【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，采用插入式振動棒進行振搗。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，鋼絞線的強度高達1860mMPa，采用張拉油泵、油壓千斤頂進行張拉，在使用張拉機具前須標定。在張拉操作后采用高壓注漿泵將漿體進行注入。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時穿出鐵路。盾構(gòu)機在下穿鐵路時，存在礫砂層，由于理深較淺且，距離較近，此時盾構(gòu)掘進需采取加固措施，采用超前鉆進打眼注漿。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，當?shù)刭|(zhì)地段相類似時，需進行模擬掘進工作，在盾構(gòu)機靠近鐵路前，需將盾構(gòu)機掘進參數(shù)和狀態(tài)調(diào)整好。(2)在工作時需保證盾構(gòu)機運轉(zhuǎn)良好，盡量減少或避免盾構(gòu)機發(fā)生故障的次數(shù)，以免造成時間拖延，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，跟好地保證了施工安全和進度。通過改良地層減小地表沉降。(4)采取錯縫拼裝進行隧道襯砌，目的是可以發(fā)揮管片環(huán)間螺栓的縱向加強作用，從而加強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。必須嚴格把關(guān)管片的制作，杜絕投入使用不合格管片；采用高強度螺栓作為連接螺栓；施工管片接頭的防水必須嚴格按設(shè)計要求進行，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、具有一定強度的漿液，及時填充地層和隧道間的空隙，通過適當加大漿液的注入量來保護周圍環(huán)境和建筑物。同步注漿不足時采用二次注漿。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)，檢驗參數(shù)是否合理。平南鐵路和砂層地層時，推進速度不宜過快，減小超挖量，縮短注漿時間，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，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)定的沉降控制指標和預(yù)警值對比，出現(xiàn)問題時，及時報警。必須加強監(jiān)控量測工作及信息反饋工作，及時采取注漿措施來調(diào)整沉降曲線。通過比較詳細的資料調(diào)查和統(tǒng)計分析，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)機的非推進作業(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。目前采用的三種實施方案沒能真正地解決這個問題，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?shù)臅r機拓展建造地鐵車站。該方案對于提高地鐵建設(shè)質(zhì)量，加快地鐵建設(shè)速度，降低地鐵工程造價有著很大的優(yōu)越性，具有重要的現(xiàn)實意義。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、機場線這4條線路上盾構(gòu)法施工的當時具體情況進行了比較詳細的資料調(diào)查和統(tǒng)計分析，如表21～表25所示。表21 盾構(gòu)機投入臺數(shù)及平均掘進里程統(tǒng)計表各項指標五號線十號線四號線機場線區(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)機臺數(shù)6955平均掘進里程(km／臺)～3～～～表22 盾構(gòu)法和礦山法的掘進速度比較表平均掘進速度五號線十號線四號線機場線盾構(gòu)法(m／ｄ)18礦山法(m／ｄ)122表23 盾構(gòu)法施工工期統(tǒng)計表非推進作業(yè)五號線四號線十號線機場線盾構(gòu)井施工～6 個月約 4 個月3～ 個月3～7 個月盾構(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)法非推進作業(yè)次數(shù)統(tǒng)計表非推進作業(yè)五號線四號線十號線機場線盾構(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)法施工造價統(tǒng)計表盾構(gòu)機造價盾構(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)推進平均造價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)標段與相關(guān)盾構(gòu)標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個連續(xù)段，包含7個盾構(gòu)區(qū)間；四號線共有4個連續(xù)段，包含12個盾構(gòu)區(qū)間；十號線共有4個連續(xù)段，包含6個盾構(gòu)區(qū)間；機場線共有2個連續(xù)段，包含2個盾構(gòu)區(qū)間。最長的連續(xù)段包含了6個盾構(gòu)區(qū)間，最短的也就包含1個盾構(gòu)區(qū)間?？梢钥闯觯軜?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)機長距離掘進優(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)，十號線及奧運支線6個盾構(gòu)區(qū)間共投入5臺，機場線2個盾構(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)機的最長推進長度約為4km，短的不到1km，而盾構(gòu)機的經(jīng)濟里程是3～8km，實際使用壽命為10km，可見盾構(gòu)設(shè)備利用率偏低。(3)盾構(gòu)機的非推進作業(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)機的始發(fā)、調(diào)頭和轉(zhuǎn)場等非推進作業(yè)非常多。由表23中的盾構(gòu)法施工工期統(tǒng)計可知，一個盾構(gòu)井的施工約需3～7個月，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)機的非推進作業(yè)時間是比較長的。過多的非推進作業(yè)會增加整個工程的工期，影響盾構(gòu)法快速施工優(yōu)越性的發(fā)揮。以五號線為例，各種非推進作業(yè)的時間姑且都按統(tǒng)計的最小值考慮，盾構(gòu)井施工時間為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)的非推進作業(yè)時間為(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)同時進行的情況)；，247。247。6＝208(天)；一臺盾構(gòu)實際施工時間應(yīng)為232＋208＝440(天)，247。6247。440＝(m/d)，要是算上盾構(gòu)在區(qū)間內(nèi)窩工的時間，盾構(gòu)實際施工的速度會更慢。同時盾構(gòu)機的多次解體、吊出和轉(zhuǎn)場還會大大縮短盾構(gòu)機的機械壽命。(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，時常出現(xiàn)工期延誤，甚至工期不可控，難以實現(xiàn)預(yù)定工期的現(xiàn)象。如五號線某區(qū)間，盾構(gòu)實際掘進時間6個月，由于多種因素制約，導(dǎo)致盾構(gòu)機長時間停滯不前，最終區(qū)間完成工期為13個月；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區(qū)間的施工方法與最初設(shè)計不一致，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)機造價約為3000～4600萬元，而目前使用的盾構(gòu)機，其工作量遠低于其使用壽命。另外，盾構(gòu)法施工區(qū)間的工程造價不僅包括盾構(gòu)機正常推進的費用，還包括始發(fā)井、接收井、調(diào)頭井的施工及盾構(gòu)機解體、吊出、轉(zhuǎn)場等的額外費用，每km增加高達近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用和利用率損失的費用，而目前這些管片的再利用率最高也僅10％，一般不再使用?？梢园l(fā)現(xiàn)，除盾構(gòu)正常推進費用以外的額外費用占盾構(gòu)施工總費用的比例是相當大的。通過歸納總結(jié)，認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完成，因此車站能否如期動工和完成將制約地鐵線路目標工期的實現(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施方案：(1)在車站端部設(shè)置盾構(gòu)井，盾構(gòu)機從起點車站一端向另一車站推進，到達目標車站后，解體吊出或調(diào)頭往回推進到起點車站，從盾構(gòu)井將盾構(gòu)機吊出，然后轉(zhuǎn)場到另一區(qū)間施工。這種方案的缺點是：①造成盾構(gòu)機的多次拆卸組裝，不僅降低施工進度，還會縮短盾構(gòu)機的使用壽命，增加安全隱患；②增加了全線盾構(gòu)機的投入臺數(shù)，使盾構(gòu)機的使用率降低，壽命與工作量不匹配，同時增加全線的工程成本。③實際施工中，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完成，導(dǎo)致車站施工不能達到盾構(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)機快速施工的優(yōu)勢得不到發(fā)揮，同時可能帶來較大的工期風險。(2)盾構(gòu)推進至車站位置前，先通過適當擴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)機施工速度快和長距離掘進的優(yōu)勢，減少盾構(gòu)機的投入數(shù)量。但實際上，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，車站加寬和底板加深帶來的額外造價約200萬元以上，加上拖拉過站的費用約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)機的拆卸組裝以及轉(zhuǎn)場的次數(shù)，延長盾構(gòu)機的機械壽命，縮短施工工期是很有價值的，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，約有90％的盾構(gòu)管片報廢。按每環(huán)管片1萬元計，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)已有少量學者和單位開始關(guān)注和探索這個問題的解決方案。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?shù)臅r機拓展建造地鐵車站。即先將整條線路上的盾構(gòu)區(qū)間修建完畢，再逐個落實預(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：(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)機的始發(fā)、調(diào)頭、轉(zhuǎn)場等非推進作業(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劃。(3)利用區(qū)間盾構(gòu)機連續(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)機連續(xù)施工至設(shè)計極限的有利條件，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)機的一次推進距離，從而通過盾構(gòu)機的長距離推進的規(guī)模效益，從總體上大幅度地降低工程造價。為了使新的解決方案在技術(shù)上能夠得到很好的實現(xiàn)，需要業(yè)主在項目管理上的支持。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。一方面把標段劃大，有利于盾構(gòu)施工的統(tǒng)一安排，減少非推進作業(yè)所占的份額，充分發(fā)