cè)方的溜槽也隨之緩慢向前移動(dòng)。

溜槽固定端安裝牢靠，活動(dòng)端可利用手拉葫蘆人工拉起，溜槽與臨時(shí)橋架出土口完成封閉，渣土不會(huì)處飛濺。溜槽安放至土斗正上方，能夠保證渣土順利進(jìn)入土斗。經(jīng)測(cè)量溜槽坡度為32°，大于設(shè)定目標(biāo)值25°，滿足渣土自由滑落的坡度要求。溜槽固定于臨時(shí)橋架上，通過(guò)臨時(shí)橋架緩慢向前移動(dòng)。

3.3 納土與垂直運(yùn)輸

側(cè)方出土的納土裝置采用電機(jī)車大土斗，土斗寬1.5m，長(zhǎng)6.25m，高2m，將土斗放置于溜槽正下方的底板上，土斗容量17m3，每掘進(jìn)1環(huán)需出土5斗，較小土斗減少了盾構(gòu)機(jī)停機(jī)等待時(shí)間，同時(shí)采用大土斗減少垂直吊運(yùn)次數(shù)和時(shí)間，大大縮短掘進(jìn)時(shí)間。每環(huán)掘進(jìn)時(shí)可保持土斗位置不變，渣土通過(guò)螺旋機(jī)傳送到皮帶機(jī)上，在經(jīng)皮帶機(jī)輸送至臨時(shí)橋架出土口轉(zhuǎn)移至側(cè)方溜槽，最后通過(guò)側(cè)方溜槽進(jìn)入土斗。

每掘進(jìn)完1環(huán)后，可根據(jù)溜槽位置將土斗適當(dāng)向前移動(dòng)，移動(dòng)通過(guò)龍門(mén)吊吊起平移本工程采用的大土斗每斗可裝15m3渣土，每環(huán)只需吊運(yùn)5次，且不需要挪動(dòng)位置。采用大土斗較之小土斗每掘進(jìn)1環(huán)加快盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)間90分鐘，大大的提高工作效率，實(shí)際應(yīng)用圖示如圖7所示。

盾構(gòu)土斗裝滿后，人工將2m可拆裝組合式溜槽用葫蘆拉起，提供土斗垂直運(yùn)輸空間。盾構(gòu)渣土垂直運(yùn)輸采用地面已安裝的45t龍門(mén)吊進(jìn)行。側(cè)方出土垂直運(yùn)輸空間較正常出土空間狹小，因此，出土?xí)r嚴(yán)格將龍門(mén)吊起吊速度控制在10m/min以內(nèi)，且保證龍門(mén)吊不得四周晃動(dòng)。龍門(mén)吊提升至地面后緩慢移動(dòng)至臨時(shí)渣池正上方，再利用龍門(mén)吊翻斗勾進(jìn)行卸土，實(shí)際應(yīng)用圖示如圖8所示。

棄土斗卸完土后緩慢將土斗放置井底溜槽下方。龍門(mén)吊下井速度不得大于15m/min，且當(dāng)土斗移動(dòng)至距離溜槽頂部50cm～100cm，將龍門(mén)吊速度降至3～5m/min，防止速度過(guò)快而發(fā)生碰撞。當(dāng)土斗放置井底平穩(wěn)后，將拉起的活動(dòng)端溜槽下放，置于土斗上方繼續(xù)進(jìn)行出土作業(yè)。

采用龍門(mén)吊進(jìn)行渣土的垂直運(yùn)輸，能夠有效地控制起吊和下放速度，且在吊裝過(guò)程晃動(dòng)較小，即安全又高效，同時(shí)不需要其他輔助措施。每吊運(yùn)一次土，花費(fèi)時(shí)間約6min。

3.4 應(yīng)用效果

3.4.1 工期效果

本項(xiàng)目盾構(gòu)自2018年7月11日順利始發(fā)，至2018年7月30日結(jié)束分體始發(fā)掘進(jìn)。分體始發(fā)階段日掘進(jìn)進(jìn)尺4.0m，總耗時(shí)20天。盾構(gòu)分體始發(fā)將連接橋放置井內(nèi)并設(shè)計(jì)臨時(shí)橋架與其支撐連接，并將油脂泵、水玻璃、泡沫劑、皮帶機(jī)等置于其上，大大的減少了延長(zhǎng)管線的輸了，出土的時(shí)間。同時(shí)，通過(guò)采取側(cè)方出土的措施，較好地解決盾構(gòu)始發(fā)掘進(jìn)階段后方無(wú)出土空間的難題，加快了本項(xiàng)目整個(gè)盾構(gòu)分體始發(fā)的進(jìn)程，較以往常規(guī)的分體始發(fā)提前約10天完成，安全、高效、順利的完成短豎井土壓平衡盾構(gòu)分體始發(fā)的施工難題。

3.4.2 經(jīng)濟(jì)效果

短豎井土壓平衡盾構(gòu)分體始發(fā)側(cè)方出土施工技術(shù)在珠江三角洲水資源配置工程試驗(yàn)段項(xiàng)目的實(shí)踐應(yīng)用，使盾構(gòu)機(jī)快速、高效、安全的通過(guò)始發(fā)段隧洞掘進(jìn)，成功的解決了狹小空間盾構(gòu)渣土運(yùn)輸作業(yè)，保障了施工工期，節(jié)約了大量的工程成本，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，共節(jié)約成本22.3萬(wàn)元，減少了投資，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，詳見(jiàn)表1。

3.4.3 社會(huì)效果

通過(guò)本次活動(dòng)，解決了輸水隧洞短豎井分體始發(fā)出土施工難題，保障了工程施工進(jìn)度、效率、安全和環(huán)保。國(guó)家水利部、省水利廳、深圳水務(wù)局、粵海集團(tuán)等多家單位及各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)多次蒞臨現(xiàn)場(chǎng)檢查指導(dǎo)工作，本項(xiàng)目的研究應(yīng)用贏得了公司、業(yè)主、監(jiān)理的好評(píng)，為公司節(jié)約成本的同時(shí)提高了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。短豎井土壓平衡盾構(gòu)分體始發(fā)側(cè)方出土施工新技術(shù)在輸水隧洞中成功地應(yīng)用，有效地解決了水工隧洞受限空間下的盾構(gòu)分體始發(fā)施工難題，為土壓平衡盾構(gòu)施工技術(shù)在輸水隧洞的應(yīng)用提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

4? 結(jié)論

本文通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研、科學(xué)論證等方式詳細(xì)論述了短豎井分體始發(fā)側(cè)方出土施工方案的工序及特點(diǎn)，并及介紹了該方案在珠江三角洲水資源配置工程試驗(yàn)段項(xiàng)目的應(yīng)用技術(shù)細(xì)節(jié)和取得的效果，得到以下幾點(diǎn)主要結(jié)論：

①在短豎井分體始發(fā)施工中，側(cè)方出土相比于卷?yè)P(yáng)機(jī)出土和垂直皮帶機(jī)出土，具有安全、高效、環(huán)保、且經(jīng)濟(jì)效益較高的特點(diǎn)。

②溜槽出土裝置制造安裝成本低，占用空間小，對(duì)渣土垂直運(yùn)輸無(wú)影響，施工效果優(yōu)于側(cè)面皮帶機(jī)出土，溜槽宜采用兩節(jié)可拆裝的活動(dòng)式溜槽，安裝固定宜采用接土端固結(jié)，出土端活動(dòng)連接的方案。

③采用大土斗的納土方案方便施工，能更加有效地利用有效空間進(jìn)行其他施工工序作業(yè)，也使整個(gè)運(yùn)輸作業(yè)更加安全、高效，效果優(yōu)于小土斗方案。大土斗納土加龍門(mén)吊垂直運(yùn)輸?shù)膫?cè)方出土方案可保證側(cè)方出土的效果達(dá)到最佳。

④工程實(shí)踐證明，側(cè)方出土方案可在安全、高效的前提下，使分體始發(fā)提前約10天完成，并節(jié)約成本約22.3萬(wàn)元，可為土壓平衡盾構(gòu)施工技術(shù)在輸水隧洞的應(yīng)用提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

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