盾构推进与联络通道冻结法交叉施工的解决方案

盾构推进与联络通道冻结法交叉施工的解决方案摘要：广深港客运专线从深圳皇岗竖井到中国香港米铺段隧道共设计14座联络 通道，总长约3300多米。根据地层的不同，深圳段前7座联络通道1#7#采用 注浆法加固，矿山暗挖法施工，深圳段最后一座8#联络通道和香港段6座联络通 道均采用冻结法加固，矿山暗挖法施工。为缩短总工期，早日实现深圳和香港的 地铁通车，要求盾构推进和联络通道施工同时进行。为此就要解决隧道内交叉施 工占用隧道空间的问题，文章阐述了交叉施工的解决方案，为今后类似工程积累 施工经验。关键词：长距离隧道；联络通道冻结法；交叉施工；钢结构平台；液压升降平 台、八刖言广深港客运专线深港衔接段工程为连接深圳与香港的隧道，分为内地段和香港段两部分。 内地段主要包括：皇岗竖井36m、矿山法隧道374m、盾构隧道1856m （设8座联络通道）。 香港段主要包括：盾构隧道1490m （设6座联络通道）。隧道管片内径为68.7m，管片厚度 450mm。深圳段8#联络通道和香港段6座联络通道CP1CP6均采用隧道内冻结法加固地层、 矿山法暗挖施工，冻结法施工的联络通道见表1。1联络通道冻结法施工方案设计广深港客运专线从深圳皇岗竖井到中国香港米铺段区间长度3300多米。为了缩短地铁隧 道建造的总工期，早日实现内地和香港的地铁通行，应相关部门要求：在左线盾构推过联络 通道位置约100m后即可进行联络通道的施工（右线盾构推进超前于左线盾构）。在联络通 道施工过程中要以盾构推进为主，联络通道施工为辅。即在保证盾构正常推进的前提下，联 络通道同步施工，以缩短隧道建造总工期。结合本工程的具体情况和施工要求，冻结方案设计为：在隧道内布置A、B两个冷冻站， 两站共用一套清水冷却系统，清水冷却系统安装在深圳段矿山法隧道内，冻结系统布置示意 总图见图1。冷冻机组选用TBS700.2JF型双级螺杆机组。A冷冻站3台冷冻机组向8#、CP1 和CP2三座通道冻结供冷（A站布置在靠近CP1大里程方向），B冷冻站4台冷冻机组向 CP3、CP4、CP5和CP6四座通道冻结供冷（B站布置在靠近CP4小里程方向）。根据施工进 度设计，7座冻结法施工的联络通道采用流水施工，即同一时间最多只有3座联络通道处于 冻结状态（2座积极冻结+1座维护冻结或1座积极冻结+2座维护冻结）。因联络通道施工与 盾构推进同时进行，故两者会产生交叉施工的影响。2盾构推进和联络通道交叉施工造成的主要影响因素盾构推进和联络通道交叉施工影响主要是指联络通道施工中会占用隧道空间，影响电瓶 车运输通行。所产生的主要因素影响如下：冻结孔施工占用隧道空间；（1）安装的冷冻站占用隧道空间；（2）冷却水系统安装位置条件受限；3影响因素的对应解决方案针对上述三点影响因素，我们制定了对应的解决方案，以满足交叉施工的要求，下面分 别说明：3.1影响因素一：冻结孔的施工占用隧道空间以往联络通道水平冻结孔钻孔施工一般有以下两种常规方式：一种方式是将水平钻机 （如MD-80A）固定在1800mmx1600mm的井字架上上下移动，下面铺上轨道来左右移动， 并配合一些钢管支撑和拉结来固定井字架。井字架和管片之间搭设一排脚手架，用来开孔、 安装孔口管、大球阀、密封盒、钻杆和工人上到井字架上的通道等，此脚手架与管片连接， 与井字架隔开；另一种方式是搭设简易脚手架并使用手拉葫芦固定和移动钻机。以上两种常 规方式都会占用轨道空间，影响隧道内电瓶车通行，从而影响盾构推进，且高空作业安全性 较差。解决方案：本工程采用在隧道内搭建钢结构平台，将水平钻机固定在定制的液压升降平 台上。钢结构平台搭设要满足电瓶车的正常通行空间和钻孔施工的要求（限宽和限高的要求， 包括后期轨道架高后也得满足电瓶车通行的高度要求），且钢结构平台设计要通过专业结构 人员验算，以满足施工的安全性、适用性和稳定性。钢结构钻孔平台设计如图2所示。根据 钢结构平台设计和冻结孔布置将钻孔分为上、中、下三个区域：（1）上部钻孔在平台上利 用液压升降平台将钻机升至冻结孔高度进行钻孔施工，不影响隧道电瓶车的通行（平台前部 搭设脚手架，类似传统方法一中的前部脚手架）；（2）中部冻结孔施工是将液压升降平台 坐在隧道内的轨道上，利用盾构换刀时间电瓶车通行次数少的时间里施工，此时钻机施工会 占用轨道空间，影响电瓶车通行。单个冻结孔钻孔结束，电瓶车通行时利用隧道上部安装的 电动葫芦将液压升降平台连同钻机一起提升放在平台上让电瓶车通过；（3）下部冻结孔施 工前将轨道架高，轨道架高后的高度要满足将钻机落在轨枕下部不影响电瓶车通行，同时也 要满足平台限高的要求。即满足钻孔施工的要求，也要满足电瓶车通过的要求。由于隧道是 圆弧形，最下部冻结孔偏低，原始的钻机落不到设计的低位置，我们通过钻机厂家将一台钻 机改短，以满足施工的要求。上中下三个区域钻孔施工见下图3所示。3.2影响因素二：安装的冷冻站占用隧道空间冷冻站安装位置要求距离冻结面以近为好，以减少路途中冷量的损失。以往冷冻站安装 位置有以下三种：第一种在隧道内安装简易平台，平台高度在1.1m左右，占用隧道空间； 第二种安装在车站平台上，盐水管路通至联络通道冻结面（要求联络通道位置距离车站较近， 隧道内不具备安装条件）；第三种将冷冻站直接安装在地面上，盐水管路通至联络通道冻结 面（要求联络通道位置距离地面较近，隧道内不具备安装条件）。本工程联络通道距离车站 或地面很远，且隧道内电瓶车要通行，所以传统的三种安装位置不能满足本工程施工要求。解决方案：借鉴钻孔平台经验，仍搭设钢结构平台作为冷冻站安装平台。钢结构平台设 计要满足以下两点要求：（1）不影响电瓶车通行；（2）满足冷冻站安装使用的安全性、适 用性和稳定性。A冷冻站平台设计长度为32m。B冷冻站平台设计长度38m，冷冻站钢结构 平台横剖面见下图4。3.3影响因素三：冷却水系统安装位置条件受限冷却水系统与冷冻机组连接，是冻结系统三大循环之一。其位置一般要求具有通风良好、 环境温度较低、靠近冷冻机组且有一定的散热空间。本工程隧道环境在高温摄氏3639度 之间，且隧道距离长、通风效果较差，且盾构推进过程中其他施工不能占用电瓶车通行空间， 故冷却水系统不能布置在隧道内。解决方案：将冷却水系统安装在皇岗竖井暗挖段，清水管路安装连接至隧道内A站（距 离约2000m）和日站（距离约2600m）。清水池总体积54立方，冷却塔选用4台型号LK- 1004方形冷却塔，清水泵选用3台200DL288-40型离心泵（其中2台备用），清水管选用 DN200镀锌钢管。考虑到隧道内环境温度较高，清水管去路上做保温处理。4方案实施过程中因环境改变产生的不足之处及改善方法因联络通道开挖进度严重滞后，扰乱了原流水施工进度计划，部分时间段内有3座以上 的通道在同时冻结，导致冷却系统的清水流量不足和清水温度过高，原先的冷却水系统不能 满足4台冷冻机组满负荷运转，影响正常制冷冻结。改善方法：（1）利用地面550盾构闲置的清水冷却系统对皇岗矿山法施工处的清水箱清 水进行二次冷却；（2）在8#通道位置的清水管路进水管路上增加一台75KW的管道泵，在B 站位置清水回路上增加一台30KW的管道泵，以增大清水流速。（3）在冷却塔位置增加一台 隧道风机，加强冷却塔附近的空气流动，利于清水降温。5结语本工程交叉施工解决方案主要适用于隧道直径较大、盾构推进工期较长、工期紧张的地 铁联络通道冻结法施工中。本方案的成功实践为今后类似工程积累了大量的施工经验，但因 为工程条件的差异性，在实施过程中需根据现场实际条件进行调整，不能盲目套用。只有采 用科学合理的施工方法，才能满足现代施工对工程安全、质量、工期的各项要求。