既有線車站下方遠(yuǎn)離始發(fā)井盾構(gòu)始發(fā)關(guān)鍵技術(shù)

侯 杰

(中鐵七局集團(tuán)有限公司，河南 鄭州 450000)

1 概況

黃河迎賓館站為2號線與7號線換乘站，2號線黃河迎賓館站為兩層三跨，局部三層結(jié)構(gòu)，7號線黃河迎賓館站—英才街站區(qū)間始發(fā)洞門位于既有2號線二期黃河迎賓館站負(fù)三層換乘節(jié)點(diǎn)內(nèi)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)為1 000 mm厚地連墻。右線底板始發(fā)井凈空40.1 m×8.70 m，左線底板始發(fā)井凈空37 m×8.70 m，始發(fā)井底板比標(biāo)準(zhǔn)段底板低1.6 m。黃河迎賓館站南端盾構(gòu)始發(fā)位于直線段，線路縱坡坡度為2‰。

2 利用導(dǎo)臺始發(fā)盾構(gòu)機(jī)

經(jīng)過方案比選，決定使用導(dǎo)臺始發(fā)盾構(gòu)機(jī)。

始發(fā)導(dǎo)臺用于盾構(gòu)機(jī)始發(fā)時固定盾構(gòu)機(jī)方位、承載盾構(gòu)機(jī)的自重，以及調(diào)整盾構(gòu)機(jī)中心達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高；在負(fù)環(huán)管片拆除前，始發(fā)導(dǎo)臺還起著固定負(fù)環(huán)管片的作用。

3 導(dǎo)臺設(shè)計(jì)

導(dǎo)臺施工采用C40鋼筋混凝土，導(dǎo)臺與盾構(gòu)機(jī)導(dǎo)軌間預(yù)埋250 mm×100 mm×10 mm小鋼板，小鋼板間距為400 mm，在預(yù)埋的鋼板上固定43#鋼軌作為盾構(gòu)機(jī)通過始發(fā)井的導(dǎo)軌。盾構(gòu)機(jī)采用拼裝整環(huán)管片的形式通過，管片脫出盾尾后與導(dǎo)軌之間空隙采用木楔塊楔緊。

4 導(dǎo)臺施工方法

4.1 施工流程

軌道基礎(chǔ)施工流程為：人工清理結(jié)構(gòu)底板—結(jié)構(gòu)底板植筋—鋼筋綁扎—預(yù)埋件安裝(預(yù)埋件施工前加工完成)—安裝模板—澆筑砼—砼結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)—人工拆除模板。

4.2 結(jié)構(gòu)底板植筋

工藝流程：定位—鉆孔—清孔—錨固膠配制—植筋—固化、保護(hù)—檢驗(yàn)。

材料準(zhǔn)備：按圖紙鋼筋直徑、型號要求加工好植筋原材，長度為1 170 mm。

放線：根據(jù)始發(fā)導(dǎo)臺圖紙尺寸和現(xiàn)場標(biāo)高位置線用粉筆準(zhǔn)確劃出植筋位置。若基材上存在受力鋼筋，鉆孔位置可適當(dāng)調(diào)整。

鉆孔：植筋鋼筋的鉆孔直徑為22 mm、深度為300 mm。

清孔：鉆孔完畢，檢查孔深、孔徑合格后將孔內(nèi)粉塵用吹風(fēng)機(jī)吹出，應(yīng)反復(fù)進(jìn)行3～5次，直至孔內(nèi)無灰塵碎屑，若有廢孔，清凈后用植筋膠填實(shí)。

4.3 鋼筋工程

在植筋完成后，綁扎鋼筋；預(yù)埋件焊接在主筋上，預(yù)埋件高差不大于5 mm。

鋼筋綁扎好后及時立模，模板支撐需牢固，無變形、接縫內(nèi)外平順，模板縫需進(jìn)行封堵，并對其平面進(jìn)行檢查，合格后方能澆筑砼。

4.4 混凝土澆筑

澆筑混凝土采用商品砼C40，人工振搗，振搗間距為30～40 cm。振搗的效果以砼表面無氣泡冒出為宜。

5 導(dǎo)臺施工要點(diǎn)

導(dǎo)臺施工中要注意幾個方面。①導(dǎo)臺及導(dǎo)軌嚴(yán)格控制標(biāo)高，根據(jù)洞門實(shí)際標(biāo)高對導(dǎo)臺標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整。②鋼導(dǎo)軌定位要準(zhǔn)確，導(dǎo)軌頂面要平順。③砼導(dǎo)臺施工時一定要保證澆筑混凝土?xí)r模板的穩(wěn)定性。導(dǎo)臺頂面及斜面混凝土要平整順直，不得有鋼筋頭等突出物，如果在拆模時發(fā)現(xiàn)導(dǎo)臺不夠平整，則必須進(jìn)行修整(打磨處理)以到達(dá)設(shè)計(jì)要求。④為防止盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出洞時出現(xiàn)“磕頭”現(xiàn)象，盾構(gòu)機(jī)始發(fā)時導(dǎo)臺及導(dǎo)軌標(biāo)高比理論值提高20 mm，過度段5 m，每米抬高4 mm。⑤軌道底面及預(yù)埋鋼板與水平面夾角為25°，施工過程中要精確控制，預(yù)埋鋼板定位要精準(zhǔn)，焊接牢固。⑥導(dǎo)臺要盡早澆筑，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，保證齡期。⑦導(dǎo)臺鋼軌使用短鋼軌，便于現(xiàn)場安裝調(diào)整。

6 反力架的安裝、調(diào)整和固定

6.1 確定反力架位置

黃河迎賓館站—英才街站區(qū)間右線端頭井長度為37.075 m，左線端頭井長度為40.127 m，結(jié)合吊裝井口的具體位置，對反力架位置進(jìn)行調(diào)整，計(jì)劃管片排版方案如下。由于始發(fā)后需要下穿既有2號線車站，計(jì)劃滿環(huán)空推通過。右線負(fù)環(huán)按照21環(huán)考慮，盾構(gòu)機(jī)就位后前端距離端墻1.2 m作為洞門鑿除安全通道；右線反力架后支撐長度為37.075-21×1.5-1(反力架寬度)+0.6(管片進(jìn)入洞門環(huán)長度)=5.175(m)。

左線負(fù)環(huán)按照22環(huán)考慮，盾構(gòu)機(jī)就位后前端距離端墻1.2 m作為洞門鑿除安全通道，盾尾距離反力架約0.5 m；反力架后支撐長度為40.127-22×1.5-1(反力架除去基準(zhǔn)環(huán)的寬度)+0.6(管片進(jìn)入洞門環(huán)長度)=6.727(m)。

6.2 吊裝反力架

盾構(gòu)機(jī)的主機(jī)在托架上安裝好后，將反力架由下至上分別吊入井下進(jìn)行組裝。

第一步：反力架下井前先對反力架安放位置進(jìn)行放樣，并根據(jù)盾構(gòu)機(jī)實(shí)際標(biāo)高及始發(fā)井底板實(shí)際標(biāo)高計(jì)算反力架立柱底部需要加墊的高度。第二步：先將反力架的下橫梁吊到井下，進(jìn)行拼裝，再將兩側(cè)立柱和上部橫梁吊入與下部橫梁組裝在一起。第三步：根據(jù)測量的結(jié)果對反力架水平方向、標(biāo)高以及垂直度進(jìn)行調(diào)整，使反力架中心線與隧道的軸線一致，并報監(jiān)理單位進(jìn)行驗(yàn)收。第四步：對反力架進(jìn)行焊接加固。

6.3 反力架調(diào)整和加固

首先在車站底板植筋，然后將帶孔的鋼板與植好的筋焊接固定，預(yù)埋鋼板用來焊接反力架支腿，將反力架與始發(fā)井底板連接在一起。

反力架與盾構(gòu)始發(fā)井主體結(jié)構(gòu)之間有一段距離，為確保盾構(gòu)掘進(jìn)過程中反力架的穩(wěn)定，反力架后方設(shè)置支撐，左右各2個斜撐，上下各4個水平支撐，由于始發(fā)階段，盾構(gòu)機(jī)主要使用下部油缸千斤頂，下部支撐在混凝土梁上。另外2根工字鋼一段撐于反力架下橫梁上，另一端撐于底板始發(fā)井井壁。工字鋼斜撐支撐角度為45°，一端撐于反力架上，另一端撐于始發(fā)井底板梁上，斜撐兩端均滿焊加固；上部支撐位4根工字鋼撐于車站負(fù)二層板上。直撐、斜撐采用的工字鋼型號均為雙拼45C。另外由于反力架上橫梁與中板有約1.1 m的高差，對反力架上橫梁支撐采用雙拼45C工字鋼焊成7字形支撐，一端焊接于反力架橫梁頂面，一端撐于中板吊裝井邊緣，進(jìn)一步增強(qiáng)反力架的穩(wěn)定性。

7 負(fù)環(huán)安裝與加固

7.1 負(fù)環(huán)安裝

在始發(fā)初期，盾構(gòu)機(jī)依靠負(fù)環(huán)管片傳遞反力進(jìn)行掘進(jìn)，本工程盾構(gòu)始發(fā)左線安裝22環(huán)負(fù)環(huán)管片，右線安裝21環(huán)負(fù)環(huán)管片，以滿足盾構(gòu)始發(fā)要求，僅以區(qū)間左線為例對負(fù)環(huán)安裝及加固進(jìn)行描述。

為控制負(fù)環(huán)與盾尾之間的間隙，負(fù)環(huán)安裝管片前，在盾尾內(nèi)下部安設(shè)4～6根厚度約80 mm，寬度50 mm，長度1 500 mm的硬質(zhì)方鋼(或角鐵夾方木)，等待盾構(gòu)機(jī)完全進(jìn)入洞內(nèi)，洞口開始進(jìn)行同步注漿時，將方鋼拆除。

為保證負(fù)環(huán)拆除安全，-22環(huán)K塊拼裝12點(diǎn)位；鄰接塊B1和B2的安裝：鄰接塊安裝時，與標(biāo)準(zhǔn)塊靠近一端用螺栓連接，另外一端用在盾尾內(nèi)壁上加焊接數(shù)個L型掛鉤暫時固定；為“托”住鄰接塊與K塊鄰接的一端，同時便于K塊插入，L型掛鉤可焊接在管片縱向的前、后方。掛鉤采用15 mm厚鋼板，務(wù)必焊接牢靠以確保安全，待封頂塊縱向推插到位螺栓緊固后，割去L型掛鉤，整體將-22環(huán)推出后連接于反力架。

7.2 負(fù)環(huán)加固

支墊負(fù)環(huán)管片：在拼裝好第二環(huán)負(fù)環(huán)管片后，讓盾構(gòu)機(jī)繼續(xù)向前掘進(jìn)，使第一環(huán)負(fù)環(huán)管片脫出盾尾，將150 mm×150 mm×400 mm的三角木楔楔進(jìn)負(fù)環(huán)與托架軌道之間的空隙內(nèi)，左右兩側(cè)各楔兩個木楔。

緊固鋼絲繩：用兩根長17 m，φ 12 mm的鋼絲繩繞過負(fù)環(huán)管片頂部，將繩頭分別留在托架左右兩側(cè)，每個繩頭上穿上緊線器，將緊線器的另一端掛在托架的吊耳上，旋轉(zhuǎn)緊線器，將鋼絲繩拉緊。在負(fù)環(huán)頂部使用型鋼支撐在負(fù)二層板，兩側(cè)安裝20H型鋼支撐負(fù)環(huán)管片。經(jīng)過以上的現(xiàn)場準(zhǔn)備，盾構(gòu)機(jī)成功始發(fā)對黃河迎賓館站—英才街站盾構(gòu)區(qū)間開始掘進(jìn)施工。

8 結(jié)語

本工程成功地利用導(dǎo)臺遠(yuǎn)距離始發(fā)了盾構(gòu)機(jī)，解決了盾構(gòu)機(jī)始發(fā)下穿既有運(yùn)營地鐵車站的難題，為有類似工況的盾構(gòu)機(jī)始發(fā)提供了寶貴的施工經(jīng)驗(yàn)。