复杂环境条件下盾构接收井的设计

第３０卷第５期２０１０年ｌＯ月

隧道建设

ＴｕｎｎｅｌＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

Ｖ０１．３００ｃｔ．

Ｎｏ．５

２０１０

复杂环境条件下盾构接收井的设计

叶

铭，孟

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（中铁隧道勘测设计院有限公司，天津３００１３３）

摘要：针对在城Ｉｆ，复杂环境条件＿Ｆ，尤法没置常规盾构接收井的情况，以北京地铁六号线花园桥站一白石桥南站区间为例，提出设

置单井＋暗挖横通道的组合接收井方案；并依据海瑞克ＥＰ踯６２５０土压平衡盾构机的尺寸控制，详细介绍拆卸螺旋输送机，盾构

机旋转、平移、吊出等接收方案，为以后类似工程的设计提供参考。关键词：复杂环境；盾构；接收井；单井＋暗挖横隧道中图分类号：Ｕ

４５５．３＋９

文献标志码：Ａ文章编号：１６７２—７４１Ｘ（２０１０）０５—０５４６—０３

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引言

近年来，盾构法施上¨以。以其质量好、施工安全、

凶素，区问采用盾构法施工。

白石桥南站为明挖法施下，花园桥站为暗挖法施工；冈此，仅白石桥南站能提供盾构始发条件，盾构接收需在区问设置盾构接收井。由于区间左线隧道上方有大直径的市政管线（主要为东西走向４

４

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掘进快速、对环境影响小等优点，迅速在地铁隧道施工中得到广泛应用。盾构始发、到达、过站以及盾构通过暗挖隧道等施工技术（３－７］日趋成熟。常规盾构井的设置应烬可能结合相邻车站设置。若两端为明、盖挖车站，在车站基坑内可以解决盾构始发或者接收问题；若ＩＩ；ｌｊ端为暗挖车站或基坑无条件始发、接收盾构时，需在区间上方单独设置盾构井。本文针对城市中心区环境条件复杂的情况，无法在２条隧道上方均设置盾构接收井，提出设置单井＋暗挖横通道的接收模式，解决了盾构接收的难题。

ｌ

热力方沟，埋深约６ｍ；东西走向污水，ＤＮ４００，埋深约ｍ），无法在左线隧道卜方设置接收井，因此只能在右

根据上程筹划，盾构均从白石桥南站西端始发，向花园桥站方向掘进，至区间盾构接收井后，盾构机主机与后配套拖车解体，后配套拖车后退至白石桥南站西端盾构始发井内吊出。右线盾构通过右线的盾构接收井直接吊出；左线盾构机通过单井＋横通道的组合接收井形式，完成盾构接收。线隧道上方设置盾构接收井。

工程概况

北京地铁六丌．线一期工程花园桥站一白石桥南站

区问隧道工程，位于东两向车公庄大街下方。车公庄大街为城区交通主干道，地卜市政管线密集，目．多为大管径的热力、雨、污水等市政管线。区Ｉ＇ＨＪ隧道沿线周边多为商务楼及住宅小区，且需下穿多处天桥及过街地道，环境条件极为复杂。考虑工程风险及建设周期等

收稿日期：２０１０—０７—２０；修回日期：２０１０—０９～１３

２接收井结构设计

区间隧道采用德国海瑞克ＥＰＢｑｂ

６

２５０土压平衡

盾构施工邝ｌ。盾构机与后配套拖车解体后，盾构机ｒ主体（含盾尾未完全拆除的螺旋输送机）长度约１１．８３ｍ。盾构机主体控制性尺寸如图１所示。

作者简介：叶铭（１９８３一），女，湖北孝感人，２００５年毕业于兰州交通大学交通工程专业，夺科，助理工程师，现从事隧道与地Ｆ工程设计。

第５期叶铭，等：复杂环境条件下盾构接收井的设计

１）方案１——拆除螺旋输送机。螺旋输送机的功

能是将刀盘开挖下来的碴土从盾构土仓排出，通过输送机并经过出土闸门卸放在皮带输送机上，完成出土的目的１９Ｊ。螺旋输送机整体长约１１ｍ，质量为１４ｔ，因此在管片安装完成后的空间内，将螺旋输送机整体拆除是十分困难的。螺旋输送机斜向下插入盾构前体，拆除需向反方向拔出，拆除螺旋输送机需要满足一定的净空（包括高度方向和长度方向）。

设计思路：右线盾构井按照标准单井设置，井内净空尺寸为８

图１盾构机主体大样图

Ｆｉｇ．１

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ｍ。横通道宽度１１．０５ｍ，高

度满足盾构机尺寸即可。在横通道两端扩挖出限界较大的暗挖断面，以满足螺旋输送机的拆卸。详见图２，３。

根据上述控制尺寸要求，有以下３个方案：

图２横通道结构及盾构机到达图（单位：ｍｍ）

Ｆｉｇ．２

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图３螺旋输送机拆卸示意图（单位：ｍｍ）

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隧道建设

由于螺旋输送机质量较大，需在盾尾上部焊接吊耳、在横通道及扩挖部分预埋吊环，同时利用盾壳内原有吊点，配合使用倒换手拉葫芦的方法将螺旋输送机向后上方移动，然后放平，与后配套系统一起退回到始发井吊出。

拆除螺旋输送机后的盾构机主体长度８．３ｍ，利用净宽１１．０５ｍ的横通道，平推至盾构井，然后解体吊出。

第３０卷

平推，至盾构井范围解体吊出。按照此方案，盾构井需在横通道内旋转２次、平移４次，才能到达盾构井，对施工要求较高。

３）方案３——加大横通道尺寸，一次平移出井。

设计思路：为减少盾构在横通道内旋转与平移时姿态的频繁调整，对盾构井及横通道结构尺寸进行调整。横通道加宽至１３ｍ净空（如图４），使得盾构机主体（未拆除螺旋输送机）能直接从左线平推至右线盾构井处，盾构井尺寸仍按照标准单井设置，净空尺寸调整为８

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２）方案２——盾构机旋转。设计思路：盾构螺旋

输送机拆除有一定难度，冈此可以利用上述横通道及两端扩挖部分，将盾构机旋转９００，然后向接收井方向

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图４横通道断面图（单位：ｎｌｌｎ）

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３方案比较

１）方案１。土建结构尺寸较小，尤其是暗挖横通道结构断面，采用双侧壁导坑法施工，施工风险较小。两端扩挖后，交叉口处受力较复杂，增加了交叉口处的施工难度及风险；此外，在隧道内拆除螺旋输送机已有成功经验（西安地铁。在盾构隧道内成功拆除螺旋输送机旧１），且盾构机并非在掘进过程中拆除，无安全隐患。

２）方案２。土建结构与方案ｌ相同，解体后逐步旋转、平移、吊出，对施工操作要求较高。

３）方案３。满足了盾构主机整体平移的需要，但结构尺寸较大，尤其暗挖横通道结构断面较大，需采用多步开挖方式施工，施工风险较大；但省去横通道结构两端扩挖，减少了工序转换。盾构到达后，洞内解体仅需考虑拆除后配套拖车，盾构机主体通过横通道结构直接平移至盾构井吊出，操作难度较小。

４结论

１）在外部环境复杂且无法设置常规盾构井时，采用暗挖横通道与单井相结合的组合接收方式进行盾构的接收是一种有效的方法。能很大程度解决了周边环境对工程实施的限制，确保盾构隧道顺利施工。

２）本文通过对盾构机平移、旋转等３种盾构接收方案的论述及比较，提出了设计及施工的要点，以期对类似工程提供一定的借鉴。

３）在条件允许情况下，可考虑结合暗挖车站风井风道进行盾构接收。利用车站内较大的空间，在车站内进行盾构解体，再利用风井风道将盾构主体拆卸出井，也可完成盾构接收。

参考文献：

［１］周文波．盾构法隧道施工技术及应用［Ｍ］．北京：中国建

筑工业出版社，２００４：８９—９９．

（下转５５３页）

ｔ

第５期韩星俊，等：隧道仰拱全幅施工技术

５５３

施工质量。

４）使用全液压轨行式栈桥后，由于空间高、大，可在仰拱段内形成小流水作业，大大节约了仰拱施工时间。

由于以上优点，全液压轨行式栈桥已得到普遍认可，并有进一步推广的趋势。

４总结及体会

１）对于铁路单线隧道有轨运输而言，可采用多跨支墩轨道式栈桥进行仰拱全幅施工，但在施工中要考虑支墩与后期浇筑的仰拱及填充混凝土的结合部位的防水。为此，需在支墩底部设置钢筋和环向贯通止水条，并在支墩中间仰拱填充位置设置接茬钢筋，以保证仰拱整体质量和防水要求。

２）根据不同的隧道断面大小选择运输方式。对于双线隧道断面或断面足够宽时，采用全液压单跨轨行式仰拱栈桥，对于普通铁路隧道断面时则采用简易式单跨钢便梁式栈桥。

３）根据工期要求，可对简易钢便梁式栈桥进行不同改进，如亦可多跨支墩式。

４）边墙基础及仰拱的底部模板部位特殊，施工时不易固定，可利用全液压栈桥刚度大、质量大、不易变形的优点把栈桥作为各类模板的支撑点进行施工。

５）采用全液压单跨轨行式仰拱栈桥提高了隧道施工工效，降低了施工成本，代表了隧道仰拱施工的发展方向。

６）仰拱施工要做好基底清理，积水及淤泥一定要清理干净，以防后期出现翻浆冒泥等病害现象；仰拱施工要做好环向止水带的保护工作，以免止水带破损，影响止水效果。

３仰拱施工其他注意事项

隧道仰拱要求采用全幅施工，因地质因素及其他施工原因而出现隧道仰拱沉降开裂、翻浆冒泥等病害的实例不在少数。为此，施工仰拱时需要考虑到以下因素对仰拱质量的影响。

１）不良地质。干枚岩、泥岩等有遇水后膨胀软化的特性，其产生膨胀应力给仰拱增加内应力，若在没有达到设计厚度的情况下，仰拱极易破坏，从而造成路面破坏。

２）仰拱底清理不干净。由于仰拱底清理不干净，存在虚碴、杂物、积水等，使仰拱混凝土不能与基岩密贴，仰拱在路面荷载的作用下，仰拱混凝土与基底挤压，从而导致基底变软，形成泥浆，泥浆从施工缝中冒出，导致翻浆冒泥等病害的发生；因此必须将仰拱底清理干净，保证仰拱的施工质量，防止病害的发生。

３）路面或水沟排水不畅。由于路面或水沟排水不畅，积水容易从施工缝中渗入仰拱基底，日积月累，也易造成仰拱基底积水和软化，最终也易导致路面翻浆冒泥；因此，施工中路面上、水沟内的排水必须畅通，在地下水较多地段，要严格按设计铺设仰拱防水板，做好仰拱施工缝处理，同时注重边沟施工的质量控制。

４）仰拱混凝土施工质量控制不严＂Ｊ。在拱部初期支护面有渗水地段，混凝土施工完毕后，没有用篷布覆盖并做好临时排水措施，混凝土长期浸水，从而影响其强度；仰拱混凝土施工没有振捣到位；栈桥上淤泥掉入混凝土中，影响了混凝土质量。没有按要求混凝土标号填充或在混凝土中掺填片石或铺设范围、厚度不符合设计要求均会造成仰拱病害。

参考文献：

［１］张群健．儇镇隧道有轨运输全幅仰拱桥设计与施工［Ｊ］．

隧道建设．２００６，２６（２）：２７—２９．

［２］王军涛．太行…隧道８。斜井工区仰拱栈桥施工技术［Ｊ］．

隧道建设，２００７，６（增）：４９—５０．

［３］董道海．铁路客运专线仰拱长栈桥施工技术［Ｊ］．铁道工

程学报，２００７，１（增）：３０７．［４】

张俊厚．高地应力软岩大变形隧道仰拱全幅施工技术［Ｊ］．铁道建筑技术，２００８（增）：１６９．

［５］

靳跃进．铁路隧道仰拱施工质量控制［Ｊ］．山西建筑，

２００９，３５（６）：３４０—３４１．

（上接５４８页）

［２］刘建航，侯学渊．盾构法隧道［Ｍ］．北京：中国铁道出版

社．１９９１．

［６］汪茂祥．盾构通过矿山法施工隧道段关键技术［Ｊ］．现代

隧道技术，２００８，４５（１）：７０—７３．［７］［８］

赵岗领，王市川．城市地铁盾构通过暗挖隧道施工案例［Ｊ］．隧道建设，２０１０，３０（３）：２９８—３０３．

［３］［４］

李勇军．武汉长江隧道工程施工技术［Ｊ］．隧道建设，

２００８，２８（３）：３１９—３２３．

张学军，戴润军．盾构在矿山成洞段推进技术［Ｊ］．隧道建设，２００６，２６（Ｓ１）：２５—２７，４４．

张国京．北京地区土压式盾构刀具的适应性分析［Ｊ］．市

政技术，２００５，２３（１）：９—１３．

［５］王成．盾构机过站移动施工技术［Ｊ］．辽东学院学报：自然

科学版，２００６（１）：３３—３６

［９］蔡骏，陈馈．盾构螺旋输送机隧道内拆卸与维修［Ｊ］．建筑

机械化，２００９，３０（５）：７２—７４．

复杂环境条件下盾构接收井的设计

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

叶铭， 孟伟， YE Ming， MENG Wei

中铁隧道勘测设计院有限公司,天津,300133隧道建设

TUNNEL CONSTRUCTION2010,30(5)

参考文献(9条)

1.周文波 盾构法隧道施工技术及应用 20042.刘建航;侯学渊 盾构法隧道 1991

3.李勇军 武汉长江隧道工程施工技术[期刊论文]-隧道建设 2008(03)4.张学军;戴润军 盾构在矿山成洞段推进技术[期刊论文]-隧道建设 2006(z1)5.王成 盾构机过站移动施工技术[期刊论文]-辽东学院学报(自然科学版) 2006(01)6.汪茂祥 盾构通过矿山法施工隧道段关键技术[期刊论文]-现代隧道技术 2008(01)7.赵岗领;王立川 城市地铁盾构通过暗挖隧道施工案例[期刊论文]-隧道建设 2010(03)8.张国京 北京地区土压式盾构刀具的适应性分析[期刊论文]-市政技术 2005(01)9.蔡骏;陈馈 盾构螺旋输送机隧道内拆卸与维修[期刊论文]-建筑机械化 2009(05)

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5. 何力 大直径土压平衡盾构机[期刊论文]-工程机械与维修2001(4)

6. 傅春青 区间盾构隧道范围内的基坑支护锚索综合处理技术[会议论文]-20067. 叶松明.Ye Songming 双圆盾构机过站施工工艺[期刊论文]-建筑施工2006,28(10)

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