城市轨道交通隧道双护盾 TBM过站施工技术摘要:为解决双护盾TBM在城市轨道交通隧道施工中频繁过站的问题,以青岛地铁2号线双护盾TBM施工为背景,根据TBM所经车站的具体情况,结合车站施工条件及TBM过站影响,研究并实施了空推和平移2种双护盾TBM过站方式,制订了合理可行的TBM过站方案和关键措施,解决了双护盾TBM过站多次拆解、组装、调试以及对车站影响的技术难题,为青岛地铁1号线、4号线、8号线采用双护盾TBM施工提供了参考和借鉴。
关键词:青岛地铁;双护盾TBM;过站;空推;平移
引言
随着国家经济建设和城市建设的快速发展,我国城市轨道交通呈大规模、快速发展态势。目前我国正处于城市轨道交通建设的高峰期,是世界上最大的城市轨道交通建设市场,已初步形成了城市轨道交通产业。我国地域辽阔,各城市之间地质条件相差很大,既有以上海为代表的软土地层,也有以青岛、重庆、厦门为代表的岩石地层。地质条件不同,修建隧道所采用的施工方法也有所差别。软土地层目前主要采用盾构法施工,以往岩石地层主要采用矿山法施工,如今更多地采用TBM掘进技术。敞开式TBM和复合式单护盾TBM已应用于重庆轨道交通工程建设,青岛地铁2号线采用双护盾TBM施工是我国首次将双护盾TBM应用于城市地铁建设,随后深圳地铁10号线和青岛地铁1号线也采用了双护盾TBM施工。
一.TBM过站原则
TBM应用于城市轨道交通工程,具有快速、安全、高效、优质、环保等优点。相比于TBM在山岭及水工隧道的长距离连续掘进,中间较为频繁的经过车站,导致TBM受车站间隔性影响而不能连续掘进,这是TBM在城市轨道交通中应用的一大特点和难点。如何保证TBM顺利地通过车站,对于发挥其快速、长距离连续掘进施工具有重要的意义。TBM过站应遵循“快速、安全、影响小、投资省”的原则,综合考虑车站及TBM掘进施工,既要保证TBM的顺利通过,又要确保车站工期。
二．TBM过站方式
从区间与车站的施工先后顺序来区分,TBM过站主要分先隧后站和先站后隧2种方式。一般情况下,距离始发车站或始发井较近的车站,因TBM到达车站时间短,所以会采用先隧后站;距离较远的车站,有更多的时间进行车站施工,能实现先站后隧,为TBM步进过站提供条件。考虑到先隧后站情况下,区间施工出渣将会长期占用车站范围,对后期车站施工影响和干扰较大,所以,在全线工程筹划阶段,应尽量按照先站后隧的方式施工组织,综合平衡区间和车站的施工进度,以缩短工程总工期。
先隧后站即先施工TBM区间隧道,后施工车站结构。根据TBM隧道特点,先隧后站方式主要有以下3种：掘进过站+喷锚支护，掘进过站+混凝土管片支护，临时导洞+步进过站。先站后隧即先完成车站结构施工,提供TBM通过车站的条件。根据TBM通过车站的不同方式,先站后隧方式主要有以下4种：站外转场过站，解体牵引过站，整机空推直线过站，整机空推曲线过站。
三．以青岛为例
青岛地铁2号线1期工程土建一标施工地处青岛市市北区和市南区,起于泰山路,线路沿辽宁路、台东一路经海信立交桥后拐向延安三路南下,向东沿中路,过五四广场到浮山所站止。青岛市地铁2号线一期土建一标包含泰山路站站前停车线、泰山路站、泰山路站—利津路站区间、利津路站、利津路站—台东站区间、台东站、台东站—海信桥站区间、海信桥站、海信桥站—芝泉路站区间、芝泉路站、芝泉路站—五四广场站区间、五四广场站—浮山所站区间、不含五四广场站,线路长约6.78km,共5台改良型双护盾TBM施工,2台TBM代号分别为3#和4#。
TBM先从泰利区间始发竖井始发掘进至泰山路站解体吊出,转运至始发井后进行二次始发,向利津路站方向掘进,空推过利津路站后继续向台东站方向掘进。TBM平移过利台区间单洞双线隧道和台东站后,平移至台海区间重新始发掘进施工,空推过海信桥站,最后掘进到达海芝区间,平移空推过该段隧道至3号风井处,将TBM解体并吊出。工程施工的2台双护盾TBM在中间始发井开始掘进,经历1次转场、2次下
井始发、3次平移空推过站,施工过程艰难,经历曲折,是青岛地铁2号线全线重点控制性工程。
四．双护盾TBM空推和平移过站方式比选
TBM空推前,安设TBM空推钢轨用以支撑TBM主机,同时也减少TBM步进时产生的摩擦力。轨道安装高程偏差宜控制在±20mm,左右偏差宜控制在±20mm,TBM坡度较设计坡度略大0.2%。曲线地段空推弧形导台应根据曲线在该位置的切线方向进行定位。弧形导台施工完后,应进行导台检查几何尺寸、轴线、高程、混凝土质量等,并认真测量导轨。
TBM主机接收基座提前将基座安装固定,基座下方铺设5根钢轨,既支撑TBM主机,同时减少步进推力。TBM整机步进通过台东站两端的大断面隧道时,因为台东站为侧式站台,故左右线需在同一个导台上完成步进,通过台东站两端的矿山法隧道时,需要将主机与后配套台车进行拆解,采用分体过站的方式,将TBM主机全部推上接收基座后,开始对主机与后配套拆分。主要拆卸:主机皮带机驱动部分、2#皮带机缓冲床、液压管、风管、水管、主驱动电机电缆及其他控制电缆等。拆分完毕后,开始单独平移TBM主机,TBM主机将采用平移—沿弧形导台空推—平移—沿过站导洞弧形导台空推的方式。
结论：
针对双护盾TBM在城市轨道交通隧道施工中频繁过站问题,结合青岛地铁2号线具体案例,阐述了双护盾TBM过站施工工法与车站结构设计的融合。主要的结论及建议如下：1为充分发挥TBM掘进优势以及避免反复拆解对TBM造成的损伤,建议TBM过站时,尽量避免TBM拆解平移的情况,采取整机空推的方式。2整机空推直线过站要求整机过站时沿线路中心线行进,此方式车站需全长加宽,但接收洞和始发洞无需加宽、加长;整机空推曲线过站要求整机过站时通过调整行进线路,过站时不沿线路中心线行进,此方式车站无需全长加宽,但接收洞和始发洞需加宽、加长,具体尺寸需结合线路条件、车站布置、地质条件等因素综合考虑确定。3对于工期不可控、对TBM过站有影响的车站,可根据车站的工法采取导洞辅助过站的方式有利于对全线整体工期的把控。4今后城市地铁施工中,TBM将面临频繁的拆机、转场、平移,甚至需要进行洞内拆解等工作,可针对双护盾TBM设备结构设计方面进行优化研究,或使用增加区间长度方式,或采取“先洞后站”施工工艺,以方便城市地铁能够更快施工。
参考文献:
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