盾构法隧道异型断面施工技术初探

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1、盾构法隧道异型断面施工技术初探【摘要】本文介绍厂异型断面施工的两种途径：扩径盾构法和盾构法基础上的人工扩挖法。重点阐述和分析了盾构法基础上进行人工扩挖的步骤以及异型断面需重视的主要技术问题。探询盾构法隧道异型断面施工技术，寻求盾构法在城市地铁工程中获得大规模应用的突破口，达到进一步提高地铁工程的建设质量，缩短建设周期，总体上大幅度地降低工程造价具有重要的现实意义。【关键词】盾构法异型断面施工1引言8直接采用盾构法施工或配合盾构法施工异型断面隧道已成为世界各国地下铁道施工的最新技术和前沿之一。如英法海峡隧道渡线室采用盾

2、构通过后矿山法修建，伦敦地铁曾采用铸铁管片拼装渡线室等等。另一方面，由于我国盾构设备能力及设计施工技术经验不足，目前上海、广州、北京、南京、深圳等城市在已建和拟建的地下铁道中，多数情况下均用明挖法和矿山法施工，盾构法施工仅限于断面型式单一，直径较小的区间隧道。配合盾构法施工异型断面隧道，不管是直接用盾构施工法或间接地在盾构施工法的基础上进行扩挖都尚未尝试。这种现状严重制约了盾构施工技术在我国的发展和推广。目前施工异型断面可以有两种途径：一是采用扩径盾构法，二是在盾构隧道基础上采用传统方法扩挖。盾构隧道异型断面一般是在

3、原隧道基础上扩挖修建的，扩挖技术成为施工的关键技术。盾构隧道在下述情况下需要进行地中扩挖：①在平行设置的2个髓道之间建造地铁车站等建筑物。②在地中建造组装扩径盾构的空间和各地下设施的收容空间等。③在地中隧道分岔处或某种角度接合处。地中扩挖的难点是，由于扩挖的施工法、扩挖部结构及隧道接合部的接合法，产生了这部分结构与防水两方面问题，对此必须在设计施工时进行周密的研究。图1是常遇异型断面和扩挖的场合。图1异型断面及其扩挖2扩径盾构法修建异型断面8扩径盾构施工法是刘原有盾构隧道上的部分区间进行直径扩展，以满足修建地铁车站和

4、安装其他设备之需要。扩径盾构的施工过程见图2。施工时，先依次撤除原有部分衬砌和挖去部分围岩，修建能够设置扩径盾构机的空间作为其出发基地。随着衬砌的撤除，原有隧道的结构，作用荷载和应力将发生变化，所以必须在原有隧道开孔部及附近采取加固措施。扩径盾构在撤除衬砌后的空间里组装完成后便可进行掘进，为使推力均匀作用干机休尾部的围岩，需要设置合适的反力支承装置。当尾部围岩抗力不足时，需要采用增加围岩强度的措施，也可设置将推力转移到原有管片上的装置。扩径盾构的施工工艺主要包括：—次盾构掘进，修建一次盾构基地，圆周盾构，圆周盾构掘进

5、，完成扩径盾构出发基地，组装扩径盾构，扩径盾构掘进和完成扩径等。圈2扩径盾构法扩径盾构在国外也是一项先进的施工技术，正获得越来越广泛的运用。图3是扩径盾构机及其修建的扩径隧道写真图片。显然，扩径部位是特殊的异型断面，该部位的应力状态非常复杂。表1是扩径盾构施工实例。图3扩径盾构及其修建的扩径盾构隧道8扩径盾构需注意以下事项：①盾构机长应尽可能缩短以缩小出发基地的规模。根据原有隧道内的运输，对出发基地内的组装的大小及重量进行分割。②开挖面作业空间的划、会影响盾构开挖作业效率，故需考虑其作业性进行决定，一般需确保30cm

6、以上的最小开挖空间。③配备能够迅速进行扩径管片组装和和原有管片拆卸的装置。由于修建扩径盾构出发基地时，应依次拆除部分衬砌和挖去部分围岩，修建能够设置扩径盾构的空间，这将导致原有隧道的结构作用荷载和应力发生变化．所以除需在原有隧道开孔部及其附近加固隧道外，还需通过测量掌握衬砌应力，在监视围岩状态的同时谨慎施工。3盾构隧道基础上人工扩挖法修建异型断面异型断面隧道长度相对盾构施工总长占据很小的比例，为长度相对较短的异型断面区段制造或购买一台扩径盾构机不切合仍处于发展中国家的我国国情，现阶段在我国大量采用扩径盾构法施工尚有一

7、段距离。结合中国国情，在修建需扩挖的异型断面时，宜采用在盾构施工完成后用传统方法进行扩挖的途径。换言之，先采用在全部或部分暗挖区间以盾构法施工先行贯通，在已经形成的区间隧道基础上再用不同方式对车站、渡线室、联络通道等特殊异型断面进行扩挖，这样不仅可大幅缩短建设周期，提高地铁工程的建设质量，确8保施工期间的安全，极大地减小对周围环境的影响，而且能通过盾构法的长距离应用，产生规模效益，从总体上较大幅度地降低工程造价。图4是以盾构隧道为拱座基础修建单拱结构的示意图，它的特点是无用盾构修建两侧隧道，在隧道内部模筑混凝土拱座，

8、然后用若干小型盾构修筑上部拱式结构体，在上部结构体的保护下采用人工开挖，此方法是典型的盾构隧道基础上进行人工扩挖修建异型断面的实例之—。图4盾构隧道为拱座基础修建单拱结构示意8以两连岛式车站为例，在双线盾构隧道基础上扩挖成站的施工步骤大致为：(a)进行地层加固和超前支护、开挖中导坑并修筑巾墙；(b)超前支护或地层加固、开挖左侧导坑并修左边墙；(