【文章內(nèi)容簡介】 的混凝土。(a)加固橫剖面圖(b)平剖圖圖214 預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻加固示意圖在井口位置處設(shè)料斗，然后在其下面懸掛串筒，用汽車泵輸送混凝土，混凝土用汽車泵水平輸送，采用插入式振動(dòng)棒進(jìn)行振搗。二是預(yù)應(yīng)力錨索。將3道預(yù)應(yīng)力錨索以豎向方式設(shè)置在挖孔樁樁身，保證預(yù)應(yīng)力錨索的豎向間距為2m，縱向間距為3m，每道錨索是通過17根鋼絞線而制成，鋼絞線的強(qiáng)度高達(dá)1860mMPa，采用張拉油泵、油壓千斤頂進(jìn)行張拉，在使用張拉機(jī)具前須標(biāo)定。在張拉操作后采用高壓注漿泵將漿體進(jìn)行注入。三是安裝樁間鋼筋混凝土板。鋼筋混凝土板制成樁間板，并且在板頂處設(shè)置吊環(huán)，方便汽車整體吊裝。在挖孔樁作業(yè)時(shí)在樁側(cè)面留槽口，用方木成槽，且保證樁間混凝土板與槽口尺寸小5cm，以便于安裝預(yù)制板，樁身與混凝土板之間的間隙用水泥漿填充。如圖215所示，在DK23＋107－DK22＋683段，該市鐵路和盾構(gòu)隧道大致平行，從DK23＋107段隧道左轉(zhuǎn)曲線與鐵路交叉，隧道穿過鐵路后向右拐彎下穿鐵路，到DK23＋670時(shí)穿出鐵路。盾構(gòu)機(jī)在下穿鐵路時(shí)，存在礫砂層，由于理深較淺且，距離較近，此時(shí)盾構(gòu)掘進(jìn)需采取加固措施，采用超前鉆進(jìn)打眼注漿。確定出注漿的范圍在隧道外側(cè)的3m內(nèi)。(a)DK23+300(b)DK23+200圖215 地鐵隧道與鐵路關(guān)系圖(1)調(diào)整盾構(gòu)機(jī)，當(dāng)?shù)刭|(zhì)地段相類似時(shí)，需進(jìn)行模擬掘進(jìn)工作，在盾構(gòu)機(jī)靠近鐵路前，需將盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)參數(shù)和狀態(tài)調(diào)整好。(2)在工作時(shí)需保證盾構(gòu)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)良好，盡量減少或避免盾構(gòu)機(jī)發(fā)生故障的次數(shù)，以免造成時(shí)間拖延，降低工作效率。在施工過程中采用土壓平衡施工方法保障沉降量較小。(3)選擇了加泥土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，跟好地保證了施工安全和進(jìn)度。通過改良地層減小地表沉降。(4)采取錯(cuò)縫拼裝進(jìn)行隧道襯砌，目的是可以發(fā)揮管片環(huán)間螺栓的縱向加強(qiáng)作用，從而加強(qiáng)了管片間接頭處的薄弱部位，使得管片環(huán)整體剛度有所增加，從根本上控制了砂層地段管片的結(jié)構(gòu)變形、結(jié)構(gòu)受力和防水方面的問題，使得地鐵施工過程中出現(xiàn)的大變形和滲漏問題得到有效地解決和控制。質(zhì)量控制中管片拼裝關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。必須嚴(yán)格把關(guān)管片的制作，杜絕投入使用不合格管片；采用高強(qiáng)度螺栓作為連接螺栓；施工管片接頭的防水必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，確保接頭防水的效果和管片拼裝的質(zhì)量，防止地下水的滲入。(5)根據(jù)施工環(huán)境和地層情況，選用泌水性小、和易性好、具有一定強(qiáng)度的漿液，及時(shí)填充地層和隧道間的空隙，通過適當(dāng)加大漿液的注入量來保護(hù)周圍環(huán)境和建筑物。同步注漿不足時(shí)采用二次注漿。采用雙液注漿(水泥＋水玻璃漿液)可以減少地面變形和地基不均勻沉降量。注意注漿量和注漿壓力，防止地基隆起現(xiàn)象發(fā)生。(6)實(shí)測反饋盾構(gòu)施工過程中的地面變形情況，采取優(yōu)化調(diào)整參數(shù)，檢驗(yàn)參數(shù)是否合理。平南鐵路和砂層地層時(shí)，推進(jìn)速度不宜過快，減小超挖量，縮短注漿時(shí)間，保持穩(wěn)定。(7)咨詢鐵路主管部門，信號線及鐵路允許變形指標(biāo)，保證安全和通信正常，將施工前的地層沉降預(yù)測量與設(shè)定的沉降控制指標(biāo)和預(yù)警值對比，出現(xiàn)問題時(shí)，及時(shí)報(bào)警。必須加強(qiáng)監(jiān)控量測工作及信息反饋工作，及時(shí)采取注漿措施來調(diào)整沉降曲線。通過比較詳細(xì)的資料調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析，了解北京目前的幾條地鐵線路上盾構(gòu)法的施工現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)法在大規(guī)模應(yīng)用中面臨的主要問題有：盾構(gòu)法連續(xù)施工的區(qū)間分散；盾構(gòu)設(shè)備的利用率偏低；盾構(gòu)機(jī)的非推進(jìn)作業(yè)過多；盾構(gòu)法施工的工期延誤；盾構(gòu)法施工的額外成本較多。通過分析，認(rèn)為最根本的原因在于盾構(gòu)區(qū)間施工與車站施工在速度和組織上的矛盾未能得到很好的協(xié)調(diào)，實(shí)際上也就是盾構(gòu)過站的問題沒有得到很好的解決。目前采用的三種實(shí)施方案沒能真正地解決這個(gè)問題，為此提出一種新的解決方案－盾構(gòu)先行貫通全線大部分車站行車隧道，再結(jié)合明挖法或淺埋暗挖法在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)拓展建造地鐵車站。該方案對于提高地鐵建設(shè)質(zhì)量，加快地鐵建設(shè)速度，降低地鐵工程造價(jià)有著很大的優(yōu)越性，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。為了比較清楚地了解北京地鐵盾構(gòu)法施工現(xiàn)狀，我們對北京的地鐵五號線、四號線、十號線、機(jī)場線這4條線路上盾構(gòu)法施工的當(dāng)時(shí)具體情況進(jìn)行了比較詳細(xì)的資料調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析，如表21～表25所示。表21 盾構(gòu)機(jī)投入臺數(shù)及平均掘進(jìn)里程統(tǒng)計(jì)表各項(xiàng)指標(biāo)五號線十號線四號線機(jī)場線區(qū)間線路單線總長(m)54334盾構(gòu)法施工單線總長(m)12202，1113318盾構(gòu)法區(qū)間數(shù)量71262投入盾構(gòu)機(jī)臺數(shù)6955平均掘進(jìn)里程(km／臺)～3～～～表22 盾構(gòu)法和礦山法的掘進(jìn)速度比較表平均掘進(jìn)速度五號線十號線四號線機(jī)場線盾構(gòu)法(m／ｄ)18礦山法(m／ｄ)122表23 盾構(gòu)法施工工期統(tǒng)計(jì)表非推進(jìn)作業(yè)五號線四號線十號線機(jī)場線盾構(gòu)井施工～6 個(gè)月約 4 個(gè)月3～ 個(gè)月3～7 個(gè)月盾構(gòu)下井組裝28～55 天30～60 天15～50 天28～30 天盾構(gòu)調(diào)頭32～49 天30～60 天20 天盾構(gòu)解體、吊出、轉(zhuǎn)場21～45 天30～60 天15～70 天14 天盾構(gòu)拖拉過站約 30 天26～60 天約 30 天表2 4 盾構(gòu)法非推進(jìn)作業(yè)次數(shù)統(tǒng)計(jì)表非推進(jìn)作業(yè)五號線四號線十號線機(jī)場線盾構(gòu)始發(fā)次數(shù)815115盾構(gòu)調(diào)頭次數(shù)401盾構(gòu)轉(zhuǎn)場次數(shù)266盾構(gòu)拖拉過站次數(shù)192表25 盾構(gòu)法施工造價(jià)統(tǒng)計(jì)表盾構(gòu)機(jī)造價(jià)盾構(gòu)井施工盾構(gòu)下井組裝盾構(gòu)解體吊出、轉(zhuǎn)場盾構(gòu)拖拉過站盾構(gòu)推進(jìn)平均造價(jià)車站加寬加深拖拉過站3000～460080～70535～40060～2002003030000～44520(元/m)根據(jù)表21～表25，我們可以發(fā)現(xiàn)北京盾構(gòu)法施工存在以下幾個(gè)主要問題。(1)盾構(gòu)法連續(xù)施工的區(qū)間分散對于盾構(gòu)法的應(yīng)用，除了考慮一般區(qū)間隧道施工方法的選擇原則外，還要考慮盾構(gòu)井的位置、本盾構(gòu)標(biāo)段與相關(guān)盾構(gòu)標(biāo)段工程的總體籌劃與組織以及盾構(gòu)區(qū)間與相鄰區(qū)間和相鄰車站工程的總體籌劃。地鐵五號線共有2個(gè)連續(xù)段，包含7個(gè)盾構(gòu)區(qū)間；四號線共有4個(gè)連續(xù)段，包含12個(gè)盾構(gòu)區(qū)間；十號線共有4個(gè)連續(xù)段，包含6個(gè)盾構(gòu)區(qū)間；機(jī)場線共有2個(gè)連續(xù)段，包含2個(gè)盾構(gòu)區(qū)間。最長的連續(xù)段包含了6個(gè)盾構(gòu)區(qū)間，最短的也就包含1個(gè)盾構(gòu)區(qū)間。可以看出，盾構(gòu)區(qū)間總體上是比較分散的，盡管有些盾構(gòu)區(qū)間是連續(xù)的，但施工時(shí)仍采用多臺盾構(gòu)分段施工的方式，這樣的結(jié)果是限制了盾構(gòu)機(jī)長距離掘進(jìn)優(yōu)勢的發(fā)揮。(2)盾構(gòu)設(shè)備的利用率偏低北京目前在建的4條地鐵線路中，五號線7個(gè)盾構(gòu)區(qū)間共投入6臺(從四號線調(diào)來2臺)，四號線12個(gè)盾構(gòu)區(qū)間共投入9臺(由五號線轉(zhuǎn)場1臺)，十號線及奧運(yùn)支線6個(gè)盾構(gòu)區(qū)間共投入5臺，機(jī)場線2個(gè)盾構(gòu)區(qū)間共投入5臺盾構(gòu)(其中4臺是北京其它線路施工完后調(diào)來的，1臺是從上海調(diào)來的)，共投入盾，構(gòu)機(jī)18臺(25臺次)。由表21可知，北京地鐵各條線路上目前盾構(gòu)機(jī)的最長推進(jìn)長度約為4km，短的不到1km，而盾構(gòu)機(jī)的經(jīng)濟(jì)里程是3～8km，實(shí)際使用壽命為10km，可見盾構(gòu)設(shè)備利用率偏低。(3)盾構(gòu)機(jī)的非推進(jìn)作業(yè)過多由表24可知，北京目前在建的4條地鐵線路上，盾構(gòu)機(jī)的始發(fā)、調(diào)頭和轉(zhuǎn)場等非推進(jìn)作業(yè)非常多。由表23中的盾構(gòu)法施工工期統(tǒng)計(jì)可知，一個(gè)盾構(gòu)井的施工約需3～7個(gè)月，盾構(gòu)下井組裝約需15～50天，盾構(gòu)調(diào)頭約需20～60天，盾構(gòu)解體、吊出、轉(zhuǎn)場約需15～70天，盾構(gòu)拖拉過站約需26～60天。由此可知，盾構(gòu)機(jī)的非推進(jìn)作業(yè)時(shí)間是比較長的。過多的非推進(jìn)作業(yè)會(huì)增加整個(gè)工程的工期，影響盾構(gòu)法快速施工優(yōu)越性的發(fā)揮。以五號線為例，各種非推進(jìn)作業(yè)的時(shí)間姑且都按統(tǒng)計(jì)的最小值考慮，盾構(gòu)井施工時(shí)間為105天()，下井組裝為28天，解體、吊出、轉(zhuǎn)場為21天，調(diào)頭為32天，拖拉過站為30天，則一臺盾構(gòu)的非推進(jìn)作業(yè)時(shí)間為(1058＋288＋218＋324＋301)247。6＝232(天)(不考慮盾構(gòu)井施作及盾構(gòu)作業(yè)同時(shí)進(jìn)行的情況)；，247。247。6＝208(天)；一臺盾構(gòu)實(shí)際施工時(shí)間應(yīng)為232＋208＝440(天)，247。6247。440＝(m/d)，要是算上盾構(gòu)在區(qū)間內(nèi)窩工的時(shí)間，盾構(gòu)實(shí)際施工的速度會(huì)更慢。同時(shí)盾構(gòu)機(jī)的多次解體、吊出和轉(zhuǎn)場還會(huì)大大縮短盾構(gòu)機(jī)的機(jī)械壽命。(4)盾構(gòu)法施工的工期延誤由于盾構(gòu)法施工的靈活性差，時(shí)常出現(xiàn)工期延誤，甚至工期不可控，難以實(shí)現(xiàn)預(yù)定工期的現(xiàn)象。如五號線某區(qū)間，盾構(gòu)實(shí)際掘進(jìn)時(shí)間6個(gè)月，由于多種因素制約，導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)長時(shí)間停滯不前，最終區(qū)間完成工期為13個(gè)月；四號線某車站，；十號線某車站由于多種因素影響，成為了十號線上延誤工期最長的車站。另外也有由于盾構(gòu)井或相鄰車站的工期籌劃不協(xié)調(diào)而改變區(qū)間施工方法的，如四號線和十號線就有幾個(gè)區(qū)間的施工方法與最初設(shè)計(jì)不一致，從而導(dǎo)致工期延誤。(5)盾構(gòu)法施工的額外成本較多一臺盾構(gòu)機(jī)造價(jià)約為3000～4600萬元，而目前使用的盾構(gòu)機(jī)，其工作量遠(yuǎn)低于其使用壽命。另外，盾構(gòu)法施工區(qū)間的工程造價(jià)不僅包括盾構(gòu)機(jī)正常推進(jìn)的費(fèi)用，還包括始發(fā)井、接收井、調(diào)頭井的施工及盾構(gòu)機(jī)解體、吊出、轉(zhuǎn)場等的額外費(fèi)用，每km增加高達(dá)近10％；對于盾構(gòu)拖拉過站，涉及到加深加寬車站所帶來的額外費(fèi)用，每km增加約為6～8％；對于拆除車站部位全部盾構(gòu)管片的情況，則涉及到這些拆除管片的安裝費(fèi)用和利用率損失的費(fèi)用，而目前這些管片的再利用率最高也僅10％，一般不再使用。可以發(fā)現(xiàn)，除盾構(gòu)正常推進(jìn)費(fèi)用以外的額外費(fèi)用占盾構(gòu)施工總費(fèi)用的比例是相當(dāng)大的。通過歸納總結(jié)，認(rèn)為造成以上問題的最根本原因在于盾構(gòu)區(qū)間施工與車站施工在速度和組織上的矛盾未能得到很好的協(xié)調(diào)，實(shí)際上也是盾構(gòu)過站的問題沒有得到很好地解決。盾構(gòu)法目前在我國的應(yīng)用僅限于區(qū)間隧道的施工，車站的施工仍采用傳統(tǒng)的明挖法或暗挖法。目前的施工工序安排為：車站具備盾構(gòu)出入洞、或調(diào)頭、或通過的條件后，才進(jìn)行相應(yīng)的盾構(gòu)區(qū)間施工。而車站工期一般為2～，控制著整個(gè)工程的工期，另外車站的管線改移、地面建筑物的拆遷和協(xié)調(diào)等工作一般難以按時(shí)完成，因此車站能否如期動(dòng)工和完成將制約地鐵線路目標(biāo)工期的實(shí)現(xiàn)。對于盾構(gòu)區(qū)間施工與車站施工在施工速度和組織上的矛盾，目前主要采用以下三種實(shí)施方案：(1)在車站端部設(shè)置盾構(gòu)井，盾構(gòu)機(jī)從起點(diǎn)車站一端向另一車站推進(jìn)，到達(dá)目標(biāo)車站后，解體吊出或調(diào)頭往回推進(jìn)到起點(diǎn)車站，從盾構(gòu)井將盾構(gòu)機(jī)吊出，然后轉(zhuǎn)場到另一區(qū)間施工。這種方案的缺點(diǎn)是：①造成盾構(gòu)機(jī)的多次拆卸組裝，不僅降低施工進(jìn)度，還會(huì)縮短盾構(gòu)機(jī)的使用壽命，增加安全隱患；②增加了全線盾構(gòu)機(jī)的投入臺數(shù)，使盾構(gòu)機(jī)的使用率降低，壽命與工作量不匹配，同時(shí)增加全線的工程成本。③實(shí)際施工中，車站的管線改移、地面建筑物的拆遷和協(xié)調(diào)等工作一般難以按時(shí)完成，導(dǎo)致車站施工不能達(dá)到盾構(gòu)調(diào)頭的條件，從而出現(xiàn)盾構(gòu)因調(diào)頭井沒做好而在區(qū)間窩工的現(xiàn)象，使盾構(gòu)機(jī)快速施工的優(yōu)勢得不到發(fā)揮，同時(shí)可能帶來較大的工期風(fēng)險(xiǎn)。(2)盾構(gòu)推進(jìn)至車站位置前，先通過適當(dāng)擴(kuò)大車站寬度和底板深度提供盾構(gòu)拖拉過站的條件，然后讓盾構(gòu)拖拉過站。這種方案理論上可以最大限度地避免車站施工對盾構(gòu)區(qū)間施工的干擾，減小地下管線和周圍建筑物對盾構(gòu)區(qū)間施工的影響，充分發(fā)揮盾構(gòu)機(jī)施工速度快和長距離掘進(jìn)的優(yōu)勢，減少盾構(gòu)機(jī)的投入數(shù)量。但實(shí)際上，由于車站施工受諸多因素的影響，車站的管線改移、地面建筑物的拆遷和協(xié)調(diào)等工作一般難以按時(shí)完成，車站的施工工期得不到保證，導(dǎo)致全線的施工工期也得不到保證，另外車站加寬和底板加深也增加了過多的額外工程造價(jià)，車站加寬和底板加深帶來的額外造價(jià)約200萬元以上，加上拖拉過站的費(fèi)用約30萬元，總共增加約為230萬元。(3)盾構(gòu)先行貫通車站行車隧道，然后拆除全部盾構(gòu)管片，再進(jìn)行車站施工，如北京地鐵五號線北新橋站和十號線三元橋站。這種方案對減小盾構(gòu)機(jī)的拆卸組裝以及轉(zhuǎn)場的次數(shù)，延長盾構(gòu)機(jī)的機(jī)械壽命，縮短施工工期是很有價(jià)值的，不過盾構(gòu)過站后拆除的管片基本上不再在區(qū)間正線上使用，其再利用率最高也就10％。按北新橋站的經(jīng)驗(yàn)，約有90％的盾構(gòu)管片報(bào)廢。按每環(huán)管片1萬元計(jì)，每車站平均損失256萬元。上述三種方案沒能充分發(fā)揮盾構(gòu)法施工的優(yōu)勢，沒有很好地解決盾構(gòu)區(qū)間施工與車站施工在施工速度和組織上的矛盾。新的解決方案盾構(gòu)過站這個(gè)問題在前蘇聯(lián)、日本等國家都已經(jīng)有所研究，目前在建的德國科隆城市南北軌道交通線也碰到了同樣的問題，國內(nèi)已有少量學(xué)者和單位開始關(guān)注和探索這個(gè)問題的解決方案。本文經(jīng)過對國內(nèi)外相關(guān)資料的調(diào)研分析，結(jié)合國內(nèi)目前的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)水平，提出一種新的盾構(gòu)過站問題的解決方案—盾構(gòu)先行貫通全線大部分車站行車隧道，再結(jié)合明挖法或淺埋暗挖法在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)拓展建造地鐵車站。即先將整條線路上的盾構(gòu)區(qū)間修建完畢，再逐個(gè)落實(shí)預(yù)留車站周圍的條件，采用明挖法或淺埋暗挖法拓展建造地鐵車站，而且保留管片，僅在管片上開通道提供乘客上下車的條件。淺埋暗挖法拓展建造的塔柱式車站三維效果圖如圖216所示。圖216 塔柱式車站三維效果圖該解決方案的優(yōu)勢主要在于以下幾點(diǎn)：(1)盡可能多地采用盾構(gòu)法修建區(qū)間隧道，可以確保施工期間的安全性和極大地減小對周圍環(huán)境的影響，提高地鐵工程的建設(shè)質(zhì)量。(2)由于盾構(gòu)區(qū)間施工和車站施工速度和組織的矛盾得到協(xié)調(diào)，大大減少了盾構(gòu)機(jī)的始發(fā)、調(diào)頭、轉(zhuǎn)場等非推進(jìn)作業(yè)，最大限度地開展平行作業(yè)，從而可以縮短工期，優(yōu)化全線的施工組織計(jì)劃。(3)利用區(qū)間盾構(gòu)機(jī)連續(xù)完成區(qū)間隧道和車站行車部分結(jié)構(gòu)，而不必在車站端部調(diào)頭或解體吊出，創(chuàng)造一臺盾構(gòu)機(jī)連續(xù)施工至設(shè)計(jì)極限的有利條件，減少盾構(gòu)井的數(shù)量和盾構(gòu)設(shè)備的投入臺數(shù)，大大提高盾構(gòu)機(jī)的一次推進(jìn)距離，從而通過盾構(gòu)機(jī)的長距離推進(jìn)的規(guī)模效益，從總體上大幅度地降低工程造價(jià)。為了使新的解決方案在技術(shù)上能夠得到很好的實(shí)現(xiàn)，需要業(yè)主在項(xiàng)目管理上的支持。業(yè)主在對盾構(gòu)區(qū)間施工和車站施工綜合研究的基礎(chǔ)上，可以統(tǒng)籌兼顧，協(xié)調(diào)一致。一方面把標(biāo)段劃大，有利于盾構(gòu)施工的統(tǒng)一安排，減少非推進(jìn)作業(yè)所占的份額，充分發(fā)