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盾構(gòu)分體始發(fā)技術(shù)在某地鐵施工中的應(yīng)用

文檔作者：皮景坤文檔來(lái)源：鄭州市軌道交通有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年05月08日
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2016年5月上
第45卷第9期
施工技術(shù)
CONSTRUCTl0N TECHNOLOGY 109
DOI：10．7672／s舒s201609叭09
盾構(gòu)分體始發(fā)技術(shù)在某地鐵施工中的應(yīng)用
皮景坤
(鄭州市軌道交通有限公司，河南鄭州450000)
[摘要]基于某地鐵1號(hào)線人民廣場(chǎng)站一解放大路車(chē)站施工空間有限的特點(diǎn)，采用分體始發(fā)盾構(gòu)施工技術(shù)。工程
實(shí)踐表明，盾構(gòu)分體始發(fā)方案的制定與實(shí)施要根據(jù)始發(fā)井的結(jié)構(gòu)、周邊環(huán)境條件、盾構(gòu)主機(jī)與后配套設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺
寸及始發(fā)的經(jīng)濟(jì)性綜合考慮。通過(guò)方案比選確定了最佳的施工方案。
[關(guān)鍵詞]地下工程；地鐵；盾構(gòu)；分體始發(fā)；施工技術(shù)
[中圖分類(lèi)號(hào)]U455．43 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1002—8498(2016)09-0109-02
Separate Launching of Shield Method Application on
Construction of a Subway
Pi Jingkun
(Zhengzhou Metro Co．，Ltd．，Zhengzhou，He’nan 450000，China)
Abstract：Based on the limitation of the construction space for People’S Square Station and Jiefang
Station of Line 1，separate launching of shield method is used．Engineering practice shows that shield
launching plan formulation and implementation should be comprehensively considered accordance with the
lauching well structure，surrounding environment，shield host and supporting structure size and economy．
Through scheme comparison，the optimal construction scheme is determined．
Key words：underground；subways；shields；separate launching；construction
1工程概況
某地鐵1號(hào)線一期工程人民廣場(chǎng)站一解放大路
站區(qū)間，全線位于人民大街下面，始于人民廣場(chǎng)，終
于解放大路，盾構(gòu)區(qū)間左線長(zhǎng)690m，右線長(zhǎng)632m。
由于受人民廣場(chǎng)站及其周邊環(huán)境的限制，人民廣場(chǎng)
站只能提供41m的明挖長(zhǎng)度(車(chē)站全長(zhǎng)230m，其余
部分暗挖，由圍護(hù)樁將明暗挖部分隔開(kāi))，本工程盾
構(gòu)區(qū)間施工由1臺(tái)土壓平衡盾構(gòu)承擔(dān)，先始發(fā)左線，
完成左線施工后，盾構(gòu)二次分體始發(fā)掘進(jìn)右線，完
成施工。由手車(chē)站長(zhǎng)度限制，兩次始發(fā)均采用分體
始發(fā)方式，需對(duì)后配套臺(tái)車(chē)進(jìn)行局部調(diào)整改造，同
時(shí)額外增加大量的液壓、電氣、流體(水、氣)管線，
與臺(tái)車(chē)進(jìn)行連接。
2盾構(gòu)及臺(tái)車(chē)
用于本工程的盾構(gòu)，原驅(qū)動(dòng)考慮2 X 315kW，為
了增大刀盤(pán)扭矩增加1臺(tái)315kW電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液
壓泵，主驅(qū)動(dòng)由5個(gè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，刀盤(pán)扭矩
[作者簡(jiǎn)介]皮景坤，項(xiàng)目經(jīng)理，高級(jí)工程師，E-mail：pi—jingkun@
163．tom
[收稿日期]2015-11-25
4 850kN·m，增加到6個(gè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，刀盤(pán)扭矩
(1．15r／min)5 150 kN·m，最大脫困扭矩(1．15r／
min)由6 305kN·m增加到7 340kN·m。
土壓平衡盾構(gòu)由1節(jié)設(shè)備橋與7節(jié)臺(tái)車(chē)組成，
其布置設(shè)備有：1號(hào)臺(tái)車(chē)左側(cè)為主控室，右側(cè)為同步
注漿系統(tǒng)；2號(hào)臺(tái)車(chē)左側(cè)為油脂系統(tǒng)，右側(cè)為同步注
漿系統(tǒng)的液壓泵站；3號(hào)臺(tái)車(chē)左側(cè)為空壓機(jī)，右側(cè)為
主液壓泵站；4號(hào)臺(tái)車(chē)左側(cè)內(nèi)循環(huán)水增壓泵、泡沫原
液泵及泡沫箱，右側(cè)為主泵站液壓油箱；5號(hào)臺(tái)車(chē)左
側(cè)為動(dòng)力電柜，右側(cè)為10kV變壓器；6號(hào)臺(tái)車(chē)左側(cè)
為膨潤(rùn)土泵，右側(cè)為儲(chǔ)氣罐(2m 3)、污水箱；7號(hào)臺(tái)
車(chē)左側(cè)空置，右側(cè)為1臺(tái)400kV·A變壓器(原裝機(jī)
容量1 250kV·A，因增加1臺(tái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)提高扭矩，
新增加1臺(tái)400kV·A變壓器)及高壓電纜。
3盾構(gòu)分體始發(fā)方案的選擇
3．1 盾構(gòu)分體始發(fā)方案選擇的依據(jù)
分體始發(fā)方案的確定會(huì)直接影響到盾構(gòu)始發(fā)
的安全、施工效率、設(shè)備功能的發(fā)揮程度，通常遵循
以下原則：盡可能利用原有配置設(shè)備，減少對(duì)原設(shè)
備的改造、取消可暫時(shí)不用的設(shè)備；設(shè)備的布置空
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
llO 施工技術(shù)第45卷
間滿足始發(fā)井的設(shè)計(jì)空間及垂直運(yùn)輸要求；便于分
體始發(fā)完成后，后續(xù)設(shè)備的下井組裝；盡可能減少
管線的延長(zhǎng)以降低分體始發(fā)成本；減少場(chǎng)地的占用
及滿足快速掘進(jìn)；盡可能利用門(mén)式起重機(jī)作為垂直
運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備。
盾構(gòu)始發(fā)車(chē)站井長(zhǎng)41m，寬24m，隧道軸線間距
16m，車(chē)站立面橫剖面如圖1所示，明挖車(chē)站頂板回填
后的可利用空間(除去始發(fā)井口位置)沿隧道軸線長(zhǎng)
約30m，垂直隧道軸線長(zhǎng)約50m，最長(zhǎng)可達(dá)80m。
避例、。—二：=j．．E=二—_／
圖1車(chē)站立面橫剖面
Fig．1 Facade of the transverse section
3．2分體始發(fā)方案比選
1)方案1 主機(jī)下井組裝，設(shè)備橋及7節(jié)臺(tái)車(chē)
放于地面場(chǎng)地，全部液壓、流體及動(dòng)力與控制線纜
全部延伸約lOOm，主機(jī)試掘進(jìn)的同時(shí)延長(zhǎng)管線；掘
進(jìn)完成約80m時(shí)拆除負(fù)環(huán)，地面設(shè)備二次吊裝下井
調(diào)試后進(jìn)人正常掘進(jìn)施工。在試掘進(jìn)期間由于沒(méi)
有后配套設(shè)備，出土只能由小土箱在螺旋機(jī)出土口
處接收渣土，此法出渣緩慢，掘進(jìn)一環(huán)需出渣多次，
通常一班(12h)只能掘進(jìn)1～2環(huán)。
2)方案2 以左線始發(fā)為例后配套下井次序
為：7號(hào)臺(tái)車(chē)，放于地面，暫不下井；6，5，4三節(jié)臺(tái)車(chē)
放在右線車(chē)站底板，將3，2(因2號(hào)臺(tái)車(chē)只有同步注
漿泵站與油脂系統(tǒng)，將同步注漿泵站與油脂系統(tǒng)放
在臨時(shí)改裝的小拖車(chē)上，以減少空間占用)，l號(hào)臺(tái)
車(chē)、設(shè)備橋放人左線底板。此方法需改造皮帶機(jī)，
皮帶機(jī)主動(dòng)輥安裝在3號(hào)臺(tái)車(chē)上，開(kāi)始掘進(jìn)時(shí)用1
個(gè)渣土箱出土，隨著掘進(jìn)的進(jìn)行，可用電瓶車(chē)編組
(1節(jié)管片車(chē)、1節(jié)砂漿罐車(chē)及2節(jié)渣土箱)，延長(zhǎng)管
線。此臺(tái)車(chē)布置方案由于液壓油箱在4號(hào)臺(tái)車(chē)，需
要延長(zhǎng)約80m DNl00液壓回油管，不但多用600多
升液壓油，還會(huì)帶來(lái)管路延伸困難；大于30kW的電
動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)為Y．△啟動(dòng)，需增加70ram2電纜約70
萬(wàn)元，同時(shí)電纜延伸量較多；400kV·A變壓器放于
地面與新增加驅(qū)動(dòng)油泵(電動(dòng)機(jī))需屏蔽，影響設(shè)備
性能的充分發(fā)揮；設(shè)備的改造調(diào)整項(xiàng)目較多，施工
較繁瑣。
3)方案3 將2，1號(hào)臺(tái)車(chē)、設(shè)備橋吊人左線底
板，2號(hào)臺(tái)車(chē)尾部安裝經(jīng)改裝的皮帶主動(dòng)輥，由2號(hào)
臺(tái)車(chē)尾出渣；其余3～7號(hào)臺(tái)車(chē)放在車(chē)站頂部且垂直
于隧道軸線方向，同正常的整體始發(fā)布置一致；此
布置方案，避免了3，4號(hào)臺(tái)車(chē)的DNl00液壓回油管
的延伸，同時(shí)省去了需增加的電動(dòng)機(jī)延長(zhǎng)線纜，不
增加電纜的額外投資。3號(hào)臺(tái)車(chē)位于左線井口處，
全部的液壓油管由此處引入始發(fā)井口，再通過(guò)固定
在地下2層立柱上的管路支架延伸到2號(hào)臺(tái)車(chē)尾
部，實(shí)現(xiàn)與2號(hào)臺(tái)車(chē)的連接。此方案只延伸2號(hào)與
3號(hào)臺(tái)車(chē)間的液壓管路(最大管徑DN40，35MPa，單
條油管長(zhǎng)度20m，用高壓球閥連接)、控制與通信電
纜，全部管線按80m配置(盾構(gòu)總長(zhǎng)約80m、地面臺(tái)
車(chē)總長(zhǎng)約48m)，掘進(jìn)完成80m后，延伸的管線解
除，地面臺(tái)車(chē)吊入井下，完成二次組裝與調(diào)試進(jìn)入
正常掘進(jìn)階段。
通過(guò)以上比較，結(jié)合分體始發(fā)方案的確定依
據(jù)，選用方案3為本次始發(fā)的方案。
4分體始發(fā)的實(shí)施
根據(jù)選定的始發(fā)方案完成設(shè)備的吊裝、組裝、
皮帶機(jī)改造、始發(fā)基座及反力架加固、調(diào)試后即進(jìn)
入始發(fā)試掘進(jìn)階段。根據(jù)管片寬度1．5m及始發(fā)井
的結(jié)構(gòu)尺寸，選用6個(gè)負(fù)環(huán)加1個(gè)零環(huán)，采用整環(huán)拼
裝方式。根據(jù)車(chē)站長(zhǎng)度41 m，臨時(shí)出土口(6m×
4m)中心距車(chē)站暗挖圍護(hù)結(jié)構(gòu)12m，選用25t電瓶機(jī)
車(chē)，土箱10m2其長(zhǎng)度≤5m，在第4環(huán)出土?xí)r，2號(hào)臺(tái)
車(chē)已全部離開(kāi)臨時(shí)出土口；剛始發(fā)時(shí)用電瓶機(jī)車(chē)牽
引一平板車(chē)即可運(yùn)輸土箱出土，也可運(yùn)輸管片，垂
直運(yùn)輸由45t門(mén)式起重機(jī)承擔(dān)；同步注漿的砂漿在
地面拌制后，由管路輸送到臺(tái)車(chē)的砂漿罐內(nèi)。當(dāng)掘
進(jìn)超過(guò)20環(huán)時(shí)，砂漿改為儲(chǔ)漿罐運(yùn)輸，即每環(huán)掘進(jìn)
開(kāi)始時(shí)將砂漿儲(chǔ)罐吊入平板車(chē)上，先將砂漿送入隧
道后，吊出砂漿儲(chǔ)罐，放入土箱開(kāi)始掘進(jìn)出土，完成
l環(huán)掘進(jìn)長(zhǎng)度后，吊出土箱進(jìn)行管片運(yùn)輸、拼裝作
業(yè)，如此往復(fù)完成一個(gè)工作循環(huán)。
隨著隧道的掘進(jìn)，及時(shí)前移延長(zhǎng)管線，在隧道
內(nèi)利用管片螺栓架設(shè)1100，并安放滾輪支架，以便
于支撐移動(dòng)管線，同時(shí)利于提高施工效率。當(dāng)掘進(jìn)
80m后，拆除負(fù)環(huán)，地面設(shè)備吊入井下組裝調(diào)試，再
進(jìn)行二次始發(fā)，恢復(fù)電瓶車(chē)正常編組；安裝岔道，由
始發(fā)井口出土，實(shí)行2臺(tái)電瓶車(chē)循環(huán)掘進(jìn)，完成分體
始發(fā)掘進(jìn)，進(jìn)入正常掘進(jìn)階段。
5 結(jié)語(yǔ)
盾構(gòu)分體始發(fā)方案的制定與實(shí)施要根據(jù)始發(fā)
井的結(jié)構(gòu)、周邊環(huán)境條件、盾構(gòu)主機(jī)與后配套設(shè)備
的結(jié)構(gòu)尺寸及始發(fā)的經(jīng)濟(jì)性綜合考慮，同時(shí)要兼顧
負(fù)環(huán)的安裝方式與反力架的結(jié)構(gòu)與固定方法；管線
的延伸要保證安全可靠及經(jīng)濟(jì)合理，通過(guò)方案比選
確定最佳的施工方案。
(下轉(zhuǎn)第114頁(yè))
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
114 施工技術(shù)第45卷
標(biāo)二次鉆進(jìn)，取得了成功。樁體、泥皮、粉質(zhì)黏土之
間界限明顯，S7a，S7b樁樁側(cè)所檢測(cè)到的泥皮厚度
分別為40，33mm，泥皮厚度過(guò)大。而泥皮具有滲透
能力差、抗剪強(qiáng)度低的特點(diǎn)，將影響混凝土與樁側(cè)
土體的直接結(jié)合，從而降低樁側(cè)摩阻力，泥皮越厚，
對(duì)樁側(cè)摩阻力降低程度越大。
圖6樁側(cè)斜向鉆芯
Fig．6 Pile side oblique core drilling
各樁的側(cè)摩阻力在15m以上土層中發(fā)揮較充
分，因?yàn)?5m以上土層的側(cè)摩阻力小，其值若小于
泥皮的抗剪強(qiáng)度，樁破壞時(shí)滑動(dòng)面存在于樁側(cè)土體
中，因此側(cè)摩阻力得到較充分的發(fā)揮，而15m以下
土層側(cè)摩阻力大，樁破壞時(shí)滑動(dòng)面可能存在于泥皮
層、泥皮與樁側(cè)土體界面或泥皮與樁體界面，從而
影響側(cè)摩阻力的發(fā)揮。
由于試樁設(shè)計(jì)樁徑較小，工程場(chǎng)地地質(zhì)條件復(fù)
雜，存在淤泥層、流砂層，因此現(xiàn)場(chǎng)鉆孔、下放鋼筋
籠等作業(yè)的速度慢。成孔后又進(jìn)行了成孑L質(zhì)量檢
測(cè)、二次清孑L，使得樁從開(kāi)始施鉆到混凝土澆筑完
成的整個(gè)過(guò)程中時(shí)間較長(zhǎng)，同時(shí)為防止塌孑L，現(xiàn)場(chǎng)
施工時(shí)所用的護(hù)壁泥漿相對(duì)密度較大。而成樁時(shí)
問(wèn)越長(zhǎng)，泥漿密度越大，將導(dǎo)致樁側(cè)的護(hù)壁泥漿固
結(jié)越厚，從而產(chǎn)生較厚的泥皮。
4)由于試樁成孔時(shí)對(duì)孑L徑大小、孔的垂直度等
要求更嚴(yán)格，而鉆孔施工的鉆機(jī)型號(hào)小，為保證成
孔的孔徑、垂直度，放慢了現(xiàn)場(chǎng)鉆孔作業(yè)的速度。
施工記錄顯示，3根試樁成孔時(shí)間分別為17，14，
13h，成孑L時(shí)間較長(zhǎng)。而成孑L時(shí)間越長(zhǎng)，樁側(cè)土體應(yīng)
力松弛越明顯，泡水軟化現(xiàn)象越嚴(yán)重，影響樁側(cè)摩
阻力的發(fā)揮，同時(shí)樁端土體在泥漿的浸泡下會(huì)軟化
下沉，使樁端側(cè)面一定范圍產(chǎn)生負(fù)摩阻力，從而降
低樁側(cè)正摩阻力一1。
5)在破壞荷載作用下，樁體產(chǎn)生接近70ram的
沉降時(shí)樁端阻力增大，表明樁底沉渣較厚。本試樁
采用正循環(huán)工藝成孔，而正循環(huán)工藝中的沉渣清理
是通過(guò)鉆桿內(nèi)腔向孔底注入稀泥漿來(lái)置換孔內(nèi)的
稠泥漿與沉渣，清孑L后孔內(nèi)稀泥漿中夾雜的較大土
顆粒將沉積到孑L底再次形成沉渣。同時(shí)所采用的
后壓漿處理不到位，因此在樁底沉渣被壓密實(shí)后樁
的端阻力才開(kāi)始發(fā)揮。
5 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)濱海區(qū)某失效樁基的一系列試驗(yàn)，對(duì)樁基
失效原因進(jìn)行分析總結(jié)，研究結(jié)果表明樁的孑L徑設(shè)
計(jì)較小造成成樁時(shí)間延長(zhǎng)，使樁側(cè)泥皮厚度增大，
影響側(cè)摩阻力較大土層的側(cè)摩阻力發(fā)揮。后壓漿
施工控制不到位，出現(xiàn)注漿管堵塞現(xiàn)象，導(dǎo)致樁側(cè)、
樁底實(shí)際壓漿量不足，未能達(dá)到固化樁側(cè)泥皮、樁
底沉渣的效果。正循環(huán)成孔工藝對(duì)樁底沉渣清理
效果不佳造成樁底沉渣過(guò)厚，導(dǎo)致樁端阻力得不到
發(fā)揮，同時(shí)影響樁底以上一定范圍內(nèi)土體側(cè)摩阻力
的發(fā)揮。
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(上接第110頁(yè))
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