特殊环境下先隧后站施工工法的可行性

特殊环境下先隧后站施工工法的可行性

魏明强

广东铁路建设监理有限公司广东广州510000

摘要：城市轨道建设多位于城市中心，车站施工设计前期征拆工作较多，按正常施工工序先施工车站再施工隧道工期较长，对城市交通疏解及交通压力都产生一定影响；为了工序的施工衔接，对部分车站（征拆工作滞后、周边交通疏解审批时间长的车站）可以进行先施工隧道，再施工车站的工法进行研究分析，以供参考。

关键词：特殊环境盾构工法先隧后站

1、前言

地铁施工中各工序的安排非常重要，特殊情况下转换施工工法在工期安排、减少城市环境、交通导改影响中起到关键性作用；进度、质量和安全三者关系处理中占主导地位，有利于企业的经济性。

2、先隧后站施工工法

在车站两端端头连续墙、地基加固完成后，即可进行盾构机站内掘进过站，隧道施工完毕后在进行车站的开工挖施。

3、先隧后站法主要施工工艺及控制过程

3.1“先遂后站”法盾构过站施工工艺

“先遂后站”法盾构过站施工工艺流程：前期准备盾构掘进过站净空验算盾构过站的掘进线路设计车站端头围护结构与地层处理盾构掘进穿越车站车站开挖过程中止水处理施工结束。

1）、盾构掘进过站的净空验算

首先根据盾构机刀盘6410mm直径和盾构掘进特点模拟其行进的轮廓线，然后验算是否与车站围护结构、格构柱等先施工结构发生冲突。经过验算，盾构掘进时与格构柱存在冲突，需调整格构柱位置以满足盾构掘进通过要求。

2）、盾构过站的掘进线路设计

根据施工车站结构以及盾构机掘进转弯要求，规划盾构掘进线路，在保证盾构刀盘不与围护结构或格构柱冲突的情况下，尽量扩大转弯半径（一般不小于350m），使线路更平顺，有利于盾构机掘进通过。车站标准段按线路中心线向车站中心偏移250mm确定盾构掘进线路，大里程扩大端按350m转弯半径调整至标准段掘进线路上，小里程则按350m转弯半径调回至线路中心线掘进线路。

3）、车站端头围护结构与地层处理

（1）两端头盾构切削通过范围的围护结构筋采用玻璃纤维筋（一般需考虑50cm的富余量），使盾构较容易穿过。

（2）围护结构内预留水平和垂直注浆管当盾构管片与围护结构之间有渗漏水时可注浆封堵，预留注浆管采用Φ50mm注浆PVC管，间距为0.5～1m，其中水平注浆管沿盾构隧道边沿外扩50cm布置。

（3）由于车站周边地下水丰富，为增强隧道与车站接口处的止水效果，在连续墙外侧土体进行加固。加固方式采用素混凝土桩、旋喷桩等，加固范围为隧道外扩2m，厚度为线路放线3m。

4）、盾构掘进措施

（1）刀具更换

盾构在广福路站始发前，将部分刮刀更换为滚刀，满足车站切削穿过围护结构要求，并在掘进前检查刀盘刀具情况，确保既能顺利切削围护结构，又要避免扩挖空间不够而卡主盾体情况发生。

（2）掘进速度控制

当盾构刀盘距围护结构约10m时，盾构推进应尽量保持匀速、平顺，千斤顶推进速度控制在20mm/min以下。在盾构机抵达车站围护结构前，掘进速度应逐步降低，最后50cm的掘进速度应控制在3mm/min左右。并时刻注意扭矩变化，通过扭矩变化判断是否碰壁。切削围护结构时，推进速度控制在3～5mm/min，以免刀具收到损坏。

（3）土仓压力控制

盾构刀盘距围护结构约1m以前按原设定的土仓压力掘进，距围护结构1m时开始土仓压力逐步降低，碰壁时土仓压力将至约0.5bar，刀盘切削围护结构时采用欠压掘进。

（4）盾构姿态控制

距围护结构50m开始，根据联测数据和设计线路规划掘进轨迹线，从盾构刀盘距围护结构10m开始，盾构机操作手应注意控制盾构掘进姿态，使盾构尽量平稳掘进，严禁进行大幅度的纠偏动作，以保证盾构机能够顺利平顺通过围护结构。

（5）注浆控制

①车站连续墙外10环、内2环盾构掘进时，同步注浆量大于理论孔隙的180%，保证管片与围护结构之间充满浆液；②穿越后须在车站外10环、内2环管片上进行补充双液浆注浆加固，注浆初凝时间为20s，注浆压力控制在0.5Mpa以下，其中接口位置的前后各3环管片上新增10个预留注浆孔（共16个），对每个注浆孔均要注浆，并尽量多注浆；③车站范围内，除上述管片外其余的同步注浆量理论空隙的130%。

（6）管片选型

进入车站内管片配筋和砼强度等级在设计允许范围内尽量优化，另外允许的情况下增加吊环或注浆孔，方便车站开挖时拆除。

（7）测量和监控量测

盾构过站掘进期间，必须对洞门和地面进行24h连续监测，监测数据要及时传达，如发现洞门穿浆或地面沉陷则要及时采取相应的应急措施。

5）、车站开挖过程中止水处理

（1）垂直注浆加固

为加强管片与连续墙之间的密封性，盾构过站后在车站基坑开挖前，对围护结构预留的垂直注浆管进行注浆。

（2）水平注浆加固

基坑开挖至洞门时，沿洞门四周预留水平注浆孔进行注浆，加强围护结构外侧止水效果。

3.2施工控制过程

1）、盾构隧道与车站围护结构同时施工，且围护结构必须在盾构隧道到达车站前完工；

2）、盾构机切削并穿过围护结构，进入车站内部；

3）、开始车站主体结构土方开挖，开挖深度最大距盾构管片顶1m；

4）、盾构隧道完成后，从车站盾构井吊出，拆除过站盾构内临时轨道；

5）、车站过站盾构管片拆除；

4、工法特殊点说明

1）、先隧后站施工首先确保车站两端地连墙施工完毕，施工过程中加强对两端地连墙施工的质量把控。

2）、先隧后站施工两端地连墙洞门环间建议使用玻璃纤维筋，有利于盾构掘进的切割施工。

3）、盾构机穿站范围间加强盾构机姿态的控制和管片安装的偏差控制。

4）、根据实际情况合理确定盾构机刀盘刀具的选用；建议刀盘外圈全部加设滚刀，特殊地层需加重型滚刀。

5）、根据实际施工特点：细部施工单位、设计单位、监理单位和建设单位需进行充分对接。

5、结束语：综上所述，先隧后站施工工法在工程施工中前期工程工期综合考虑，在工期优化中起到关键作用，优化企业的综合经济利润，促进企业发展。

参考文献：

〖1〗周文波.盾构法隧道施工技术应用.中国建筑工业出版社.2009.4

〖2〗陈湘生李兴高.复杂环境下盾构下穿运营隧道综合技术.2011

〖3〗江玉生王春河等.盾构始发与到达--端头加固理论研究与工程实践.人民交通出版社.2011.5

〖4〗张凤祥.盾构隧道施工手册.人民交通出版社.2005

〖5〗管会生.盾构机设计及计算.西南交通大学出版社.2018.2