杜 彬

（中鐵三局集團(tuán)廣東建設(shè)工程有限公司，廣東 廣州 511493）

1 某隧道工程概況分析

某地鐵隧道工程在區(qū)間隧道施工中采用的是盾構(gòu)工法，其右線盾構(gòu)區(qū)間長度約為1720m，而左線盾構(gòu)區(qū)間長度則在1719m 左右。隧道斷面為馬蹄形。在區(qū)間隧道的掘進(jìn)施工中采用了兩臺(tái)直徑達(dá)到8630m 的超大直徑損后即進(jìn)行施工。同時(shí)，由于在該隧道工程的施工過程中，施工區(qū)域的地質(zhì)水文條件較為復(fù)雜，需要對(duì)局部開挖斷面進(jìn)行擴(kuò)大處理，因此在斷面擴(kuò)大部分采用了暗挖施工方式，暗挖段長度則在374m左右。因此，在采用超大直徑盾構(gòu)機(jī)完成了該工程的區(qū)間隧道掘進(jìn)施工后，需要通過空推方式通過暗挖段，以確保超大直徑盾構(gòu)機(jī)能夠達(dá)到二次始發(fā)位置，從而開展下一區(qū)間隧道的施工，或者進(jìn)行拆機(jī)吊裝作業(yè)[1]。因此，在該工程的施工中，超大直徑盾構(gòu)機(jī)的空推通過就成為關(guān)鍵性的施工技術(shù)環(huán)節(jié)。根據(jù)該隧道工程的施工要求，在區(qū)間右線暗挖隧道內(nèi)進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)的貫通接收作業(yè)，之后再以空推方式將盾構(gòu)機(jī)滑行前移約374m，使其到達(dá)指定端頭位置，以便將其拆解后吊出。而該工程的區(qū)間左線則需要增設(shè)吊裝井，并在盾構(gòu)井處完成盾構(gòu)機(jī)的接收貫通以及吊出作業(yè)。施工單位應(yīng)按照該隧道工程的施工要求，制定科學(xué)的空推通過施工技術(shù)方案。

2 該隧道工程中超大直徑盾構(gòu)機(jī)空推通過暗挖隧道施工技術(shù)分析

2.1 制定科學(xué)的施工技術(shù)方案

施工單位在該隧道工程的施工中應(yīng)結(jié)合暗挖隧洞礦山法施工特點(diǎn)，科學(xué)地制定超大直徑盾構(gòu)機(jī)空推通過的施工技術(shù)方案。目前，在超大直徑盾構(gòu)機(jī)空推通過暗挖隧道施工時(shí)，可以采用利用盾構(gòu)機(jī)本身的推力作用以及在隧道工程的導(dǎo)臺(tái)底部位置拼裝管片的方式來提供反力，以達(dá)到空推通過的目的[2]。但這種施工技術(shù)方式在通過較長的暗挖隧道時(shí)需要設(shè)置較多的管片，不僅加大了后續(xù)拆除管片的作業(yè)量，且管片在空推過程中還可能出現(xiàn)隆起等問題，給施工安全帶來一定的風(fēng)險(xiǎn)。也有部分隧道工程采用的是在導(dǎo)臺(tái)上設(shè)置滑槽，并在盾構(gòu)機(jī)上配置外部結(jié)構(gòu)或利用盾構(gòu)機(jī)體配置使其以空推滑移方式通過暗挖隧道段的施工技術(shù)方法，但該技術(shù)方案對(duì)土建施工要求較高，且存在較高的安全風(fēng)險(xiǎn)。

另外，通過設(shè)置夾軌器與盾構(gòu)機(jī)自身推力相結(jié)合的方式也可以實(shí)現(xiàn)空推，但該技術(shù)方法難以適應(yīng)超大直徑盾構(gòu)機(jī)的施工要求，且對(duì)夾軌器精度有很高的要求。該工程并不具備技術(shù)應(yīng)用條件。通過對(duì)該隧道工程現(xiàn)場施工實(shí)際情況的分析，采用反力牛腿以及外置液壓油缸相結(jié)合的技術(shù)工藝能夠基本滿足本次空推施工的要求，雖然需要設(shè)置導(dǎo)臺(tái)預(yù)埋件，且對(duì)預(yù)埋精度提出了較高的要求，但其在技術(shù)適應(yīng)性、安全性以及經(jīng)濟(jì)性等方面具備一定的優(yōu)勢(shì)。在對(duì)該施工技術(shù)方案進(jìn)行現(xiàn)場驗(yàn)證分析后發(fā)現(xiàn)，由于該施工技術(shù)對(duì)預(yù)埋質(zhì)量的要求過高，而施工實(shí)踐中很難達(dá)到其要求，導(dǎo)致預(yù)埋螺栓在受到反力作用影響時(shí)會(huì)出現(xiàn)斷裂等情況，影響空推效果和施工進(jìn)度。因此，施工單位對(duì)該技術(shù)方案進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化改進(jìn)，采用鉆芯與輔助推桿相結(jié)合的方式，配合盾構(gòu)機(jī)自身推力來實(shí)現(xiàn)空推通過。

在該施工技術(shù)方案中采用的是利用油缸反推橫梁的方法，也就是在與導(dǎo)臺(tái)對(duì)應(yīng)的盾尾后方盾體的8 號(hào)以及11 號(hào)推進(jìn)油缸處布設(shè)鉆孔，并將圓鋼牛腿插入，以提供反力。同時(shí)，將滑軌軌道設(shè)置于混凝土導(dǎo)臺(tái)上，從而利用兩組推進(jìn)油缸反推頂緊橫梁，這樣就可以與盾體的自身推力相配合，推動(dòng)盾體向前移動(dòng)。當(dāng)蹲起前移約2m 后，應(yīng)將推進(jìn)油缸收回，并應(yīng)將取下的反推橫梁以及反力圓鋼牛腿前置于下一個(gè)鉆孔處，以便再次進(jìn)行推移盾構(gòu)機(jī)。循環(huán)這一過程中，直至盾構(gòu)機(jī)空推至拆機(jī)平臺(tái)處。該技術(shù)方案經(jīng)過充分的論證分析后認(rèn)為能夠適應(yīng)施工現(xiàn)場的實(shí)際施工需要，且具有較高的可行性。

2.2 超大直徑盾構(gòu)機(jī)空推通過暗挖隧道施工技術(shù)工藝基本流程分析

在本次超大直徑盾構(gòu)機(jī)空推通過暗挖隧道施工時(shí)，施工單位應(yīng)首先完成導(dǎo)臺(tái)的施工，且應(yīng)做好反力支座以及滑軌的安裝，在滑軌上應(yīng)均勻涂抹潤滑油。之后盾構(gòu)機(jī)方盒步進(jìn)上導(dǎo)臺(tái)。施工單位應(yīng)注意檢查油缸的堵住推桿以及頂推橫梁、反力支座是否安裝就位，確認(rèn)無誤后即可開展空推作業(yè)?？胀剖┕r(shí)，施工單位應(yīng)鋪設(shè)好臺(tái)車軌道，并以2m 為一個(gè)循環(huán)進(jìn)尺，循環(huán)推移盾構(gòu)機(jī)，直至完成全部空推作業(yè)。

2.3 超大直徑盾構(gòu)機(jī)空推通過暗挖隧道施工技術(shù)要點(diǎn)分析

2.3.1 超大直徑盾構(gòu)機(jī)空推施工準(zhǔn)備技術(shù)要點(diǎn)

在本次超大直徑盾構(gòu)機(jī)空推通過暗挖隧道施工中，施工單位應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備工作。施工單位應(yīng)詳細(xì)勘測工程區(qū)域的地質(zhì)條件以及巖土體性質(zhì)特征，以便對(duì)施工技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，確保各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)的設(shè)置均能夠與現(xiàn)場實(shí)際情況相適應(yīng)。同時(shí)，由于超大直徑盾構(gòu)機(jī)在達(dá)到暗挖隧道段時(shí)可能會(huì)對(duì)隧道掌子面造成一定的擠壓破壞，因此在空推施工的準(zhǔn)備階段可以采取設(shè)置端頭墻的方式對(duì)盾構(gòu)隧道與暗挖隧洞的連接處進(jìn)行加固處理。施工單位可以采用注漿技術(shù)來加固連接部位的全斷面土體結(jié)構(gòu)，且可以設(shè)置密排鋼筋格柵或者雙向玻璃纖維筋等來進(jìn)一步提高全斷面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[3]。

另外，施工單位還應(yīng)采用混凝土噴射技術(shù)來進(jìn)行堵頭處理，且應(yīng)合理控制混凝土噴射厚度，從而確保端頭加固效果能夠達(dá)到施工要求。施工單位應(yīng)在超大直徑盾構(gòu)機(jī)貫通后注意檢查其上部洞門圈內(nèi)的整潔度，如后渣土以及松散混凝土塊殘留時(shí)，應(yīng)將其清理干凈。

此外，施工人員還應(yīng)做好渣土的清理工作，為超大盾構(gòu)機(jī)空推施工的順利進(jìn)行創(chuàng)造良好的前提條件。

2.3.2 超大直徑盾構(gòu)機(jī)空推導(dǎo)臺(tái)施工技術(shù)要點(diǎn)

導(dǎo)臺(tái)施工是保證超大直徑盾構(gòu)機(jī)順利通過暗挖隧道段的重要技術(shù)環(huán)節(jié)。在導(dǎo)臺(tái)施工中，施工單位采用分段澆筑混凝土的技術(shù)方法，且應(yīng)合理控制分段澆筑長度。通常一個(gè)分段長度不應(yīng)超過20m，以保證施工質(zhì)量。同時(shí)，施工單位在混凝土澆筑施工中采用鋼制模板，以更好地保證導(dǎo)臺(tái)澆筑質(zhì)量，且可以實(shí)現(xiàn)模板的循環(huán)利用。

2.3.3 超大直徑盾構(gòu)機(jī)空推施工管片拼裝技術(shù)要點(diǎn)

管片拼裝是超大直徑盾構(gòu)機(jī)空推施工中的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。施工人員在拼裝管片前應(yīng)注意檢查管片外觀是否完善，各配件是否齊備。螺旋連接是拼接管片時(shí)中的關(guān)鍵工序，施工人員應(yīng)按照從下到上的順序依次安裝連接。施工人員應(yīng)首先安裝底部標(biāo)準(zhǔn)塊以及其鄰接塊，且鄰接塊以及標(biāo)準(zhǔn)塊的安裝應(yīng)采用對(duì)稱安裝方式。當(dāng)完成下部的安裝后，才能安裝封頂塊。在對(duì)管片背后進(jìn)行回填施工時(shí)，通常需要先用豆粒石等進(jìn)行噴射處理，且應(yīng)做好同步以及二次注漿。如管片之間僅存在較小間距時(shí)，也可不進(jìn)行豆粒石的噴射。在注漿施工時(shí)，施工人員應(yīng)注意控制注漿量、注漿速度等技術(shù)參數(shù)，避免漿體出現(xiàn)外溢等現(xiàn)象。在管片拼裝施工中，施工單位應(yīng)加強(qiáng)對(duì)拼裝質(zhì)量的控制，以避免影響超大直徑盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)速度，或者導(dǎo)致暗挖隧道段出現(xiàn)滲漏等問題。施工人員應(yīng)嚴(yán)格控制管片之間的間距，且應(yīng)確保環(huán)評(píng)接口圓整光滑。連接管片時(shí)應(yīng)將其螺旋裝置擰緊，并要將緊線器同時(shí)拉緊。為確保管片拼裝牢固，避免管片出現(xiàn)位移等情況，施工人員還應(yīng)將木楔子設(shè)置于管片外側(cè)與基座之間的空隙處，對(duì)其進(jìn)行固定，從而提高其穩(wěn)定性[4]。

2.3.4 超大直徑盾構(gòu)機(jī)上導(dǎo)臺(tái)施工技術(shù)要點(diǎn)

當(dāng)超大直徑盾構(gòu)機(jī)主機(jī)上導(dǎo)臺(tái)時(shí)，施工人員應(yīng)準(zhǔn)確掌握導(dǎo)臺(tái)平臺(tái)和刀盤的位置關(guān)系，以便據(jù)此對(duì)推進(jìn)油缸行程進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，從而更好地控制超大直徑盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)方向和姿態(tài)。同時(shí)，施工人員應(yīng)復(fù)核超大直徑盾構(gòu)機(jī)的軸線是否與暗挖隧道軸線相一致，如二者存在誤差時(shí)則應(yīng)對(duì)推進(jìn)油缸與鉸接油缸之間的行程差加以調(diào)節(jié)。同時(shí)，施工人員應(yīng)將牛腿安裝于導(dǎo)臺(tái)上的鋼板預(yù)埋處，并要將拖車行走軌道安裝就位，為拖車的滑行以及牽引提供良好的作業(yè)調(diào)節(jié)。在安裝拖車軌道時(shí)，施工人員應(yīng)注意檢查其與導(dǎo)臺(tái)交接面之間是否有高差存在，且應(yīng)結(jié)合拖車輪高程以及水平位置來鋪設(shè)軌枕。鋪設(shè)軌枕時(shí)應(yīng)緩慢放坡，使其能夠處于導(dǎo)臺(tái)軌道平臺(tái)的指定位置。施工人員還應(yīng)在超大之間盾構(gòu)機(jī)的盾體上導(dǎo)臺(tái)前做好盾體和滑軌焊縫的打磨清理工作。在推進(jìn)超大直徑盾構(gòu)機(jī)時(shí)，施工單位應(yīng)指派專門的檢測人員配合盾構(gòu)機(jī)操作人員觀察控制盾構(gòu)機(jī)前移線路。監(jiān)測人員應(yīng)處于盾構(gòu)機(jī)刀盤前方，以便觀察盾構(gòu)機(jī)前移線路是否與導(dǎo)軌中心線或者導(dǎo)臺(tái)中線相一致，同時(shí)應(yīng)注意監(jiān)測前移過程中管片的受力情況。

2.3.5 超大直徑盾構(gòu)機(jī)空推施工盾構(gòu)機(jī)控制技術(shù)要點(diǎn)

當(dāng)超大直徑盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)至與暗挖隧道段相距約50m 位置時(shí)，施工人員應(yīng)利用VMT 等監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)，并測量校正其導(dǎo)向方向，以便及時(shí)對(duì)超大直徑盾構(gòu)機(jī)采取必要的糾偏控制措施，確保超大直徑盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)在垂直以及水平方向上的偏差值均控制在允許的范圍內(nèi)。當(dāng)超大直徑盾構(gòu)機(jī)空推達(dá)到堵頭墻處時(shí)即進(jìn)入暗挖隧道段。施工人員應(yīng)順導(dǎo)臺(tái)方向推進(jìn)盾構(gòu)機(jī)，且應(yīng)在推進(jìn)過程動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)各組推進(jìn)油缸行程，使油缸運(yùn)轉(zhuǎn)能夠與超大直徑盾構(gòu)機(jī)的運(yùn)行姿態(tài)相適應(yīng)。在超大直徑盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)過程中，其刀盤前往往會(huì)有豆粒石堆積，施工人員可以利用其對(duì)隧道與管片之間的見習(xí)進(jìn)行噴射回填，以加強(qiáng)對(duì)超大直徑盾構(gòu)機(jī)運(yùn)行軌跡的控制。當(dāng)超大直徑盾構(gòu)機(jī)的盾尾部分也進(jìn)入暗挖隧道內(nèi)時(shí)，施工人員應(yīng)繼續(xù)推進(jìn)盾構(gòu)機(jī)，直至盾尾刷的最后一排能夠嵌入洞門，且嵌入深度應(yīng)控制在約10cm，此時(shí)應(yīng)暫停推進(jìn)作業(yè)，并對(duì)洞門進(jìn)行封堵。洞門封堵應(yīng)采用注漿技術(shù)。施工人員應(yīng)合理控制注漿壓力以及注漿量，以提高封堵效果。當(dāng)洞門封堵施工完成后，方可繼續(xù)進(jìn)行超大直徑盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)作業(yè)，以促使盾尾與管片相分離。在超大直徑盾構(gòu)機(jī)空推通過暗挖隧道的過程中，施工單位應(yīng)加強(qiáng)對(duì)空推速度的控制，初始空推速度通常應(yīng)設(shè)定為10mm/min 左右，以確保超大直徑盾構(gòu)機(jī)能夠保持平衡，且能夠在運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)洞口巖土體的有效消減。

此外，施工單位還應(yīng)在空推時(shí)加強(qiáng)對(duì)出土量的控制，防止出土過多引起地面沉降等問題的出現(xiàn)，加大施工難度[5]。

當(dāng)超大直徑盾構(gòu)機(jī)的盾尾部分脫出洞門后，施工人員應(yīng)將反力支座安裝于預(yù)設(shè)鉆孔中，并要做好油缸輔助推桿等設(shè)備的安裝調(diào)試工作，以便與超大直徑盾構(gòu)機(jī)的自身推力作用相配合，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)的步進(jìn)推進(jìn)。當(dāng)超大直徑盾構(gòu)機(jī)進(jìn)至第二組預(yù)設(shè)鉆孔完全露出位置時(shí)，施工人員應(yīng)將推進(jìn)油缸千斤頂收回，并前移反推橫梁以及反力支座，以便繼續(xù)開展推進(jìn)作業(yè)。施工人員應(yīng)將2m 作為一個(gè)循環(huán)進(jìn)尺，重復(fù)上述施工工序，連續(xù)鋪設(shè)拖車軌道，以確保超大直徑盾構(gòu)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)滑行前移至指定端頭位置，為盾構(gòu)吊裝以及托架接收施工奠定良好的基礎(chǔ)。

2.4 該隧道工程超大直徑盾構(gòu)機(jī)空推技術(shù)應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

本次超大直徑盾構(gòu)機(jī)空推通過暗挖隧道施工中所采用的技術(shù)方法不僅極大地改進(jìn)了超大直徑盾構(gòu)機(jī)的空推通過效果，而且使施工效率得到了較大的提高，空推作業(yè)時(shí)間明顯縮短，加快了施工進(jìn)度，提前15d完成了超大直徑盾構(gòu)機(jī)空推通過暗挖隧道施工。同時(shí)，該施工技術(shù)方案也實(shí)現(xiàn)了對(duì)施工成本的有效控制，提高了項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性，為施工單位創(chuàng)造了更大的經(jīng)濟(jì)效益。

3 總結(jié)

應(yīng)用超大直徑盾構(gòu)機(jī)開展隧道工程的施工時(shí)，如需通過暗挖隧道，采用空推施工技術(shù)不僅操作相對(duì)簡單，能夠有效簡化施工過程，減小對(duì)隧道工程結(jié)構(gòu)的影響，而且可以有效提高施工效率，降低施工成本。因此，施工單位應(yīng)加強(qiáng)對(duì)空推技術(shù)的研究，不斷總結(jié)施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合超大直徑盾構(gòu)機(jī)特點(diǎn)以及隧道工程的實(shí)際情況，對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)和創(chuàng)新，以促進(jìn)我國盾構(gòu)施工技術(shù)水平的提升，從而為我國隧道工程建設(shè)的現(xiàn)代化發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。