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1、地鐵盾構隧道施工組織影響因素分析地鐵盾構隧道施工組織影響因素分析 隧道網 新聞來源：現代隧道技術 摘 要: 文章結合上海、廣州、北京等城市地鐵盾構隧道的設計、施工經驗，總結提出了影響盾構隧道施工組織編制的主要因素，并對其進行了具體分析和比較。 關鍵詞:地鐵隧道盾構法施工組織影響因素 中圖分類號：U23l+3；154552 文獻標識碼：A 1概沭 盾構法隧道在城市地下工程中的應用越來越廣泛，在管線隧道、地鐵隧道等長距離采用盾構工法施工的工程中，受檢查井或車站等中間節點的影響和土建工期的控制以及盾構機連續掘進能力的制約，往往難以實現長距離連續掘進。本文主要討論地鐵盾構隧道施工組織的影響因素。 近年2、來，國內地鐵區問隧道大量采用盾構法施工一條地鐵線區問隧道主要采用盾構法的情形很多，在滿足地鐵建設總T期和土建工期的前提下，如何結合車站、配線、盾構井及施工場地、交通疏解等節點控制條件，合理安排盾構機數量和施工工期，避免盾構施工與車站施工、鋪軌、設備安裝的相互干擾，充分發揮盾構施工速度快、質量好、安全可靠的優勢，是盾構施工組織編制需要考慮的主要問題。 合理的盾構施工組織可以幫助確定合理的盾構機數量，進一步比較盾構過站與折返起吊的技術經-濟合理性，保證地鐵建設工程籌劃的可實施性，找到建設過程中的控制因素和工作重點，合理安排各項目開、竣工日期，有利于節省投資和進度的均衡。 2盾構隧道施工組織編制的主3、要影響因素 21建設總工期與土建工期 地鐵建設總工期一般約需要5年，主要包括設計周期、土建施工、鋪軌、機電設備安裝及調試、建筑裝修、全線聯調及試運營等，其中土建工期約335年。盾構施工組織應在滿足土建工期的條件下，盡量避免或減少區間與車站施工的干擾，一些相當于延長土建工期、減少盾構機數量而增加盾構施工長度的可行的做法是：(1)先行提供盾構井或車站端頭井設計資料，盾構提前開工；(2)工期長的重點車站、控制工期的車站提前開工；(3)盾構施工朝向重點車站，鋪軌及設備安裝在此結束；(4)盾構過站可節省工期，為減少施工干擾重點車站采用不過站方案；(5)全線盾構施工方向一致，即左線或右線先行施工完成并軌通4、，以利于機電設備安裝，另一條線適當滯后；(6)盾構施工背離軌排井，鋪軌與盾構工期合理重疊；(7)機電設備安裝、建筑裝修與土建施工工期的合理重疊；(8)采用既有盾構機。 在一定的條件下，部分項目的工期是可以壓縮的。必須說明的是，地鐵建設協調工作量大、施工條件差，合理的工期有利于保證質量、節省投資，以上做法是在保證車站和區間合理工期情況下的常用做法，但不是能夠同時采用的。 22過站與不過站 地鐵盾構隧道施工組織編制過程中可能遇到的情形主要有： (1)一臺盾構機在一個區間折返施工； (2)一臺盾構機在一個區間折返施工，起吊后再在第二個區問甚至更多區間折返施工； (3)兩臺盾構機各在一個區間折返施工，5、起吊后再在同一個區間共同施工 (4)一臺盾構機過站后折返再在兩個區間過站施工； (5)兩臺盾構機在一個長區間施工； (6)兩臺盾構機在兩個區間過站施工或在三個及以上區間連續過站施工；兩臺盾構機在一個長區間施工的情形一般出現在市域線，一臺盾構機折返在一個較長區間施工的情形是常有的。由于市區內地鐵區間長度多數在1015 km左右，盾構與車站工期相互制約，一臺盾構機在三個及以上區間過站或折返施工的情形很少，經常遇到的情形是一臺盾構機在一個區問折返施工，不能充分發揮盾構機的施工能力，或兩臺盾構機在三二四個區間施：，施工組織不可避免地會遇到盾構過站或不過站的問題。 盾構過站儀需一個月，對工期有利。缺點是6、：與車站施工有干擾，造成車站工期壓力很大；車站站臺層需加寬加深，不經濟。盾構不過站是在其折返施工后盾構解體起吊再二次始發，站臺層不需加寬加深，與過站相比經濟上一般是有利的，局部方案調整對全線盾構施工組織的影響很小，施工招標靈活性大，但盾構解體起吊并二次始發需時約2個月，工期較長，而盾構解體起吊運輸對交通疏解有一定影響，也需要一定費用。盾構始發時后配套一次下井引起的車站加寬足相同的。 從國內目前的情況看，上海采用不過站方案，其它城市多采用過站方案，至于哪一種方案更好，這與車站設置、站臺形式、區間長度、施工場地、交通疏解等因素有關，以后將專門分析比較。一般說來，側式站、暗挖站、受：期控制的車站、雙7、柱景觀站、有配線的車站等不宜采用過站方案。 23施工場地與交通疏解 按一般情況考慮，一臺盾構始發場地面積為2 5003 000 m。，兩臺盾構始發場地面積為4 0005 000 m。，接收場地為800l000m2。左右，看似合理的施工組織方案，有時因沒有合適的施工場地而改變。盾構井一般是沿線路中線設置的，在城市中心區因交通疏解要求往往導致場地較小，過小時影響施工場地的合理布置，如棄土場、注槳材料儲存、管片堆放場、施工人員的生產生活安排等，會降低勞動生產率。因交通疏解、管線等條件限制，盾構井設置在線路中線一側時，盾構機始發周期延長，棄土、管片等洞內運輸作業效率下降。 24盾構掘進速度與施工長度 8、進管理水平、地面建(構)筑物保護要求等因素密切相關。地鐵區間隧道多采用(加泥)土壓平衡盾構機，在目前的施工技術水平條件下，正常的平均掘進速度已達到每天79環，按12 m或15 m管片環寬計可達每天810 m以上，綜合考慮始發和到達掘進、通過建筑物保護段的沉降控制、地層性質與均質性、棄土與材料運輸時間限制等因素的影響，施工組織的平均指標一般按68 m控制，當地層適于盾構施工且均質性好、環境限制條什少、一次掘進距離長時，掘進指標可按810 m。以下情形應采用實際的指標或偏低的掘進指標： (1)穿越江河段選用泥水平衡式盾構機時； (2)穿越硬巖段選用復合式盾構機時； (3)連續穿過建(構)筑物保護區9、段時； (4)長距離曲線地段，特別是小半徑曲線地段； (5)盾構在多個短區間施工； (6)盾構機有超前鉆探或超前注漿作業時； (7)長距離砂層地段； (8)盾構井不在線路正上方； (9)與車站、鋪軌施工工期再疊時問較長。 盾構隧道土建費用主要由盾構機、掘進、襯砌三部分組成，有效降低造價的于段之一足枉滿足工期的條件下盡齡加大盾構機的掘進長度，降低盾構機攤銷費用。考慮土建期的限制，盾構施工經濟長度一般控制在34 km。 25 配線、配線井與車站端頭井 根據地鐵設計規范要求，終點站或段折返站設置有專用折返線或折返波線，沿線每隔35個 站加設停車線或渡線，配線段施工化地質情況較好且明挖施工受環境條件限10、制難以實施時呵采用暗挖方案，一般與車站一起采用明挖方案。盾構施工組織要考慮配線段的合理利用如果配線段由車站統一設計施工，配線井實際也是車站端頭井，車站可能很長，可一定程度減少與車站施工內干擾。還可將此段(6080 m)范圍加寬約70 cm，將盾構機后配套一次放入井下始發，實現快速施工。 即使是簡單的單渡線或交叉波線，有配線的車站都較長，盾構過站(過配線段)足很不經濟的。 車站端頭井提供盾構始發的時問一般控制在8 個月左右，如果配線段上部空間車站未加利用或配線段由區間統一設計施工，配線井實際可理解為獨立的盾構始發井，一般6個月即可提供給盾構始發，且由于協 調工作簡單，可以提前設計提前開工。 盾構11、機制造時間約需9個月，下井安裝始發1個l月，而盾構隧道股會先行招標以方便設備采購，與始發井的提供時間是匹配的，必要時要求始發井提前開工。 3盾構隧道施工組織編制的其他影響因素 31與車站施工的干擾 盾構外一般設罱于線路下上方，不僅影響交通疏解方案，與車站施工場地也有干擾。盾構機采用起吊方案時影響乍站封頂時問，采用過站方案時正值車站施T期，站臺需過站后施工。不論過站還是起吊，管片、材料和棄土運輸均與車站施工有干擾，特別是盾構后配套系統需在車站站臺層折返作業時。對于規模較大的乍站(包括換乘站)，要對盾構與車站的施工干擾做專門分析。 施工招標時乍站與問合標，即幾站、幾區間一個標，規模過大時，也可區問12、與始發站或第一個過站站合標，這足減少施工干擾、方便施工協調、有利人員安排的辦法之。 32管片供應 盾構隧道施工組織應綜合考慮管片廠的位置和沿線交通運輸條件，全線盾構機同時開始掘進，管片供應過于集中意味蓿盾構機數量增加，需要增加模板套數或管片堆放場面積，直接或問接增加盾構隧道工程造價，也會引起年度工程投資的不均衡。而盾構施工長度增加，盾構機臺數減少，模板套數自然減少，但工期相應延長。 因此需根據施工組織確定的盾構機數量，對模板套數和管片廠提出具體要求。 33通過特殊地段 盾構通過曲線，特別是小半徑曲線地段時，盾構機推進易損傷管片，糾偏會導致盾尾空隙加大和注漿量增加，即使使用中問鉸接帶彎曲構件的盾13、構機，其姿態的不斷測整也會使掘進速度放慢；盾構通過需控制地面沉降的建筑物地段時，需要調整盾構機的推力、掘進速度、出土量等施工參數，以減少盾構的超挖與開挖，保持掘進與出土的平衡以控制壓力變化，減少盾構前方土體的坍塌沉陷或擠密隆起現象；盾構通過砂層時，掘進面的壓力平衡較難控制，容易產生地而沉降。所以，盾構機在長距離曲線地段、長距離建筑物保護地段、長距離砂層地段掘進晰其掘進指標必須降低。 盾構掘進通過硬巖、孤石、地下障礙物時，施工組織與工期應有風險預案。 34附屬結構施工工期 盾構隧道附屬結構對工期有較大影響的豐要是中間風井和聯絡通道(及泵房)。長區問因運營通風需要必須設置中間風井時，明挖中間風井即14、為一處一般的盾構始發或接收井，也可采用明挖中間風井、盾構通過、拆除管片的做法；聯絡通道視地質條件可采用地面加固或洞內加固后開洞施工，洞內凍結法加固后開洞礦山法施工時間要長一些。 附屬結構施工工期對施工組織影響很小，但當線路通過控制節點采用雙繞方案致使聯絡通道很長時，必須考慮其對工期的影響。 35 區間與車站工法選擇 合理的施工組織枉一一定條件下也影響到區問甚至車站工法的選擇。區間法選擇必須考慮盾構施工的連續性，減 少盾構機起吊、下井安裝作業次數。盾構機吊裝對端頭井周罔土體承載力要求高，主體結構有時需要加強，大噸位長距離運輸還要顧及沿線道路及橋梁的承載能力、交通疏解條件和道路兩側車站或區間等基坑15、工程的凈距等。 前述不宜過站的情形，施工組織需要按過站考慮時，側式站可能改為島式站，雙柱島式站可能改為單柱島式站。考慮盾構始發或接收，車站不便采用全蓋挖工法，全蓋挖車站盾構折返或過站是可行的。逆筑法施工周期長，盾構始發、折返、過站的車站不宜采用逆筑法施工，作為盾構接收是可行的。 36鋪軌基地 鋪軌基地與軌排井(有時是在地面)的數量與鋪軌長度有關，一般有23處。盾構施工應與盾構井的設置相匹配，盾構應向背離軌排井的方向施工。鋪軌并不是在盾構施工全部完成后開始的，即盾構過站或起吊在下一區間施工時，若施工場地已轉移，該區間可開始鋪軌作業。為避免控制工期的盾構區問施工完成后才能開始鋪軌，如果不是采用兩臺16、盾構同向推進，無論單盾構過站后折返還是單盾構單區間折返起吊，全線盾構施工方向應考慮左線或右線先通，保證鋪軌作業的連續性及在控制工點能夠一條線軌通，以利于車站設備的運輸和吊裝。 37新盾構與既有盾構 盾構機制造時問約需9個月，下井安裝始發1個月，即從盾構隧道施工招標完成到開始掘進約需10個月，為盾構井提供始發條件約需68個月，其間至少有24個月等盾構機到岸，如果盾構井也可提前施工，間隔時間更長。這時采用既有盾構，只需3個月左右的運輸和維護保養時間，相當于提前開工34個月左右，對于控制工期的個別區間施工組織是極為有利的，尤其是盾構施工一個區間太短、兩個區間偏長的情況。 采用既有盾構時，除了先行施工的區間很長的情況，一般不考慮盾構過站。 4結語 在確定的總工期范圍內，土建工期與車輛及設備的(訂)供貨時問、鋪軌及設備運輸方式、建筑裝修、設備的安裝及調試等因素互相制約，叉與盾構隧道施工組織及控制工期的車站相關。因此，盾構隧道施工組織的編制，既是全線工程籌劃的一部分，又是編制工程籌劃的前提條件，影響因素很多。 本文僅對盾構隧道施工組織編制的一些主要影響因素作了說明分析，工序安排是目前國內的慣用方法，并不包括盾構先行貫通再施作車站主體結構的情形，不妥之處，待以后進一步研究探討。 王效文 (鐵道第四勘察設計院，武昌430063) 現代隧道技術20XX年第6期