西安盾構分體始發(fā)總體方案比選

1、西安盾構分體始發(fā)總體方案比選 摘 要：西安地鐵一號線二期盾構區(qū)間工程盾構始發(fā)由于受施工場地限制無法按正常整體始發(fā)施工，選擇合適的始發(fā)施工方案是盾構施工成敗的關鍵，因此分體始發(fā)必須根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況選擇最佳的分體始發(fā)工藝最合理的始發(fā)布置，結合本工程特點對該項目工程始發(fā)方案進行綜合分析，并提出建議推薦。 關鍵詞：盾構區(qū)間；分體始發(fā)；方案比選 1 概述 西安市地鐵一號線二期工程（張家村后衛(wèi)寨段）施工總承包項目工程范圍內(nèi)張家村站后衛(wèi)寨站區(qū)間隧道設計里程為：右線：YDK5+0.88461YDK6+447.161，長1358.700m；左線ZDK5+0.88461ZDK6+430.986，長1346.3

2、19m（長鏈3.794m）。區(qū)間最大縱坡28，最小縱坡2，洞頂覆土1020.3m。區(qū)間在里程YCK5+031.708YCK5+063.730段設置暗挖區(qū)間，長32.022m，在里程YCK5+073.503設置區(qū)間風井（兼盾構接受井），長19.6m，采用明挖法施工；區(qū)間里程在YCK5+093.330YCK6+451.589段設置盾構區(qū)間，長1358.259m。在里程在YCK6+459.439與 ZCK6+441.675處，設置盾構始發(fā)井（同時兼盾構井后衛(wèi)寨站暗挖區(qū)間施工豎井），長15.7m，采用明挖法施工。 該段區(qū)間圍巖主要為密實狀態(tài)的中粗砂，靠近車站局部為黃土狀土和細砂，地下水潛水位埋深22.

3、726.5m（11月份始發(fā)井實測水位埋深為26.3m），軌面埋深14.321.3m（始發(fā)井拱頂埋深為10.8m），圍巖分級按級考慮。本區(qū)間地下水位總體流向自西向東。一般79月份水位埋深最大，為低水位期，12月到次年的2月份為高水位期，水位埋深最小。本區(qū)段黏性土的滲透系數(shù)采用38m/d，砂類土的滲透系數(shù)采用2535m/d，綜合滲透系數(shù)選用1530m/d。 2 盾構始發(fā)方案比選 分體方案1：將盾構主機放置在始發(fā)井內(nèi)，連接橋及15臺車放置在地表，暗挖隧道與盾構掘進同時進行。 此方案優(yōu)點：可以提前4個月進行始發(fā)。 此方案缺點：目前的地表場地很難布置后配套設備，且暗挖隧道與盾構同時施工產(chǎn)生干擾；暗挖隧道

4、完成前采用11.57.5m的始發(fā)井出土及運輸管片、材料，施工效率很低；同步注漿管路過長，會影響注漿壓力并容易堵管；需延伸的盾構機的管路較長。 分體方案2：待暗挖隧道二襯結構完成后，將盾構主機放置在始發(fā)井內(nèi)，連接橋及15臺車放置在暗挖隧道范圍內(nèi)。始發(fā)負環(huán)按6環(huán)（1.5m寬）整環(huán)布置，后面放置反力架。 此方案優(yōu)點：不需占用地表施工場地放置后配套臺車；負環(huán)整環(huán)拼裝可以控制好管片拼裝質(zhì)量；需延伸的盾構機的管路相對方案1較短。 此方案缺點：始發(fā)井內(nèi)反力架尾部距盾構吊裝孔邊線只有1.6m的空間，上下管片困難，80m始發(fā)階段只能用小斗出土，工效低。 分體方案3：待暗挖隧道二襯結構完成后，將盾構主機放置在始發(fā)

5、井內(nèi)，連接橋及15臺車放置在暗挖隧道范圍內(nèi)。始發(fā)負環(huán)按7環(huán)（1.5m寬）半環(huán)布置，后面放置半環(huán)的反力架（或管片直接通過鋼負環(huán)連接到墻體）。 管路連接方面，第1階段（吊裝準備）先將連接橋及15號臺車放置在暗挖隧道的最尾部，將盾構主機放置在始發(fā)井內(nèi)；主機與臺車之間除直線連接管線長度外，另外通過彎曲及懸掛等手段配置21m左右長的富余管路長度；第2階段（待盾構掘進至13環(huán)左右時，整環(huán)的管片中可以包含連接橋及1號臺車時）停機將連接橋及1號臺車與主機相連，25號臺車放置在暗挖隧道的最尾部，1、2號臺車間預留17m左右的直線長度外的富余長度；第3階段（待盾構掘進至46環(huán)左右時，整環(huán)的管片中可以包含整體盾構機

6、）停機將1號臺車與2、3、4、5號臺車全部相連，完成始發(fā)掘進。 此方案優(yōu)點：不需占用地表施工場地放置后配套臺車；80m始發(fā)階段基本都能用16m3的大斗出土，始發(fā)時間縮短；通過充分利用后面75m長的暗挖隧道長度，減小彎曲管線的長度及難度；隧道全過程的掘進過程中不需要拆除負環(huán)及反力架，節(jié)省了工序轉(zhuǎn)換的時間；需延伸的盾構機的管路相對方案1較短，與方案2差不多。 此方案缺點：半環(huán)拼裝不易控制好管片拼裝質(zhì)量，在安裝整環(huán)負環(huán)前需小推力掘進；同時還需增加1環(huán)負環(huán)。 分體方案4： 基本思路與方案3一致，只是管路連接方面，將連接的管路相對盾構主機往反向延長35m左右，即將臺車與主機的富余管線長度拉大至70m，這

7、樣臺車不動，只通過釋放彎曲的管線即可實現(xiàn)從始發(fā)開始至始發(fā)段80m完成均不需要中途停機續(xù)接管線。 此方案優(yōu)點：同方案4的優(yōu)點。 此方案缺點：除有方案3的缺點外，最大的弊端是同步注漿管路過長，會影響注漿壓力并容易堵管；盾構僅有主機在洞內(nèi)掘進，無法利用連接橋進行管片的運輸，操作司機在后方暗挖隧道也無法直接觀察到前方的出土情況；同時管線的180度向后的“U”型彎可能很難實現(xiàn)。 分體方案5： 待暗挖隧道二襯結構完成后，將盾構機整機連接，負環(huán)及反力架仍按方案3的半環(huán)布置方式。盾構機的所有臺車在通過半環(huán)上下材料的通道時，把后配套臺車頂部的所有部件（管路及皮帶等）全部拆除，以滿足始發(fā)井出土及材料上下的要求；管

8、路改移至臺車兩側(cè)。碰到連接臺車兩側(cè)的橫向鋼構件時，還需要臨時拆除此構件并用其他的橫向鋼構件在其他部位進行臨時連接以確保臺車兩側(cè)的連接。 此方案優(yōu)點：可以進行整體始發(fā)，加快盾構進度；減少管路連接的工作量及材料數(shù)量（原有的鋼性管路可以利用上，安裝在側(cè)面）。 此方案缺點：除有方案3的缺點外，連接橋及后配套臺車能否實現(xiàn)頂部構件全部拆除的問題需要設備專業(yè)方面的人員確定。即使能夠做到這一點，對臺車的整體拆卸及組裝工作量都會較大。同時在后配套臺車范圍內(nèi)進行出土及材料上下倒運可能會出現(xiàn)意外情況對設備造成污染或損壞。 綜上4個分體方案及1個整體始發(fā)方案，經(jīng)我項目部與我公司盾構事業(yè)部討論傾向選擇分體方案3，并征得

9、我公司同意此方案施工。 3 工程實施方案 本工程盾構隧道首先由盾構區(qū)間左線在后衛(wèi)寨站盾構井分體始發(fā)，施工時采用一臺中鐵裝備制造，型號CTE6250盾構機。盾構從后衛(wèi)寨站左線暗挖區(qū)間西面盾構井始發(fā)掘進，始發(fā)前需完成對洞門土體加固，洞門鑿除，密封裝置的安裝等。掘進到達張家村站前，需完成對到達洞門的洞門土體加固，洞門鑿除，密封裝置的安裝等。到達張家村站左線風井后進行盾構機吊出，二次始發(fā)進行后衛(wèi)寨站至張家村站右線施工，最終到達張家村站右線風井后進吊出。 根據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇方案3的施工流程。 3.1 半環(huán)分體始發(fā)工藝流程 半環(huán)分體始發(fā)分三個階段實現(xiàn)，工藝流程如圖1。 3.2 半環(huán)分體始發(fā)施工方法 本區(qū)

10、間盾構始發(fā)通過-7至-3環(huán)（5*1.5=7.5m）半環(huán)安裝，-2環(huán)增加上半環(huán)反力架支撐來實現(xiàn)半環(huán)始發(fā)；通過盾構機與1#拖車分離、延長管線，1#拖車與后續(xù)拖車分離、延長管線來實現(xiàn)分體始發(fā)。盾構主機與1#拖車間管線總延長29m；1#拖車與2#拖車間管線總延長55.5m。 3.2.1 第一階段施工 盾構分體方式。盾構機與連接橋及后續(xù)拖車分離，管線延長。盾構機單獨掘進，后續(xù)拖車在反向隧道內(nèi)。盾構主機與1#拖車間管線總延長29m，盾構掘進24m，拼裝13環(huán)管片。 洞內(nèi)運輸。 列車編組：采用1組列車（電瓶車+管片車）。 渣土運輸：土斗置于管片車上運土。采用自制土斗直接在螺旋機下接土，初始掘進采用5.2m3

11、小土斗，掘進3m后改用8.4m3大土斗。盾構掘進每環(huán)出碴量：Q=R2L=3.1421.51.2=56m3。 管片運輸：待每環(huán)出土完畢后，用管片車運輸2次管片，通過卷揚機或葫蘆將管片放至拼裝機下方。 砂漿運輸：砂漿泵通過軟管泵送至暗挖隧道內(nèi)1#臺車上。 延長管線保護。延長管線按類別捆綁，并在隧道內(nèi)設置滾筒，以利于管線拖動。最前端管線捆綁并采用5T手拉葫蘆固定于盾構機上。 3.2.2 第二階段施工 盾構分體方式。盾構機與連接橋及1#拖車連接，1#脫出上安裝皮帶機。1#脫出與后續(xù)拖車分離，延長管線，后續(xù)拖車在反向隧道內(nèi)。1#與2#拖車間管線總延長55.5m，盾構掘進至完成46環(huán)管片拼裝。 洞內(nèi)運輸。采用1節(jié)管片車+1節(jié)砂漿車+1節(jié)16m3渣土車。每環(huán)掘進須進行4次運輸。 3.2.3 第三階段施工 盾構整體掘進。掘進