机械法联络通道施工控制浅析

机械法联络通道施工控制浅析

陈远德

广州轨道交通建设监理有限公司  广东广州 511400

摘要：联络通道为隧道双线之间应急、消防等功能下的连接通道。为应对软土地质条件地铁隧道联络通道施工风险，多地逐步探索和推广采用机械法在已建成地铁隧道内施工联络通道，保障和降低了地质风险和地表沉降塌陷的次生灾害；与矿山法开挖联络通道相比，机械法联络通道施工更安全、高效。本文结合广州地铁三号线东延段某区间隧道采用的机械法联络通道施工为例，简单分析下该工法的优缺点。

关键词：隧道；机械法；盾构；联络通道

1依托工程概况

广州地铁三号线东延段某区间为单圆盾构区间，区间起点里程为Y（Z）DK30+932.059，终点里程为Y（Z）DK33+741.820。区间左线长度为2806.215m，含短链3.546m，右线长度为2812.876m，含长链3.115m。区间隧道埋深约为13.3m～32.8m，主要穿越的地层有1-2素填土、2-1淤泥土、2-3淤泥质中粗砂、4N-2粉质粘土、4-2B淤泥质土、5H-2砂质黏性土、6H全风化花岗岩和7H强风化花岗岩。

番禺客运站～广州新城西站区间设置4座联络通道；其中4#联络通道中心里程为YDK33+145.000，埋深约24.70m，长度约37.70m，采用盾构法施工。

地质图

2设计方案研究

2.1总体方案设计

联络通道采用盾构法施工，总体设计方案为：

（1）对主隧道联络通道处管片进行钢砼特殊设计，并预留可切削部位，使其具备盾构法施工条件。

（2）采用套筒法进出洞，确保施工过程中洞门密封。

（3）直接通过掘进机切削管片混凝土完成出洞。

（4）通道衬砌为预制拼装式结构，按照工法可分为管节、管片两种形式。

（5）通道衬砌的首位处设计为钢结构，便于洞门接口施做。

（6）洞门接口为现浇结构。

（7）待撤离掘进机后，施做洞门接口，安装防火门。

2.2结构设计

2.2.1主隧道结构（洞门处）设计

联络通道处隧道管片考虑采用钢混结合特制管片, 联络通道掘进机掘进位置采用混凝土管片，其他部位采用钢管片，钢管片预留注浆孔，通过注浆对进出洞门处地层进行加固。联络通道处采用6块（3环）钢混特殊管片，环宽均为1500mm，按原有管片排版错缝拼装。

2.2.2小管片设计

（1）管片内径为2650mm，厚度为250mm，外径3150mm，满足防火通道要求；

（2）衬砌环间采用错缝拼装，环宽为0.55m ，楔形量16mm；

（3）衬砌环共分为5块，分别由1块封顶块F，2块邻接块块L1、L2，2块标准块B1、B2组成；

（4）拼装时封顶块搭接450mm径向推上后纵向插入；

（5）管片块与块间、环间均采用M24普通螺栓相连；

（6）进出洞处钢环为增设注浆孔管片。

3机械选型

掘进机由刀盘系统、主驱动系统、盾体系统、渣土输送系统、后配套系统、推进系统、管片拼装系统、泡沫系统、密封润滑系统、循环水系统、工业空气系统、注浆系统、液压系统、动力供电系统、PLC控制系统及数据采集、导向系统、消防系统、通讯照明与监视系统组成。本次采用的为土压盾构机，开挖直径3.29米。

4施工工艺技术

施工作业流程图

4.1洞圈清理接缝焊接

将主隧道管片始发及接收洞门处6块复合管片的钢结构部分焊接连为整体，采用跳焊法减少变形，分多层焊接，焊接厚度每层3～5mm。施工时需要搭设脚手架作为施工平台。

（1）焊接流程为：焊接→打磨→焊接→打磨，如此循环进行，每次焊接厚度不大于5mm，打磨深度不小于1mm；

（2）背面清根采用角磨机打磨，深度为3mm；

（3）需对钢管片接缝处进行焊缝制备及清理，采用碳弧气刨与角磨机打磨；

（4）焊前检查坡口，组装间缝是否符合要求，定位焊是否牢固，焊缝周围不得有油污、锈物。

4.2始发、接收洞门周边加固

盾构机始发、接收前首先对洞门环主隧洞6环混凝土管片洞门部位替换为钢环管片，钢环管片中间预留玻璃纤维筋混凝土洞门，盾构机通过套筒始发与接收，切削预留玻璃纤维筋混凝土洞门完成进洞与出洞。由于采用主线隧道内始发与接收，洞门部位已安装焊接加固钢管片且进行了壁后注浆，整体加固措施比较到位，土体及管片体系稳定。为防止进出洞阶段发生意外透水事件，结合地质资料及取芯结果考虑对始发、接收洞门部位施做止水注浆进行地层加固，以保证盾构机的安全、顺利进、退场。

4.3始发、接收参数

       联络通道始发和接收采用钢套筒密闭，切削管片及土体进行，相关参数严格按照预订的数值进行预控。始发及到达过程中，如发现参数异常，需根据情况停机核查，确保相关施工的顺利进行。

4.4渣土外运

由于盾构法联络通道施工的特殊性，无法使用常规出土方式出土，在施工时，联络通道内部渣土运输采用特制渣土斗放置于渣土小车上部用于接收螺机外排渣土，随后通过人力推车将渣土推至主隧道内，通过3#、4#台车上部单粱吊机转运至主隧道渣土车，再由主隧道渣土车外运，推进一环约产生4.68m3渣土。运至井口后由吊车吊出，将渣土存放于集土箱中，再统一安排土车出土。

4.5管片拼装

（1）管片拼装遵循“不碎、不裂、不偏、不浮、不沉、不渗”的六不原则，提前拟合出一条理论排版图，并制定相应的排版原则及纠编原则，指导后续管片拼装施工。

（2）衬砌环为全环共分为5块，错缝拼装、楔形量根据R=200m计算。混凝土强度等级C50，抗渗等级P10。本衬砌环由1块封顶块(F)，2块邻接块（L/1）、（L/2），2块标准块（B/1）、（B/2）构成。

（3）装配式钢筋混凝土衬砌环拼装时，封顶块先搭接450mm，径向推上，然后纵向插入。

（4）本衬砌环为通用衬砌环，楔形量根据R=200m计算，衬砌环间错缝拼装。

4.5安装管片注意事项

（1）严格进场管片的检查，有破损、裂缝的管片严禁使用。下井吊装管片和运送管片时应注意保护管片和止水条，以免损坏。

（2）止水条及衬垫粘贴前，应将管片进行彻底清洁，以确保其粘贴稳定牢固。施工现场管片堆放区应有防雨设施。

（3）管片安装前应对管片安装区进行清理，清除如污泥、污水，保证安装区及管片相接面的清洁。

（4）严禁非管片安装位置的推进油缸与管片安装位置的推进油缸同时收缩。

（5）管片安装时必须运用管片安装的微调装置将待装的管片与已安装管片块的内弧面纵面调整到平顺相接以减小错台。调整时动作要平稳，避免管片碰撞破损。

4.6姿态控制

由于隧道曲线和坡度变化以及操作等因素的影响，盾构推进会产生一定的偏差。当这种偏差超过一定限界时就会使隧道衬砌侵限、盾尾间隙变小使管片局部受力恶化，并造成地应力损失增大而使地表沉降加大，因此盾构施工中必须采取有效技术措施控制掘进方向，及时有效纠正掘进偏差。

4.7掘进接收

接收使用钢套筒进行。接收钢套筒长5105mm，内径3500mm，分四段，其中前端、加长环及后端为整体环，中间段分为上下两半圆。筒体材料用30mm厚的Q235钢板，每段筒体的外周焊接纵、环向筋板保证筒体刚度，筋板厚度20mm，高45mm，间隔约300×350mm，每段结合面均焊接法兰，法兰用30mm厚的Q235板，采用10.9级M20螺栓连接，中间加“○”形密封条。

4.8重难点分析

机械法联络通道施工中主要的重难点如下，在施工过程中要有针对性的预防、处理措施，保证掘进的顺利进行。

（1）始发轴线与钢套筒安装轴线偏差。

（2）始发轴线与钢套筒安装轴线偏差。

（3）始发过程中机械及套筒自转。

（4）掘进机栽头。

（5）螺旋机喷涌。

（6）始发套筒后端密封失效，拆除钢套筒水土流失。

（7）“上软下硬地层”掘进问题及防治。

5总结

地铁联络通道机械法施工技术对于地铁建设具有重要意义。通过机械法施工，可以提高施工效率和施工质量，减少对环境的影响。但该功法仍然存在着出土困难、掘进效率低下等诸多问题需改善，解决。相信在工程人的努力下，相关工法可以得到优化改进，有效应对复杂的工程，保证施工安全、高效，为地铁建设的顺利进行提供有力支撑。

参考文献

[1] 丁修恒.地铁区间联络通道盾构法修建关键技术[J].建筑施工，2019年，（4）：667-671.

[2] 桂焱平，胡辛泉，刘腾.地铁联络通道机械法施工技术[J].山西建筑，2020，（24）：78-80.