浅谈土压平衡盾构空推过地铁 暗挖隧道施工技术

刘宝钟

342426198608014*** 上海 宝山 201900

摘要：本次主要是根据工程实例对土压平衡盾构空推过暗挖隧道施工技术进行探讨，提出了在盾构区间遇到特殊地质情况下，采用浅埋暗挖法+盾构空推施工的组合施工技术，并对施工工艺及施工关键点进行探讨，为后续类似工程施工提供经验参考。

关键词：盾构机 空推 暗挖隧道 施工技术

1概述

盾构法和浅埋暗挖法目前已广泛应用到地铁施工的建设中去，针对采取不同的地质条件选取不同的施工方法，往往因一条地铁线区间地质的复杂性，需要两种方式结合使用，在本次盾构区间实施中就碰到了地裂缝这样盾构施工难以独立处理的问题，为了确保施工的安全和工期要求，采用浅埋暗挖法+盾构空推施工的组合施工技术，并对关键施工工序进行探讨和施工关键控制点进行说明，为后续地铁盾构施工中遇到地裂缝等类似地质情况下选用、拟定何种施工方案提供经验参考。

2工程概况

本次介绍某地铁区间采用浅埋暗挖法+盾构空推施工的组合施工技术。盾构在A站南端头盾构始发井下井后向B站方向掘进，到达A~B暗挖段北端头，在暗挖段站内空推过暗挖隧道，由暗挖段南端头二次始发，到达B站北端头。

A站~B站：起点里程YDK25+559.301，终点里程YDK26+753.400，左线长1195.913m、右线长1195.066m。区间两头采用盾构法施工，长度约为1025.188m，隧道内净空φ5.4m，管片外径φ6.0m。区间地裂缝里程段（YDK26+040.056～YDK25+925.7329）采用浅埋暗挖法（初期支护+二次衬砌+防水层构成复合式衬砌）施工，长度约162.282m，隧道断面为9000*9220mm；空推段暗挖隧道长162.282m。

图1 A站~B站区间平面图

3、施工筹划

因盾构区间地质情况，选择盾构机为铁建重工公司设计和制造ZTE6250型土压平衡盾构机，主机长（含刀盘）约10m，前盾直径6.25m，刀盘直径6.28m，盾构机主机总重450T。因盾构区间有地裂缝穿过，优选地裂缝区段使用浅埋暗挖法施工，暗挖单线隧道净空较小宽为7.5m，高为7.65m。导台设计高度为680mm。隧道的净空满足暗挖隧道完成二次衬砌施工后，盾构机利用导台空推过暗挖隧道段。

4、工法原理

根据交通导行限制，首先完成地裂缝段竖井和联络通道施工，对地裂缝段采用浅埋暗挖法施工，完成暗挖段初期支护、防水层和二次衬砌等复合式衬砌；然后对盾构段与暗挖段分界端头墙进行处理，同时在已完暗挖段施工混凝土导台和轨道安装；最后在暗挖隧道北端头通过混凝土导台完成盾构机接收，并通过液压夹轨器千斤顶后方顶进完成盾构机整机在暗挖隧道段的空推步进，到达暗挖隧道南端头，安装反力架进行二次盾构始发。

5 盾构空推过暗挖隧道施工技术

5.1 盾构空推过暗挖隧道段施工流程

暗挖隧道内导台施工

盾构机主机轨道安装

盾构机步入导台

盾构机掘进

盾构机步进（10m）

反复循环

后配套台车推进

盾构及后配套空推通过暗挖隧道

盾构二次始发

安装反力架、负环

图2 盾构过暗挖隧道施工流程图

5.2 暗挖隧道内砼导台施工

5.2.1 暗挖隧道内砼导台施工

暗挖隧道二衬施工完毕及时进行砼导台施工。浇筑导台前应对暗挖隧道部分结构尺寸的边界条件进行实测（如：二衬侧墙边线、二衬仰拱底标高等），确保满足盾构在暗挖隧道内步进空间。YDK26+040.056～YDK25+877.774混凝土砼导台按照R=1200m的曲线进行浇筑，YDK25+925.7329～YDK25+877.774混凝土砼导台按直线段浇筑。为保证盾构机能顺利上接收混凝土导台，接收处导台做低20mm；为了确保盾构暗挖段二次顺利始发，始发位置导台做高20mm。在盾构机过站前，所有导台砼强度必须满足盾构接收步进等工作的要求。

5.2.2 横通道段处准备

暗挖段隧道预留了长5.4m米的横通道，盾构推进至此处前设置一组40b钢托架，钢托架横跨在二衬底板上，与导台持平，下部采用20b工字钢支撑，上部铺设轨道，焊接牢固，使盾构机安全顺利通过特殊变形缝。

5.2.3 特殊变形缝段准备

暗挖段隧道特殊变形缝处由于施工时间的原因，此处预留了长2.8米的凹槽，盾构推进至此处前设置一组40b钢托架，钢托架横跨在二衬底板上，与导台持平，下部采用20b工字钢支撑，上部铺设轨道，焊接牢固，使盾构机安全顺利通过特殊变形缝。

5.3盾构主机轨道安装

导台施工完成后，待砼强度达到设计强度的90%以上时，方可安装轨道，轨道为43Kg/m钢轨，轨道固定采用与预埋钢板焊接方式进行安装，预埋钢板间距1000mm,同时根据实际情况进行调整。通过焊接安装轨道压板将轨道固定在导台上，每组2块，轨道一侧一块安装。

5.4 盾构步入导台

暗挖段的准备工作完成后，根据刀盘与导向平台之间的关系，调整下部推进油缸的行程，使盾构姿态沿线路方向进行推进。空推时，推进速度不能过快，控制在10～20mm/min之间。盾构步进时，派专人在盾构机前方检查、监测盾构机步进情况，主要检查暗挖隧道的开挖是否有侵入盾构刀盘轮廓的暗挖隧道二衬结构存在、盾构前体下部与导台的结合情况等。盾构步进时，刀盘前方的监测人员与盾构主司机要紧密配合，使盾构机沿导台中心进行前移，也进一步保证盾构前移时管片的受力均匀。

5.5 盾构步进

5.5.1 盾构机下部反力支撑步进

盾构机采用液压夹轨器千斤顶进行步进，夹轨器千斤顶夹与步进轨道上，同时要保证轨道焊接牢固。每前进1.8m~2.0m移动夹轨器千斤顶继续步进。盾构步进时，速度不能过快，控制在10~20mm/min之间，盾构步进过程中，派专人在盾构机前方检查盾构机步进情况，并及时在步进轨道上涂抹黄油，以减小主机与轨道之间的摩擦力，刀盘前方的查看人员与液压千斤顶操作手紧密联系，出现异常立即停止推进，待修正纠偏后再行推进。

5.5.2 夹轨器千斤顶推力验算

盾构主机及后配套总重为450t，主机总重为T₁=220t螺旋输送机重19.5作用在盾体上重量T₂取10t，后配套总重T₂=230t。主机摩擦系数计算过程中使主机动作的最大静摩擦系数0.15，根据现场条件按μ₁按0.3计算。

由盾体的重量产生的摩擦力为：F_s1=μ₁*N=μ₁*（T₁+T₂）=69t;

后备套轮子是滚动，属于滚动摩擦，摩擦系数为0.1，在实际中轮子可能生锈，计算过程中取μ₂=0.2；

后备套的重量约为T₂=230t；

由后备套的重量产生的摩擦力为：F_s2=μ₂*N=μ₂* T₂=46t;

所以总摩擦力为：= F_s1+ F_s2=114t<200t

采用2个100t夹轨器千斤顶，故满足要求。

5.6后配套台车推进

盾体机每前移10m后，在导台上安装200mm高工字钢，中部安装一根纵向H型钢，整体形成一个“T”型支撑，提供台车过暗挖隧道铺设轨道的平台，支撑纵向间距为1.0m一组，同时铺设4条平行轨道，中间两条为电瓶车轨道，该轨道一直延伸到二次始发位置。盾构机在前进的同时，台车与电瓶车利用轨道跟

进。反复循环使盾构机整体一次通过暗挖段，到达二次始发位置。

5.7盾构二次始发贯入土体

盾构机步通过暗挖隧道段到达北端头墙前，停止推进。完成盾构机主机与后配套检修，安装始发托架和反力架，为二次始发做准备。

6施工注意要点

6.1隧道内盾构机接收

在盾构机到达矿山法隧道前25m施工时，随着刀盘前方土体逐渐减少，盾构机对前方土体及暗挖隧道段与盾构段接口位置的扰动也逐渐增加，设定合适的盾构掘进参数，是保证盾构顺利到达暗挖隧道段的关键。

6.2上坡顶进，施工风险高

盾构机在右线暗挖隧道内由大里程端向小里程端空推，暗挖隧道长163.248m，暗挖单线隧道净空较小宽为7.5m，高为7.65m，暗挖隧道是按13‰上坡过暗挖，盾构机穿越暗挖隧道通过施工砼导台进行空推,但由于提供的作业空间小，并且是上坡进行空推过暗挖，摩擦力大，需要的推力大，反力失稳，台车溜车等风险。在盾构机空推过暗挖隧道段，一定要做好监测，控制好顶进速度，上防溜措施。

6.3隧道内盾构机二次始发

隧道内二次始发，空间狭窄，安装始发托架和反力架在空间上不允许。为了达到在狭小空间盾构机二次始发的要求，始发托架利用混凝土导台替代，反力架选择基准钢环，固定在预埋在暗挖二衬的钢板上，以提供反力，准备就绪开始盾构二次始发。

7结论

地铁区间施工过程中，遇到地裂缝这种复杂地质情况，将大大增加了盾构施工的风险和施工工期。采用浅埋暗挖法+盾构空推法结合施工技术一方面大大缩短了施工工期，提升施工效益；另一面使盾构法隧道施工应用范围得到延伸，避免了盾构法在地裂缝特殊地质条件施工的限制。

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