機(jī)械法聯(lián)絡(luò)通道建造成套技術(shù)

機(jī)械法聯(lián)絡(luò)通道建造成套技術(shù)摘要：為提升地下空間結(jié)構(gòu)的互聯(lián)性，抑或滿足大量地下空間結(jié)構(gòu)間的安全、通風(fēng)、便捷穿行等要求，需要建設(shè)大量的聯(lián)絡(luò)通道工程，如地鐵出入口及風(fēng)井、地鐵、公路區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道、市政管廊檢修井、長(zhǎng)隧道中間風(fēng)井、水務(wù)隧道連接線等。聯(lián)絡(luò)通道大多采用礦山法開挖，為保證施工作業(yè)人員的人身安全，控制地層擾動(dòng)引起的地面建構(gòu)筑物的沉降風(fēng)險(xiǎn)等，在通道開挖前需對(duì)周邊土體做加固處理上述工法存在施工周期長(zhǎng)、受地面環(huán)境約束大和安全保障難度大等缺點(diǎn)，已成為掣肘軌道交通快速發(fā)展的一大難題。隨著工程裝備和地下工程建造技術(shù)、理念的不斷創(chuàng)新發(fā)展，采用更加智能化、人性化的機(jī)械法進(jìn)行聯(lián)絡(luò)通道的建造，已在地鐵建設(shè)行業(yè)不斷研討、醞釀，依托具體工程項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)、研究、實(shí)踐，形成一套機(jī)械法施工的新技術(shù)、新工法已經(jīng)具備一定的客觀條件。關(guān)鍵詞：智能化；機(jī)械化；安全穩(wěn)定1引言：城市軌道交通隧道聯(lián)絡(luò)通道建設(shè)在單線上下行隧道之間，并聯(lián)通上下行隧道主要用作消防疏散和險(xiǎn)情救援等?！癡”字型地鐵隧道線路最低點(diǎn)處聯(lián)絡(luò)通道常與隧道排水泵房合并建設(shè)，并在泵房?jī)?nèi)安設(shè)隧道排水設(shè)施，匯集地鐵隧道內(nèi)流水并集中抽排至市政管道。一、工程概況機(jī)械法聯(lián)絡(luò)通道建造成套技術(shù)研究依托寧波軌道交通3號(hào)線一期工程和4號(hào)線共計(jì)26個(gè)聯(lián)絡(luò)通道實(shí)體建造工程，并將3號(hào)線鄞州區(qū)政府?南部商務(wù)區(qū)站和兒童公園站?櫻花公園站區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道設(shè)立為本作者簡(jiǎn)介：1、朱云浩（1985-），男，工程師，2007年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)。試驗(yàn)段兩個(gè)聯(lián)絡(luò)通道均位于寧波市區(qū)，地表為無(wú)建筑物開闊地帶，其中兒?櫻區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道周邊存在樓體建筑，但距離較遠(yuǎn)，影響較小。聯(lián)絡(luò)通道埋深17m?22m,均處于黏土性質(zhì)土層中，滲透性低，自穩(wěn)性差，且土體較軟，非常適合聯(lián)絡(luò)通道機(jī)械法建造實(shí)體建造試驗(yàn)段。本次科研項(xiàng)目采用科研、設(shè)計(jì)、施工總承包模式，由科研聯(lián)合體負(fù)責(zé)聯(lián)絡(luò)通道的設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。聯(lián)合體科研組成員根據(jù)專業(yè)劃分具體科研任務(wù)，通過(guò)國(guó)內(nèi)外相關(guān)行業(yè)、技術(shù)調(diào)研、專家咨詢和理論試驗(yàn)研究，確定科研具體方向和主要攻關(guān)技術(shù)難題，在理論與試驗(yàn)研究、聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)及防水、建造裝備研制和施工工藝等四大方面展開研究，并結(jié)合施工過(guò)程監(jiān)測(cè)和運(yùn)行期穩(wěn)定狀態(tài)研究改進(jìn)方向和具體的改進(jìn)措施。二、關(guān)鍵施工技術(shù)洞門預(yù)埋技術(shù)洞門預(yù)埋技術(shù)應(yīng)滿足掘進(jìn)機(jī)在微加固狀態(tài)下進(jìn)洞，故研發(fā)出聯(lián)絡(luò)通道處主隧道特殊鋼混復(fù)合管片。該管片外形尺寸與主隧道管片相同，可與主隧道管片相互組合成環(huán)，6片鋼混復(fù)合管片組合后，可在隧道腰部形成聯(lián)絡(luò)通道洞門?？傮w工藝流程為：預(yù)制鋼混管片f拼裝鋼混管片f焊接鋼混管片。聯(lián)絡(luò)通道洞門模型2.2微加固技術(shù)采用機(jī)械法進(jìn)行聯(lián)絡(luò)通道施工時(shí)，掘進(jìn)機(jī)開挖土體產(chǎn)生的反作用力將由正線隧道提供，會(huì)使成型隧道產(chǎn)生形變及位移；同時(shí)，在掘進(jìn)機(jī)破除洞門后，土倉(cāng)與土體水系將會(huì)連通，亦可能連通正線隧道周圍建筑空隙，此時(shí)，整條隧道周圍的水壓將會(huì)集中與洞門處，增大始發(fā)與接收風(fēng)險(xiǎn)泥。結(jié)合上述分析，微加固主要解決兩點(diǎn)問(wèn)題：一是，彌補(bǔ)正線隧道管片周邊同步注漿凝固收縮、在地層中的擴(kuò)散出現(xiàn)局部填充不均勻、不密實(shí)等缺陷，其優(yōu)點(diǎn)在于可以控制正線隧道管片在推進(jìn)反力作用下的位移量；二是，在洞門周邊形成止水封閉環(huán)，阻斷沿正線隧道的后方來(lái)水，其優(yōu)點(diǎn)在于降低洞門處承受的水壓力故，微加固分為兩個(gè)步驟：一是，正線隧道微加固；二是，洞門微加固。2.3掘進(jìn)機(jī)組裝、運(yùn)輸及調(diào)試2.3.1組裝場(chǎng)地準(zhǔn)備掘進(jìn)機(jī)組裝場(chǎng)地主要考慮吊車放置區(qū)地面的承重能力，如果地面強(qiáng)度不夠需要進(jìn)行加固，同時(shí)對(duì)豎井的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行復(fù)核和四周環(huán)境、進(jìn)場(chǎng)道路進(jìn)行踏勘。2.3.2鋪設(shè)運(yùn)輸鋼軌掘進(jìn)機(jī)需要在豎井處進(jìn)行組裝并運(yùn)輸至聯(lián)絡(luò)通道洞門處連接，故運(yùn)輸鋼軌從豎井處鋪設(shè)至聯(lián)絡(luò)通道洞門處。所鋪軌道目的為運(yùn)輸設(shè)備及物料，始發(fā)側(cè)軌道須鋪設(shè)至超過(guò)聯(lián)絡(luò)通道中心線40m，接收側(cè)軌道須鋪設(shè)至超過(guò)聯(lián)絡(luò)通道中心線10m。掘進(jìn)機(jī)設(shè)備重量較大，尤其3號(hào)臺(tái)車可重達(dá)3001,可能對(duì)隧道產(chǎn)生結(jié)構(gòu)上的影響，因此，運(yùn)輸掘進(jìn)過(guò)程中疏散整體設(shè)備對(duì)隧道荷載為重中之重。經(jīng)研究討論，常規(guī)地鐵隧道運(yùn)輸采用鋪設(shè)軌臺(tái)車配備鋼輪運(yùn)輸，可降低隧道荷載的同時(shí)保證安全性和運(yùn)輸體系使用壽命。本研究項(xiàng)目計(jì)劃借鑒盾構(gòu)隧道運(yùn)輸系統(tǒng)，設(shè)計(jì)新型的雙軌軌枕，在隧道內(nèi)鋪設(shè)4根P43鋼軌，軌枕間距0.6m，內(nèi)軌軌距0.9m，可保證材料運(yùn)輸電瓶車同時(shí)運(yùn)行，外軌軌距1.3m,主要用作后配套運(yùn)輸。頂管機(jī)使用機(jī)械因整體重量較輕，且整機(jī)重心較接近隧道重心位置，故采用常規(guī)軌距為900mm的軌枕。2.3.3后配套臺(tái)車下井運(yùn)輸聯(lián)絡(luò)通道掘進(jìn)機(jī)的5節(jié)臺(tái)車之間差異較大，其中1號(hào)、2號(hào)臺(tái)車尺寸較小，重量較輕，可整體吊裝下井。3號(hào)、5號(hào)臺(tái)車總重較大，4號(hào)臺(tái)車尺寸超長(zhǎng)，須在井口進(jìn)行組裝?？紤]到電瓶車工作能力、連接部位強(qiáng)度及設(shè)備通用性，5節(jié)臺(tái)車分別單獨(dú)由電瓶車推入隧道。2.3.4套筒尾刷安裝套筒鋼絲刷是掘進(jìn)機(jī)的一種刷形密封件，安裝在始發(fā)套筒內(nèi)。鋼絲刷正確的安裝是發(fā)揮頂管機(jī)套筒尾刷密封性能的基本前提，正確的油脂涂抹和施工是發(fā)揮套筒尾刷密封性能的保障，套筒鋼絲刷正確的安裝結(jié)合油脂的正確涂抹及施工，為滿足始發(fā)套筒的密封要求打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。套筒鋼絲刷安裝的好壞直接影響套筒的質(zhì)量和安全。每組鋼絲刷由鋼板制成的保護(hù)板、壓緊板和不銹鋼材料的鋼絲刷組成。保護(hù)板與壓緊板之間夾裝了鋼絲刷。保護(hù)板、壓緊板、鋼絲刷通過(guò)銷釘固定，由此構(gòu)成整塊鋼絲刷.2.3.5托架初步定位、固安始發(fā)與接收托架分別安裝在3號(hào)、5號(hào)臺(tái)車上，托架內(nèi)設(shè)有豎向與橫向千斤頂，橫向千斤頂能在負(fù)載主機(jī)時(shí)進(jìn)行水平姿態(tài)調(diào)節(jié)，豎向千斤頂能在負(fù)載主機(jī)時(shí)進(jìn)行豎向姿態(tài)調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)范圍極限為80mm。正線隧道設(shè)計(jì)及施工過(guò)程中，上、下行線的聯(lián)絡(luò)通道處鋼混復(fù)合管片拼裝精度無(wú)法達(dá)到理想狀態(tài)，即聯(lián)絡(luò)通道進(jìn)出洞方位角與正線隧道并非垂直，這是由于正線隧道洞門鋼環(huán)在拼裝成型后的里程差、自轉(zhuǎn)等多因素導(dǎo)致。雖然始發(fā)托架具備微調(diào)能力，但為了減少在洞內(nèi)的調(diào)整幅度，因此始發(fā)與接收托架應(yīng)參照計(jì)劃線進(jìn)行初步定位。托架初步定位應(yīng)考慮方位角、坡度兩個(gè)因素。始發(fā)托架初步定位后，會(huì)隨著臺(tái)車一同運(yùn)輸至聯(lián)絡(luò)通道處，其運(yùn)輸路途有曲線及坡度。故，初步定位過(guò)程中，采用相對(duì)坐標(biāo)控制，以運(yùn)輸鋼軌為基準(zhǔn)，換算出托架方位角及坡度。需要注意的是，組裝過(guò)程中托架內(nèi)置的千斤頂處于非工作狀態(tài)，即非伸出狀態(tài)，所以高程定位時(shí)須按偏低控制，避免就位后托架無(wú)法降低而引起姿態(tài)異常。托架定位標(biāo)準(zhǔn)為：坡度與計(jì)劃線偏差0%0?2%0,水平趨勢(shì)偏差＜3%0，即套筒及主機(jī)放置于托架上后，趨勢(shì)基本擬合計(jì)劃線。2.3.6反力架安裝常規(guī)的的反力架與盾構(gòu)機(jī)或頂管頂推系統(tǒng)后方，著力于車站等剛性結(jié)構(gòu)，且作業(yè)空間充足。機(jī)械法聯(lián)絡(luò)通道施工中的盾構(gòu)模式同樣需要反力系統(tǒng)，其掘進(jìn)反力只能依靠正線隧道管片提供，且作業(yè)空間有限，始發(fā)階段不具備放置常規(guī)反力架的條件。為克服正線隧道內(nèi)不滿足吊裝條件，施工空間狹小問(wèn)題，反力架設(shè)計(jì)為輕巧且可拼裝的結(jié)構(gòu)形式。反力架可在盾尾內(nèi)部拼裝，隱藏與盾體內(nèi)，不占用始發(fā)階段的空間。2.3.7主機(jī)下井定位主機(jī)下井前，須將套筒下半環(huán)放置于始發(fā)基座上，同時(shí)避免侵入運(yùn)輸限界。主機(jī)下井過(guò)程中要做好防傾覆措施，可在臺(tái)車底部支撐型鋼至地面，同時(shí)可防止因主機(jī)較重引起的臺(tái)車形變。定位時(shí)，應(yīng)確保3號(hào)臺(tái)車在運(yùn)輸過(guò)程中主機(jī)不侵入運(yùn)輸限界，運(yùn)輸限界距離隧道邊為200mm。即，頂管主機(jī)尾部應(yīng)距臺(tái)車中心1055mm，盾構(gòu)主機(jī)法蘭盤位置距臺(tái)車重心175mm。2.3.8套筒組裝鋼套筒上半環(huán)安裝前，應(yīng)對(duì)法蘭連接面進(jìn)行除銹，然后按圖紙安裝密封圈，并涂抹硅酮密封膠。安裝過(guò)程中，應(yīng)設(shè)置定位導(dǎo)向銷，并通過(guò)4個(gè)10t倒鏈將上下套筒合攏，合攏過(guò)程中應(yīng)注意調(diào)整鋼絲刷壓倒方向并注意保護(hù)鋼絲刷。安裝完成后，應(yīng)將套筒與主機(jī)通過(guò)焊接方式相連，確保運(yùn)輸及精調(diào)位置過(guò)程中主機(jī)與套筒不發(fā)生相對(duì)位移。2.3.9空載調(diào)試設(shè)備組裝完畢后，即可進(jìn)行空載調(diào)試?？蛰d調(diào)試的目的是檢查盾構(gòu)各系統(tǒng)是否能正常與轉(zhuǎn)，對(duì)于不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的要找出原因。主要調(diào)試內(nèi)容頂管和盾構(gòu)稍有區(qū)別，但大致一樣，主要都是配電系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)以及各種儀表的校正。2.4掘進(jìn)前的準(zhǔn)備工作始發(fā)姿態(tài)調(diào)整設(shè)備空載調(diào)試完畢后，進(jìn)行始發(fā)姿態(tài)調(diào)整。調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)為：坡度與計(jì)劃線偏差0%0?2%0,水平趨勢(shì)偏差＜3%0，即套筒及主機(jī)前端與洞門對(duì)齊，趨勢(shì)基本擬合計(jì)劃線。始發(fā)姿態(tài)的調(diào)整通過(guò)托架集成的微調(diào)系統(tǒng)完成。始發(fā)托架下部安裝千斤頂，將原有的固定式托架改為可調(diào)節(jié)式托架，增加始發(fā)架的自由度，能夠通過(guò)對(duì)千斤頂?shù)目刂普{(diào)節(jié)始發(fā)姿態(tài)。左右及上下方向調(diào)節(jié)通過(guò)自鎖液壓千斤頂調(diào)整，并且在調(diào)整架上設(shè)置上下頂升的導(dǎo)向柱。導(dǎo)向柱允許調(diào)整架上下方向和左右方向的運(yùn)動(dòng)，但是限制調(diào)整架在主機(jī)前進(jìn)方向的運(yùn)動(dòng)，保證調(diào)整油缸的穩(wěn)定性。洞門臨時(shí)密封在常規(guī)盾構(gòu)掘進(jìn)中，洞門密封常采用橡膠簾布板，該密封裝置能夠防止泥水從洞門與盾構(gòu)殼體形成環(huán)形的空隙竄入端頭井內(nèi)，確保盾構(gòu)機(jī)開挖面泥水壓力、開挖面土體的穩(wěn)定，而在聯(lián)絡(luò)通道施工中，受空間限制，無(wú)法采用安裝橡膠簾布板這一密封裝置。機(jī)械法聯(lián)絡(luò)通道始發(fā)與接收均采用套筒進(jìn)行洞門臨時(shí)密封，其中接收套筒為常規(guī)套筒。始發(fā)套筒參考了盾尾密封機(jī)制，通過(guò)套筒內(nèi)置鋼絲刷（密封刷）進(jìn)行密封。始發(fā)端洞門臨時(shí)密封的工作原理是，鋼套筒與洞門之間的密封采用焊接連接，套筒與盾體之間設(shè)置鋼絲刷并填充油脂密封，在盾尾完全進(jìn)入套筒后，鋼絲刷彈起并接觸襯砌，形成套筒與襯砌之間的密封。因盾構(gòu)法聯(lián)絡(luò)通道作業(yè)空間狹小，需要在豎井等此類寬闊地方提前將主機(jī)預(yù)存于套筒內(nèi)。為便于操作，將套筒分半設(shè)計(jì)，上半部分待主機(jī)就位后安裝。待始發(fā)姿態(tài)調(diào)整完成后，通過(guò)將洞門與套筒相連，形成套筒與洞門之間的密封。始發(fā)套筒拆為三部分，各部分之間采用法蘭連接，其目的在于方便井口安裝及洞內(nèi)拆除。從洞門整體的密閉性考慮，施工中選擇焊接的方式將套筒與洞門連接。但焊接接縫拆除所需時(shí)間較長(zhǎng)，且在單側(cè)密實(shí)的狀態(tài)下割除較為困難。為了方便拆除，將套筒拆分出一個(gè)較小的前端，使得拆除工作可以通過(guò)拆卸法蘭螺栓快速進(jìn)行，有效的保障了施工進(jìn)度，避免了掌子面長(zhǎng)期暴露而帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。并且從后期套筒拆除過(guò)程看，可以將套筒從安裝時(shí)洞門處的焊縫附近割除，套筒前端雖有部分損失，但經(jīng)加工后仍可再次使用，而套筒后完整保留端，從而節(jié)約施工成本。套筒后端主要是解決密封問(wèn)題，其通過(guò)法蘭與套筒前端連接，將聯(lián)絡(luò)通道洞門密封位置延長(zhǎng)至套筒尾端，套筒尾端仿照盾構(gòu)機(jī)尾刷設(shè)計(jì)，設(shè)有盾尾油脂注入口，增加套筒的密封性。在始發(fā)階段，套筒后端包裹著掘進(jìn)機(jī)被運(yùn)送至聯(lián)絡(luò)通道處，與套筒前端的連接，尾刷在整個(gè)過(guò)程中完全壓縮，當(dāng)始發(fā)掘進(jìn)后，盾尾脫離套筒尾刷后，套筒尾刷需要完全彈起，使其緊緊包裹住負(fù)環(huán)管片，起到密封效果，此后隨著盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)，襯砌與套筒鋼絲刷之間出現(xiàn)空隙，需及時(shí)注入填充物，調(diào)節(jié)空隙處的壓力，填充物的壓力應(yīng)與土壓持平，阻止泥水外溢，因此套筒鋼絲刷設(shè)計(jì)應(yīng)考慮三個(gè)因素：彈性、長(zhǎng)度、強(qiáng)度。尾刷長(zhǎng)度主機(jī)盾體外徑3280mm，套筒內(nèi)徑3420mm，管片外徑為3150mm，管節(jié)的外徑為3260mm。盾構(gòu)法施工中，與套筒之間的環(huán)形空隙寬度最大為135mm，頂管法施工中，最大間隙為80mm。鋼絲刷設(shè)計(jì)厚度為30mm，因此，盾構(gòu)法理論是鋼絲刷彈起量為105m，頂管法理論的尾刷談起量為50mm。為保證尾刷能正常工作，尾刷長(zhǎng)度一般為彈起量的3倍，此時(shí)尾刷的力學(xué)效果最好，因此盾構(gòu)法鋼絲刷長(zhǎng)度為360mm，頂管法鋼絲刷長(zhǎng)度為150mm。尾刷強(qiáng)度套筒內(nèi)需注入填充物來(lái)減小洞門內(nèi)外壓力差，因此套筒鋼絲刷需一定的強(qiáng)度隧道埋深為30m，其土壓力為0.28Mpa，而通常注漿壓力為鋼絲刷強(qiáng)度的60%,因此鋼絲刷需能承受0.47Mpa的壓強(qiáng)。密封檢測(cè)始發(fā)套筒完成密封后，需對(duì)套筒進(jìn)行密封性能進(jìn)行檢測(cè)，保證始發(fā)套筒密封安全。套筒密封需做到以下幾點(diǎn)：套筒尾部密封環(huán)內(nèi)注入密封油脂，此處使用油脂需性能優(yōu)良，具有較好的蠕動(dòng)性和延展性，粘性較強(qiáng)，可抵抗至少5bar的泥水沖擊。尾部密封為套筒防水關(guān)鍵，油脂從套筒下部注入，需飽滿密實(shí)，不得存在孔洞或虛填部分，并時(shí)刻檢查套筒頂端出氣孔油脂滲出情況。當(dāng)出氣孔內(nèi)流出油脂，可關(guān)閉出氣孔，繼續(xù)注入油脂，保證靜止?fàn)顟B(tài)下油脂壓力不低于4bar。油脂注入完成后，套筒密封艙內(nèi)需做密水試驗(yàn)，通過(guò)刀盤或者套筒注入孔往套筒內(nèi)注水并檢查是否存在滲漏點(diǎn)，要求檢測(cè)壓力不低于計(jì)算水土壓力，且維持5min壓力不下降。合格后排空密封倉(cāng)，進(jìn)行下一步工作。反力系統(tǒng)安裝因盾構(gòu)與頂管模式的差異，反力系統(tǒng)有所不同，盾構(gòu)模式的反力系統(tǒng)為反力架，通過(guò)推進(jìn)油缸將其頂推出盾尾直至支腿緊靠后部支撐環(huán)即可。頂管模式的反力系統(tǒng)為頂推油缸，在主機(jī)就位及支撐體系張開后，頂推油缸便可橫移至指定位因始發(fā)姿態(tài)的不同，反力系統(tǒng)的安裝應(yīng)考慮其方位角及法面垂直度。反力架可通過(guò)調(diào)整支腿長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)，頂推系統(tǒng)可通過(guò)在油缸后部增加墊塊實(shí)現(xiàn)。其水平偏差應(yīng)控制在+5mm之內(nèi)，高程偏差應(yīng)控制在土5mm之內(nèi)。2.5首環(huán)襯砌安裝2.5.1盾構(gòu)法首環(huán)管片安裝在安裝首環(huán)襯砌管片，為保證負(fù)環(huán)管片不破壞尾盾刷、保證負(fù)環(huán)管片在拼裝好以后能順利向后推進(jìn)，在盾殼內(nèi)安設(shè)厚度不小于盾尾間隙的型鋼，以使管片在盾殼內(nèi)的位置得到保證，該型鋼應(yīng)在所有負(fù)環(huán)拼裝完成后拆除。負(fù)環(huán)管片采用可重復(fù)使用得鋼環(huán)進(jìn)行拼裝，鋼環(huán)無(wú)楔形量。第一環(huán)管片采用K1點(diǎn)位，F(xiàn)塊位于右上方，以便于管片拼裝，如圖2.5.1-1所示。管片與始發(fā)托架之間存在70mm的間隙，為保證管片不下沉，在管片脫出盾尾時(shí)，及時(shí)安放鋼契塊、每環(huán)管片安放4個(gè)（左右各2個(gè)）。在安放過(guò)程中，不應(yīng)用力敲擊，避免導(dǎo)致管片上浮。圖2.5.1-1首環(huán)管片拼裝點(diǎn)位圖2.5.2頂管法首環(huán)管節(jié)安裝為保證主機(jī)在完成掘進(jìn)后便于拆除，首環(huán)管節(jié)為特殊設(shè)計(jì)，環(huán)寬450mm，接縫處為斜口設(shè)計(jì)。該管節(jié)為鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，起連接主機(jī)及襯砌的作用。安裝過(guò)程中應(yīng)將小分塊放置與上方。為保證管節(jié)在始發(fā)托架上行走順利，不因托架不順平而破碎，應(yīng)在托架上方粘貼墊板，墊板材料宜采用聚四氟板。2.6掘進(jìn)施工關(guān)鍵技術(shù)2.6.1始發(fā)切削混管片技術(shù)掘進(jìn)機(jī)在削切管片時(shí)，掘進(jìn)參數(shù)按照管片削切實(shí)驗(yàn)結(jié)果適當(dāng)調(diào)整。根據(jù)試驗(yàn)段應(yīng)用數(shù)據(jù)分析，掘進(jìn)機(jī)在始發(fā)過(guò)程中切削管片的推力為在2000?3000kN，扭矩控制位300?550kN?m。切削過(guò)程中需采取必要措施改良渣土，降低扭矩并防止螺旋機(jī)噴涌。該改良劑應(yīng)具備懸浮混凝土塊的能，且應(yīng)為流塑性介質(zhì)。試驗(yàn)段選用的改良劑為膨潤(rùn)土-水玻璃雙液漿。膨潤(rùn)土漿液配合比為鈣基膨潤(rùn)土：水=1:2，混合液配合比為膨潤(rùn)土漿液：水玻璃=20:1。漿液通過(guò)土倉(cāng)胸板的預(yù)留注漿孔注入，漿液混合口應(yīng)盡量接近注入口，避免管路堵塞。始發(fā)掘進(jìn)過(guò)程中，套筒注脂應(yīng)同步進(jìn)行，并保持靜止壓力大于切口壓力。切削洞門混凝土過(guò)程中，膨潤(rùn)土-水玻璃雙液漿應(yīng)根據(jù)排渣情況及渣土溫度適當(dāng)注入。當(dāng)盾尾進(jìn)入套筒后，鋼絲刷和管片外壁接觸，間隙落差瞬間增大65mm（管片外徑3150mm，盾尾外徑3280mm），為了保證土倉(cāng)壓力穩(wěn)定，盾尾經(jīng)過(guò)首道鋼絲刷時(shí)，且未脫離下一道鋼絲刷之前，應(yīng)停止推進(jìn)，補(bǔ)充隔腔內(nèi)油脂直至壓力大于切口壓力。油脂補(bǔ)注前，應(yīng)注意檢查鋼絲刷彈起情況，確保鋼絲刷已與管片密貼盾尾完全進(jìn)洞后，通過(guò)聯(lián)絡(luò)通道管片上預(yù)留的注漿孔，向洞門與管片之間的間隙注入水泥-水波力雙液漿，雙液漿配合比為：水泥漿（水灰比1:1），水玻璃以1:3比例稀釋，注入時(shí)水泥漿與水玻璃體積比為1:1，凝結(jié)時(shí)間控制在20s?40s，通過(guò)二次補(bǔ)漿，可避免洞門間隙產(chǎn)生水土流失。2.6.2.掘進(jìn)施工技術(shù)（1）土壓力參數(shù)的選擇與控制根據(jù)土壓平衡工況的特點(diǎn)，確定并保持合理的土倉(cāng)壓力是關(guān)鍵因素。因此，土壓平衡工況中掘進(jìn)參數(shù)的確定是以土倉(cāng)壓力為基準(zhǔn)點(diǎn)來(lái)考慮，掘進(jìn)控制程序也應(yīng)以土倉(cāng)壓力的保持為目的。土壓力的分類作用在擋土結(jié)構(gòu)上的土壓力，按擋土結(jié)構(gòu)的位移方向、大小及土體所處的三種平衡狀態(tài)，可分為靜止土壓力Eo，主動(dòng)土壓力Ea和被動(dòng)土壓力Ep三種。大部分情況下作用在擋土墻上的土壓力值均介于上述三種狀態(tài)下的土壓力值之間。其大小關(guān)系為Ep>Eo>Ea。參數(shù)、姿態(tài)控制掘進(jìn)速度及推力的選定以保持土倉(cāng)壓力為目的，根據(jù)施工的實(shí)際情況確定并調(diào)整掘進(jìn)速度及推力。黏土地層掘進(jìn)速度太慢不利于出渣量的控制，速度過(guò)快不利于掌子面的穩(wěn)定，且易造成土倉(cāng)壓力的不穩(wěn)定性變化，故應(yīng)選取適當(dāng)?shù)乃俣缺ＷC土倉(cāng)壓力和出土的平衡。在保證速度的同時(shí)推力也應(yīng)適中，過(guò)大的推力會(huì)導(dǎo)致管片的變形，隧道軸線產(chǎn)生偏差；過(guò)小的推力會(huì)使盾構(gòu)機(jī)的回轉(zhuǎn)角變化快，不利于盾構(gòu)姿態(tài)的控制，同樣不利于管片質(zhì)量的控制。為得到掘進(jìn)機(jī)在該地層下的正常掘進(jìn)參數(shù)，統(tǒng)計(jì)分析、優(yōu)化參數(shù)，精細(xì)化管理確保過(guò)程平穩(wěn)、安全順利。盾構(gòu)穿主要參數(shù)如下：掘進(jìn)速度為一般為20~40mm/min，保持均速通過(guò)，掘進(jìn)過(guò)程中總推力可控制在1600kN?2200kN，以不超過(guò)2000kN為宜，刀盤轉(zhuǎn)數(shù)控制在lrad/min，通過(guò)渣土改良將扭矩控制在200kN?m左右。出土量計(jì)算出渣的控制非常重要，出渣速度與盾構(gòu)掘進(jìn)速度相匹配且出渣量與掘進(jìn)行程相匹配時(shí)，才能保證穩(wěn)定適當(dāng)?shù)耐羵}(cāng)壓力以及正常的掘進(jìn)。通常情況下，出渣的速度由螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)衡量；掘進(jìn)速度通過(guò)千斤頂油缸的頂進(jìn)速度來(lái)衡量，千斤頂?shù)钠骄谐碳淳蜻M(jìn)行程。在土壓平衡機(jī)械法隧道施工中，渣土出運(yùn)采用軌道式電瓶車拖一定數(shù)量的鋼車，出渣量實(shí)行重量測(cè)量和體積測(cè)量雙控制：重量測(cè)量采用吊運(yùn)渣土的龍門吊稱重；體積測(cè)量是通過(guò)測(cè)定鋼車的臺(tái)數(shù)及其容量得到所出渣土的總體積。為確保本工程出渣量的準(zhǔn)備性，本次科研一套配備于盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的皮帶機(jī)，該皮帶機(jī)上設(shè)置有土沙稱重裝置，當(dāng)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)挖掘出的土沙經(jīng)過(guò)皮帶機(jī)上的稱重裝置時(shí)，稱重機(jī)構(gòu)會(huì)即時(shí)顯示出土沙的重量，并且通過(guò)采集皮帶的輸送速度，以計(jì)算得到皮帶每環(huán)的實(shí)際出土重量，并將其與每環(huán)的理論出土量進(jìn)行比較，從而得出是否超挖的判斷，并據(jù)此進(jìn)行相應(yīng)量的注漿回填，保證地面及地下管線的安全。在對(duì)出渣量進(jìn)行準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)計(jì)量的同時(shí)，還要記錄盾構(gòu)機(jī)注入渣土的水量。每環(huán)理論出渣量(實(shí)方)為：[(nXD2)F4]XL=[(nX10.82)F4]X0.55=4.67方/環(huán)。式中：D為盾構(gòu)機(jī)刀盤直徑，L為每環(huán)管片掘進(jìn)距離，松散系數(shù)按1.2考慮,實(shí)際出渣量為5.61方/環(huán)。另外汽車吊吊鉤安裝了稱重裝置，在吊土過(guò)程中，進(jìn)行稱量并做好記錄。按照原狀土的容重1.71g/cm3計(jì)，每環(huán)掘進(jìn)加水量1山3，每環(huán)出土重量：4.67X1.71+1=8.991。通過(guò)不同地層(土體容重變化)或加水量發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整。當(dāng)通過(guò)調(diào)節(jié)螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速仍達(dá)不到理想出土狀態(tài)時(shí)，可以通過(guò)改良渣土的可塑狀態(tài)來(lái)調(diào)整。通過(guò)構(gòu)建筑物期間，派專人監(jiān)控出土體積和出土質(zhì)量，每環(huán)出渣量控制在5.6m3及9噸以內(nèi)。當(dāng)出土量大于5.6m3或9噸時(shí)，操作人員應(yīng)急向技術(shù)人員反應(yīng)，技術(shù)人員認(rèn)真記錄該區(qū)域的里程樁號(hào)或管片環(huán)號(hào)，并安排地面注漿隊(duì)伍在該建構(gòu)筑物預(yù)留的注漿孔注入水泥漿液，使擾動(dòng)的土體盡快固結(jié)起來(lái)，避免地面滯后沉降的發(fā)生，在該處增大同步注漿量；加大該區(qū)域的監(jiān)測(cè)頻率，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)情況，及時(shí)組織地面重復(fù)注漿以及洞內(nèi)二次注漿2.6.3.預(yù)制襯砌運(yùn)輸管片運(yùn)輸管片從正線隧道運(yùn)至聯(lián)絡(luò)通道，其運(yùn)送路線呈'L'形結(jié)構(gòu)，因此常規(guī)的管片運(yùn)輸設(shè)計(jì)很難達(dá)到施工要求?？紤]到聯(lián)絡(luò)通道管片直徑較小，內(nèi)部空間有限，很難在聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)安裝雙梁，但也正因管片直徑小、厚度較低，使得單塊管片的質(zhì)量較輕，因此將管片運(yùn)輸分為兩個(gè)部分，正線隧道內(nèi)管片采用單梁運(yùn)輸，而聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)采用人工運(yùn)輸。。而人工運(yùn)輸則是在隧道內(nèi)用角鐵焊制一條軌道，軌道上放置一個(gè)平板車。運(yùn)輸中將管片吊運(yùn)至平板車上，由人工推至拼裝機(jī)處。管節(jié)運(yùn)輸管節(jié)的單塊尺寸較大，從加工廠運(yùn)輸至存放場(chǎng)時(shí)須環(huán)面朝上放置，避免運(yùn)輸過(guò)程中傾覆。而管節(jié)拼裝過(guò)程中需要管節(jié)立放，管節(jié)的翻身是一個(gè)必要的過(guò)程。管節(jié)的翻身如在隧道內(nèi)進(jìn)行則需要占用較大空間，為此設(shè)計(jì)了放置于地面的管節(jié)自動(dòng)翻身裝置，管節(jié)下井前進(jìn)行翻身。管節(jié)在隧道內(nèi)運(yùn)輸為立放運(yùn)輸，為此設(shè)計(jì)了管節(jié)運(yùn)輸支架。2.6.4管片拼裝管片調(diào)節(jié)環(huán)由于聯(lián)絡(luò)通道管片長(zhǎng)度為0.55m，而隧道長(zhǎng)度不是0.55的倍數(shù)，采用同一寬度管片拼裝無(wú)法保證洞門鋼管片位置合適，因此需增加不同厚度調(diào)節(jié)環(huán)，使得聯(lián)絡(luò)通道的管片洞門剛環(huán)處管片位置正好合適。管片選型考慮管片錯(cuò)縫拼裝的優(yōu)點(diǎn)，如止水性能好、整體受力性能好、圓環(huán)整體剛度大等，本工程采用通用管片錯(cuò)縫拼裝的方式。但考慮到錯(cuò)縫拼裝的內(nèi)力大，而通縫拼裝的內(nèi)力較小，可拼裝自由度相對(duì)較多，有利于管片的安裝。因此，在受力允許的狀態(tài)下，可采用小通縫進(jìn)行拼裝。所謂“小通縫”，是指兩管片環(huán)之間允許有1?2條通縫，相應(yīng)地，3條及3條以上的通縫定義為“大通縫”，大通縫的情況是絕對(duì)不允許的。同時(shí)，通用管片的封頂塊一般是最后安裝的，考慮到管環(huán)底部范圍受力較大且不易安裝，如果封頂塊安裝在底部位置，將加大拼裝的難度，且對(duì)于施工安全有一定的隱患，故避免將封頂塊安裝在管片環(huán)底部的范圍。管片拼裝質(zhì)量控制成環(huán)環(huán)面控制：環(huán)面不平整度應(yīng)小于2mm。相鄰環(huán)高差控制在4mm以內(nèi)。安裝成環(huán)后，在縱向螺栓擰緊前，進(jìn)行襯砌環(huán)橢圓度測(cè)量。當(dāng)橢圓測(cè)量度大于30mm時(shí)應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。2.6.5管節(jié)安裝頂管模式中，襯砌為管節(jié)，與盾構(gòu)模式同理，設(shè)置了調(diào)節(jié)環(huán)。而管節(jié)無(wú)楔形量設(shè)計(jì)，故在拼裝過(guò)程中選型較為簡(jiǎn)單，即錯(cuò)縫安裝。按照管節(jié)的分塊設(shè)計(jì)，管節(jié)安裝點(diǎn)位固定，小分塊只能在正上方或者正下方拼裝。當(dāng)?shù)踹\(yùn)下半塊時(shí)，可采用一個(gè)吊機(jī)吊運(yùn)，將下半塊放置于三號(hào)臺(tái)車的管片支撐上，并與上一環(huán)管節(jié)用螺栓連接：上半塊管節(jié)吊裝時(shí)，需要用兩個(gè)吊機(jī)抬吊，將上半塊放置于下半塊上部，安裝螺栓，可拆卸吊具，完成一環(huán)管節(jié)的拼裝。2.7掘進(jìn)施工測(cè)量導(dǎo)向聯(lián)絡(luò)通道作為地鐵區(qū)間上行線與下行線的連接隧道，與地鐵正線隧道呈T字型，作業(yè)空間狹小，自動(dòng)測(cè)量導(dǎo)向系統(tǒng)因測(cè)站點(diǎn)安裝于后支撐體系上，受盾構(gòu)推力作用產(chǎn)生位移，精度不滿足施工要求。測(cè)量技術(shù)作為盾構(gòu)隧道施工的眼睛，其測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性直接影響著項(xiàng)目工程是否能夠順利進(jìn)行。在盾構(gòu)隧道施工中，為了保證各項(xiàng)開挖面能正確貫通和符合設(shè)計(jì)要求，就必須隨著隧道施工掘進(jìn)實(shí)時(shí)測(cè)定當(dāng)前盾構(gòu)機(jī)與設(shè)計(jì)軸線的偏差。相較于傳統(tǒng)機(jī)械法而言，機(jī)械法聯(lián)絡(luò)通道具體空間狹小、自動(dòng)測(cè)量導(dǎo)向系統(tǒng)測(cè)站點(diǎn)易發(fā)生位移的特點(diǎn)。機(jī)械法聯(lián)絡(luò)通道施工與其他盾構(gòu)隧道類工程區(qū)別在于，聯(lián)絡(luò)通道隧道洞口位于地鐵正線隧道內(nèi)，與正線隧道呈T字型結(jié)構(gòu)，作業(yè)空間狹小，導(dǎo)向系統(tǒng)全站儀僅能安裝于后支撐體系上，后支撐體系受反作用力會(huì)發(fā)生位移，造成導(dǎo)向系統(tǒng)測(cè)量精度不夠。發(fā)生位移后需人工及時(shí)對(duì)測(cè)站點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且因?yàn)樽鳂I(yè)空間狹小，人工復(fù)測(cè)工效較低，影響施工進(jìn)度。根據(jù)機(jī)械法聯(lián)絡(luò)通道特殊結(jié)構(gòu)構(gòu)造和空間布局，經(jīng)反復(fù)計(jì)算和驗(yàn)證，采用新的測(cè)量導(dǎo)向技術(shù)理念，并設(shè)計(jì)新的測(cè)量導(dǎo)向系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：全自動(dòng)全站儀、無(wú)線電臺(tái)、計(jì)算機(jī)及應(yīng)用工具、盾構(gòu)機(jī)、激光靶、定向棱鏡、控制箱。全站儀安裝于盾構(gòu)機(jī)后支撐體系上，定向棱鏡安裝于穩(wěn)定管片內(nèi)壁上，激光靶安裝于與測(cè)站全站儀通視的盾構(gòu)機(jī)內(nèi)，如圖2.7-1所示，具體導(dǎo)向過(guò)程如下：1）當(dāng)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時(shí)，計(jì)算機(jī)通過(guò)中央控制箱控制全站儀進(jìn)行建站，然后測(cè)設(shè)出新增的定向棱鏡和盾構(gòu)機(jī)上激光靶的三維坐標(biāo)及方位角；2）全站儀將測(cè)量的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線電臺(tái)發(fā)送信號(hào)傳輸給計(jì)算機(jī)的輸入信號(hào)端，計(jì)算機(jī)先計(jì)算測(cè)設(shè)出的新增棱鏡三維坐標(biāo)與該棱鏡原坐標(biāo)較差，當(dāng)較差小于限差（具體化）時(shí)，應(yīng)用工具通過(guò)測(cè)設(shè)出的激光靶坐標(biāo)計(jì)算出當(dāng)前盾構(gòu)機(jī)與設(shè)計(jì)軸線的偏差；3）因?yàn)槿緝x安裝于盾構(gòu)機(jī)后支撐體系上，在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中后支撐體系會(huì)發(fā)生位移，當(dāng)測(cè)站出的新增棱鏡坐標(biāo)與原坐標(biāo)限差超限時(shí)，計(jì)算機(jī)通過(guò)中央控制箱控制全站儀分別測(cè)設(shè)出兩個(gè)定向棱鏡的水平距離、夾角、高差，測(cè)設(shè)出的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線電臺(tái)傳輸給計(jì)算機(jī)，通過(guò)應(yīng)用程序計(jì)算出當(dāng)前測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)，并更新；4）通過(guò)比較更新前后的姿態(tài)較差作為該步驟的檢核，當(dāng)測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)更新后測(cè)設(shè)出的盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)與原姿態(tài)超過(guò)限差時(shí)，計(jì)算機(jī)出現(xiàn)報(bào)警信息，工程師人工復(fù)核測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)。2.8壁后注漿盾構(gòu)同步注漿就是在隧道內(nèi)將具有適當(dāng)?shù)脑缙诩白罱K強(qiáng)度的材料，按規(guī)定的注