中铁十二局集团第四工程有限公司 西安 710021
摘要：杜大区间联络通道位于杜家碾站至大丰站盾构区间中间里程，设计标高为区间最低点，联络通道涉及安全通道兼顾废水泵房的双重作用。联络通道兼泵房平面上位于道路十字路口下方，埋深约15.92米，上面车流量大，下面地质复杂，通过研究盾构区间联络通道及泵房的施工技术的论证研究，从现场实际出发解决了在保证安全的前提下，克服材料运输困难，机械设备难以应用的情况下，对于复杂的地质状况，如何快速的完成施工的难题。
关键字：盾构区间 联络通道 泵房
Communication channel and the construction
technology of the pump room
Li Zhaoguang
（The 4th Engineering Co.，Ltd China Railway 12th Bureau Group，Xi’an 710021，China）
The dodun shield tunnel is located in the middle distance between the tujia and dafeng station shield，the design elevation is the lowest point of the interval，the communication channel involves the safe passage and the dual function of the pump room.Connecting passage and pump room below the plane in the road intersection，buried depth is about 15.92 meters，the traffic is big，the geology is complex，through the research of shield interval contact channel and pump house construction technology demonstration research，starting from the actual solved in guarantee under the premise of safety，overcome material transport difficulties，in the case of mechanical equipment is difficult to apply，for complex geological conditions，the problem of how to quickly finish construction.
Keywords：shield；Communication channel；Pump room.
0 引言
杜家碾站～大丰站区间联络通道兼泵房里程 为：ZDK8+125.040/YDK8+125.040，平面上位于十字路口道路下方，线间距14.9m。纵断面上，联络通道兼废水泵房埋深约15.92m，地层主要为卵石土（Q4al+pl2-9-3），顶部部分位于卵石土（Q4al+pl2-9-3），底部位于卵石土（Q4al+pl2-9-4）中。联络通道上部横向通道尺寸：宽×高为2.3m×2.6m，净长度为8.9m，拱部为弧形，直边墙衬砌，拱部、边墙厚度350mm，底板厚度 300mm（泵房顶通行位置）。泵房尺寸：长×宽×高为5.9m×2.2m×2.5m，直边墙衬砌，泵房边墙厚度400mm、泵房底板厚度 400mm。上部横向通道左、右侧设置门洞，尺寸：宽×高为 1.5m×2.05m，直边墙衬砌。
1 联络通道作业内容
地面降水井布设、联络通道前后管片背后注浆加固、地层降水施工、架设临时钢支撑、开挖侧管片切割拆除、超前小导管施工、上下台阶法开挖、初喷、挂网片、安装格栅拱架、喷砼完成初期支护、支护背后注浆、防水施工、二次衬砌施工、二次衬砌背后注浆、拆除钢支撑、清理现场。
2 施工总体方案
在确保地层降水条件下采用矿山法进行联络通道施工。联络通道施工：用φ42超前小导管支护，外插角7°～15°环向间距0.3m；初期支护为φ8钢筋网全断面单层间距150×150mm、主筋φ22格栅钢架、C25喷射早强混凝土。废水泵房施工：四周范围φ42超前注浆小导管，外插角20°～30°，环向间距1m；初期支护为φ 8钢筋网全断面单层间距150×150mm、主筋φ22格栅钢架、C25喷射早强混凝土。联络通道及废水泵房二次衬砌为C40• P10模筑钢筋混凝土，支护与二次衬砌之间防水层采用改性沥青（聚酯胎）防水卷材敷设。联络通道及泵房平面及剖面布置图见图1。
3 工艺流程
具体施工顺序如下：联络通道洞口前后各 3 环二次注浆加固→地面降水井施工→架设区间隧道与联络通道接口处的 6 环管片临时钢支撑→拆除开挖侧洞口范围管片→超前小导管施工→联络通道上、下台阶开挖→施做钢筋网、格栅钢架及喷射早强砼形成初期支护→每 0.5m 循环开挖上、下台阶并完成初期支护，直至完成整个联络通道的开挖及初期支护→通道初支背后注浆。
通道完成开挖后施作泵房：泵房四周小导管钻孔预注浆→泵房每 0.5m 全断面开挖→施做钢筋网、格栅钢架及喷射早强砼形成初期支护→循环完成泵房初期支护并将泵房底封闭→泵房初支背后注浆。
通道及泵房防水层施工→通道及泵房二衬结构施工→通道及泵房二衬背后注浆→拆除区间隧道内撑→清理完成联络通道及泵房施工。
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图1 杜大区间联络通道及泵房平面及剖面图（图示尺寸标注单位：mm）
3.1 降水井施工
由于杜大区间联络通道处于砂卵层，如何控制联络通道范围内的地下水是工程成败的关键因素。联络通道施工前，进行地层降水，以确保施工安全。降水井位布置图如图2，。
（1）点位放置
施工前，在地面放出降水井打设点位，并用红油漆标记。点位确认好以后，在相应的位置挖设探坑3米，查明地下管线后方能钻孔施工。
（2）钻机就位及成孔
先根据降水井施工孔位埋设孔口护筒，钻机就位后，在钻孔位置周边用黄泥袋堆码30-40cm高作为止浆墙，采用直径为Ф600mm的冲击钻成孔。冲孔过程中每1～2m检查一次成孔垂直度情况，以保持孔形良好，保证盾构管片安全。
（3）降水井管安制
滤管采用直径φ300，壁厚30mm的钢筋混凝土管外裹两层滤水网，以防砂卵石地层砂子的流失，避免地面沉降。滤管四周回填砾砂，井管下放时应充分吊直，下放完成后使井管口高出地面不少于20cm（如降水井位于车行道上，则管口应比地面稍低，以便降水井运行时不影响道路运行）。井管安装完毕后，开始人工回填3～7mm的细粒卵石作为滤层，离孔顶1m范围内用粘土填实夯平。井管埋设完毕后，立即进行洗孔，用空压机自上而下冲洗干净。
（4）井点降水及维护
降水井水位监测采用水位监测计测量水位深度，对于每口井均进行监测，详细记录降水井水位变化，及时调整水泵数量或功率；在监测降水井水位变化同时观察降水井抽出水含砂量的变化，根据含砂量变化适当调整水泵功率，尽量确保减少地层砂土被降水井抽走。降水期间设置自动水位开关进行自动降水，并备双电源，安排专人进行管理。
3.2 洞口前后各3环二次注浆加固
为避免联络通道施工时对已处于稳定状态的隧道造成较大影响，确保联络通道位置管片开口上方土体稳定，防止在联络通道开挖第1循环时土体不稳定，在盾构通过后联络通道施工前应对通道前后3环管片进行二次注浆加固，确保管片背后密实。打开管片注浆孔，检查盾构隧道背后回填情况，进行补充注浆。补充范围为洞口前后各3环（洞口位置两环也注浆，不在此6环范围内）；采用逐步增加压力方式注浆，注浆控制采用压力和注浆量双重控制，保证管片姿态稳定。在注浆过程中，主要考虑注浆量、配合比等影响其质量，为更好达到要求。
3.3 临时钢支撑架设
为保证联络通道位置管片变形在允许范围内，在管片切割拆除前设置临时支撑，临时支撑按设计要求制作、安设，立柱采用HW250×250钢焊接在一起，其余部件主要采用HW200×200钢焊接，斜撑采用10号槽钢连接。钢支撑与盾构管片的接触面加设300×200×20mm的钢板，在钢板与管片间设10mm橡胶垫。施工期间应对盾构隧道及支撑系统进行监测，如出现异常应立即停止施工，并及时加强支撑。
3.4 切割开挖侧洞口范围的加强环管片
切割加强环管片是在管片周边地层注浆加固及临时钢支撑工作完成后进行，但在洞口管片钢支撑施作前对要切割的管片进行测量放线，按设计尺寸精确测量后在管片上弹出切割边线及定位孔。联络通道洞口通缝拼装的两环特殊管片每环切割拆除宽度为 950mm，管片分4块切割，管片切割采用取芯机，确保切割面整齐，依次按切割顺序切割。管片切割拆除时不破坏管片背后注浆层，利用此注浆层作为后续注浆封闭面。管片切割时进行实时监测，监测管片变形及拱顶沉降。
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图 2 联络通道（及泵房）降水井平面布置示意图
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图 3 超前小导管施工平面图和剖面图
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图4 防水层固定布置图
3.5 超前小导管加固
（1）搭设钻孔平台安装钻机
在联络通道洞门位置用脚手架搭设小导管施工平台。要求钻机平台搭建必须牢固，钻机安放到平台上以后，要用钢丝绳紧固，防止钻进时钻机不均匀下沉、位移、摆动或倾斜而影响钻孔质量。
（2）施工放线
施工台架搭设完成后，测量班根据钻孔平面布置图将施工孔位放好并用红油漆画出。孔位间距为300mm，距离开挖外轮廓250mm，其外插角为7～15度。如超前小导管施工剖面图及超前小导管施工平面布置图图3所示。小导管施工工序如下：
①、第一道洞门处施做小导管，外插角45，长度5m，环向间距30cm；
②、第二道进洞后第一榀位置处施做小导管，外插角及长度根据现场空间进行施做，外插角≧15，长度≧3m，间距30cm；
③、第三道及后施工在距前一道1.5m 施做，外插角 7～15°，长度3m，环向间距 30cm；
（3）钻进成孔安装小导管
将钻机安放在施钻平台上，调整好高度、钻杆的倾角和方位角，然后将钻机牢固固定在施钻平台上。将钻头和钻杆对准已作好标记的孔位孔心，慢慢开动钻机。钻孔完成后钢管安装时用钻机顶进，顶进钢管时要保证倾角和方位角与钻孔钻杆前进的倾角和方位角一致。
（4）小导管注浆施工
联络通道小导管长度采用3m，管棚采用外径42mm钢管，为了便于管棚打入地层内，钢管前端做成尖锥状。小导管施工完成后，将小导管采用球阀封堵密实后进行注浆，
3.6. 联络通道土石方开挖及初期支护
洞口段开挖是联络通道开挖最重要的一段，开洞后将锚杆尾部和管片进行固定，开挖后开挖面立即进行喷混凝土保护，正常往前挖至做完第一段初支并将开挖面喷混凝土保护，返回开挖洞口上方部分土石方补做洞口初支，完成初期支护整体封闭。
3.6.1 正洞土石方开挖及初期支护
（1）开挖
根据地质情况采用上、下台阶开挖，每循环开挖量控制在0.5m，开挖过程中割除加长导管外露部分，开挖完成后立即进行初期支护，先喷一遍喷射混凝土、然后进行挂钢筋网、安设格栅钢架、再次喷射混凝土到设计厚度。开挖采用人工开挖，加固体部分采用风镐进行开挖，开挖方向由右线向左线开挖。上台阶支护完成 2m 后再进行下台阶开挖支护；上台阶开挖过程中在格栅钢架上每2m预留一处焊接注浆管，上台阶全部开挖完成后进行注浆回填，保证喷射混凝土和地层间密实；下台阶开挖支护步骤同上台阶。直到开挖至对侧管片，切割拆除对侧管片，联络通道的开挖、初期支护工作全部完成。开挖时上、下台阶断面间距至少保持在1m以上，预防砂卵石塌方。
渣土运输沿用现有盾构渣土的水平及垂直运输系统进行运输，根据盾构及联络通道的施工情况，合理组织，保证联络通道渣土及时清运出隧道至地面。具体步骤如下：
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第一步：上台阶管片切除渣滓外运
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第二步：上台阶开挖渣土外运
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第三步：下台阶管片切除渣滓外运
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第四步：下台阶开挖渣土外运
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第五步：采用卷扬机开挖废水泵房
（2）喷砼
喷射混凝土采用湿式喷射工艺，喷射前准备工作需要检查，喷射机安装调试良好，喷射时保证能够做到连续上料，持续密实喷砼。
（3）格栅钢架安装
格栅钢架在施工场地分段制作，钢架各段之间采用螺栓连接。格栅钢架组装后应在同一个平面内，与隧道轴线垂直的平面内，保护层厚度应大于25mm，其背后应保证喷射混凝土密实。纵向必须连接牢固，并与锁脚锚杆焊接成一整体，联络通道底部横向格栅钢架应与两侧竖向格栅钢架刚性连接。
3.6.2 泵房土石方开挖及初期支护
联络通道初支完成稳定后，开始进行泵房开挖。首先，破除泵房处联络通道底板初支混凝土，间隔切断底板位置格栅钢架钢筋，格栅钢架钢筋切断处用I18工字钢临时支撑，使泵房口处临时闭合。泵房开挖本着先周围后中间的开挖方式进行，在开挖过程中及时对四周坑壁施作小导管注浆加固，加固完成每开挖完一侧立即进行初喷、挂网焊连接筋、安装格栅钢架、喷射混凝土等进行初支。在泵房位置第一排格栅钢架和联络通道侧墙底部的格栅钢架紧靠在一起并焊接连接，保证联络通道和泵房初支结构的整体性。
3.7.防水施工
防水遵循“以防为主、刚柔相济、多道设防、因地制宜、综合治理”的原则。联络通道防水包括以下几个方面：联络通道辅助附加外防水层、联络通道施工缝防水、联络通道与盾构隧道结构接口防水、穿墙管防水等。
（1）联络通道辅助附加外防水层
防水层采用预铺防水卷材敷设，仰拱防水卷材施工采用空铺法，拱顶及边墙防水板施工采用衬垫固定法。铺设顺序为先铺设仰拱和侧墙，再铺设拱顶和两边墙。防水卷材环向铺设，搭接宽度不少于100mm。防水层固定布置见图4。
（2）联络通道施工缝防水
施工缝中部设置一道5mm厚镀锌钢板止水带，所有环向施工缝外侧设置一道外贴式止水带和预埋一道注浆管，注浆管要求能够全断面注浆。
水平施工缝留在高出边墙与底板相交点至少300mm以上的墙体，墙体有预留孔洞时，施工缝距孔洞边缘不小于300mm。
（3）联络通道与盾构隧道结构接口防水
联络通道在初期支护完成后，沿洞口管片背后通过预先埋设的注浆导管对联络通道所有初期支护背后注浆止水。布设卷材后，再预埋注浆管，沿联络通道洞口布设密封胶，在二次衬砌时沿管片分别安设水膨胀止水胶和环型注浆管，最后二次衬砌施工，注浆管留置注浆。
（4）穿墙管防水做法
穿墙管采用套管式作法，防水作法如图5。
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图5 穿墙管防水作法
3.8. 二次衬砌施工
（1）施工顺序
先施工泵房底板，然后边墙和通道底板，最后施工通道边墙和拱部。
（2）钢筋加工和绑扎
二衬钢筋绑扎前，首先按设计尺寸进行配筋设计，根据配筋设计在洞外钢筋厂下料加工成型。
二衬钢筋先绑扎底板钢筋，后绑扎边墙及拱顶钢筋。
（3）衬砌拱架模板施工
拱部模板采用定型钢模板1.2m*0.3m，边墙模板采用组合式钢模板为1.2m*0.3m，U型卡及螺栓连接，为防止漏浆，模板之间加垫海绵条，模板表面涂刷脱模剂。
（4）二次衬砌浇筑
拱部和边墙二衬分2段进行，联络通道门洞混凝土分2次浇注。降水井施工时在通道中部位置打设一个直径为Ф300的混凝土浇筑辅助通道（混凝土浇筑完成后集中处理），混凝土浇筑采用地泵浇筑，在模板两侧及顶部预留灌浆口。混凝土浇筑采取对称浇筑方式进行，避免单侧混凝土（通道侧墙）过多造成模板变形。先施做底板，混凝土浇筑完成7天后 施做边墙和拱部。
（5）二次衬砌背后注浆
联络通道和泵房二次衬砌施做时预留注浆管，二次衬砌施做完成后，进行二衬背后注浆，确保联络通道和泵房二次衬砌背后填充密实。
3.9 监控量测
在通道支护结构施工及泵房开挖过程中，为确保工程安全并保护周围环境，必须对降水井水位、地表沉降、通道变形、支撑变形等进行全方位监测。根据监测结果在施工过程中积极改进施工方法、施工工艺和施工参数，最大限度减小地层变形。为保证联络通道施工安全，根据设计图纸及相关规范，确定具体监测项目、仪器设备、检测频率。
3.10 最后工作
待监控数据稳定后，拆除钢支撑，打扫卫生，清理现场。
4 结束语
盾构区间联络通道及泵房施工，属于地下工程，作业空间小施工难度大，大型机械设备施展不开，只能采用人工和小型工具配合施工，该技术可以在保证安全的条件之下，完成相应的施工。
参考文献：
[1]《地下工程防水技术规范》（GB50108-2011）
[2]《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB50086-2015）
[3]《城市轨道交通工程测量规范》（GB50308-2008）
[4]《盾构法隧道施工与验收规范》（GB50446-2008）
[5]《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2012）
作者简介：
李兆广：男，生于1985年，2010年毕业于山东建筑大学测绘工程专业。