地下综合管廊盾构法施工技术研究

导语：地下综合管廊盾构法施工技术研究一文来源于网友上传，不代表本站观点，若需要原创文章可咨询客服老师，欢迎参考。

摘要:以沈阳综合管廊项目为工程背景，分析综合管廊盾构法施工存在的老城区盾构机始发、盾构机过节点井、锚索施工区、富水地层小半径掘进、盾构和节点井的施工顺序等技术难题，提出盾构分体始发、空推过节点井、锚索处理、小半径掘进、先盾后井等施工技术，为施工的顺利进行提供保障。

关键词:综合管廊，盾构法，施工技术

1概述

近年来，国内的大部分城市普遍存在因各种市政管线的维修和改迁，重复开挖城市道路而形成的“道路拉链”现象，造成经济和人力的浪费，为此的道路施工更是造成交通堵塞、居民出行不便的原因之一［1-3］。管廊的建造有效的解决了城市高速发展而造成的“道路拉链”及“蛛网式”架空线等问题。目前，综合管廊的建造有明挖法施工和暗挖法施工两大类，暗挖法施工以顶管和盾构为主［4-6］。本文以沈阳综合管廊项目为工程背景，分析综合管廊盾构法施工中存在的技术难题，提出盾构分体始发、空推过节点井、锚索处理、小半径掘进、先盾后井等施工技术，为施工的顺利进行提供保障。

2工程概况

沈阳市地下综合管廊(南运河段)PPP项目是首个在旧城区建造的盾构管廊，全长约12．8km，管廊结构为内直径D=5．4m的盾构隧道。本工程划分为7个盾构区段，共设29个节点井，其中7个盾构井，22个工艺井。经地质勘探，盾构区间地层主要由第四系全新统和上更新统黏性土、砂类土及碎石类土组成。盾构区间隧道施工范围内所处地层主要由圆砾层、砾砂层及粉细砂层组成，地质软硬不均。地下水为第四系松散岩类孔隙潜水。潜水主要赋存在第四系全新统冲积、冲洪积及第四系上更新统冲洪积地层中，是影响地下管廊盾构施工的主要地下水。

3盾构管廊施工难点分析

1)老城区的盾构机始发。本管廊工程经过的地区为城市的已有建筑物区，沿线施工条件极为复杂，场地狭窄，盾构始发竖井纵向长度约50m，本工程采用的土压平衡式盾构机由6节后配套台车组成，总长约80m，始发竖井不能满足盾构整体始发要求。而且缺少掘进参数试验条件，使始发期间的施工控制难度增加，国内类似条件下施工的情况较为少见。2)盾构机高效过节点井。综合管廊沿线设置节点井较多，导致盾构施工需进行多次接收及始发工作，明显的加大了盾构施工风险，且对于施工进度影响较大。盾构过节点井，需多次穿越加固区及磨围护结构桩，对刀具配置要求高。盾构区间大部分节点井先施作并封顶，盾构在封闭节点井空推通过，过节点井管片拆除难度大。部分节点井位于曲线段，盾构在导台空推过节井二次始发姿态难以控制。3)盾构过锚索施工区。运用盾构法修建综合管廊将不可避免地下穿、侧穿大型建筑物。而北方地区的房建工程基坑支护设计大多采用桩锚形式，由于规划的地域差、时间的不同原因，其设计未考虑到锚索与新建管廊工程的关系。加上城市建筑物密集，部分管廊区间不可避免地穿越既有锚索区域，给盾构施工带来了诸多不利。盾构刀盘被锚索缠绕，使盾构无法正常施工，增大了施工风险;若锚索数量众多，则要多次开仓取出缠绕的锚索，大大增加了施工成本和施工风险。4)富水砾砂地层盾构小半径掘进施工。盾构区间左线于里程左K0+346．6～左K0+638．2盾构以305m小半径曲线过河段施工。过河段施工时地下水位高，砾砂层粗骨料直径大且数量多，砾砂层地层结构松散，砾石含量高，地层自稳性差，地下水丰富。盾构刀盘、刀具及螺旋输送机磨损严重，出渣控制难度大，地表沉降控制难度大。小曲率半径的盾构施工为了使隧道轴线与设计轴线相吻合，盾构掘进过程中需要进行连续纠偏。曲线半径越小，越难拟合，掘进轴线控制比较困难。常见隧道轴线偏离、管片错台和崩裂、管片上浮和扭转、渗漏水等质量问题。5)盾构和节点井的施工顺序。在城市地下综合管廊施工过程中，多数沿市政道路敷设，节点井占用马路及路旁绿化带，施工场地范围内市政管线众多，交通导改、管线迁改、树木改移难度大，时间长，影响节点井基坑与主体结构施工进展。由于节点井处交通繁忙的道路，而基坑施工同时又不能阻断交通，井位地面管线极其复杂，前期改移工作难度很大，严重制约着区间盾构施工。若按传统工序等节点井施工完成后再进行盾构隧道施工，整个工程将无法在约定工期内完成。

4地下综合管廊盾构法施工措施

1)已建城区的盾构机分体始发技术。由于场地条件的限制，盾构机不能整体从节点井始发，所以采用盾构分体始发技术，即盾体和部分后配套设施分离，盾体掘进后达到一定的长度，后配套实施全部下井，再以整体始发的模式进行掘进施工。通过分体始发设备改造及经济性分析、分体始发掘进参数的控制，高效的解决了盾构分体始发的施工技术，如图2所示。针对节点井多、管片拆除困难等问题，采取盾构空推过节点井，钢导台接收盾构机，全拼混凝土管片中增加钢管片，便于盾构过节点井后快速拆除井内混凝土管片。导台采用H400×400型钢加工，钢管片采用H175×175型钢和20mm厚Q235B钢板焊接而成，钢管片拆除后可重复使用。图3为盾构过点井型钢管片结构图。3)盾构过锚索施工区施工技术。针对盾构管廊区间和锚索的冲突，提出开挖竖井加横通道作业面矿山法施工，采用洞内张拉法、钻进套取法拔除锚索的方法。即先开挖竖井作为下一步施工的通道。然后，在竖井开挖到设计位置后进行封底，沿与盾构中心平行的方向向一侧进行开挖横通道，开挖长度约30m。横通道贯通后进行锚索的拔除。最后，锚索拔除完成后对横通道及竖井进行密实回填。锚索拔出后盾构机通过，该技术保证盾构的顺利掘进。4)富水砾砂地层盾构小半径掘进施工技术。根据富水砾砂盾构掘进经验，结合盾构始发前100m掘进情况，优化盾构的掘进参数、土压力控制、出土量控制、控制注浆质量、强化渣良。提出富水地层小半径盾构掘进姿态的控制、盾构掘进控制、管片选型及拼装、成型隧道管片质量的控制参数和方法，有效的保证盾构掘进的顺利施工。5)先盾构井施工技术。针对复杂的节点井和盾构的施工顺序，解决制约工期的难题，采取“先盾后井”工艺施工，即节点井围护结构施工完成后盾构机掘进通过节点井，待区段贯通后再进行节点井开挖等后续施工。通过对“先盾后井”施工工序的合理安排、内支撑体系选择、吊脚桩的处理、土方开挖的研究，解决了先盾后井的施工难题。提出管片纵向约束力替代措施和竖向力的抵消措施，安全地拆除管片。

5结语

1)地下综合管廊盾构法施工中，老城区盾构机始发、盾构机过节点井、锚索施工区、富水地层小半径掘进、盾构和节点井的施工顺序等技术难题，增加了施工的风险和难度，必须采用合理的施工措施。针对沈阳综合管廊工程，提出盾构分体始发、空推过节点井、锚索处理、小半径掘进、先盾后井等施工技术，保证盾构管廊的安全施工。2)盾构分体始发解决旧城区盾构始发场地条件的制约，设备的改造为类似工程提供依据。3)盾构法综合管廊有效的解决了老城区管线的问题，沈阳管廊项目是国内盾构管廊的首次施工，为管廊的建设提供借鉴。

作者:方兴杰 孙旻冉 岸绿 单位:中国建筑第八工程局有限公司