浅谈暗挖隧道洞内盾构始发反力架安全技术
中铁十一局集团城市轨道有限公司，湖北 · 武汉 430074
【摘要】目前，我国城市地下轨道交通迅速发展，不断提高地下空间的利用率，大力发展地铁建设，在地铁的建设中，隧道施工也大量采用盾构工法，盾构机通过反力架装置进行始发进入洞门掌子面。在部分地区，地裂缝比较多，需采用暗挖工法，在暗挖隧道里进行盾构始发成为重大风险点。论文以西安地铁区间某暗挖段盾构始发施工为背景，介绍了在暗挖隧道洞内有限空间的情况下，盾构始发反力架结构的应用，并对相关构件材料分析，采取一系列技术措施，保证反力架稳定安全，盾构安全始发。
At present, with the rapid development of urban underground rail transit in China, the utilization rate of underground space is constantly improved, and the subway construction is vigorously developed. In the subway construction, the shield construction method is also widely used in the tunnel construction. The shield machine starts to enter the tunnel face through the reaction frame device. In some areas, there are a lot of ground cracks, so it is necessary to adopt the method of underground excavation. It is a major risk point to start the shield in the underground tunnel. In this paper, based on the background of the shield starting construction in a certain section of Xi’an metro, the application of the reaction frame structure of the shield starting under the condition of limited space in the tunnel is introduced, and a series of technical measures are taken to ensure the stability and safety of the reaction frame and the safe starting of the shield.
【关键词】暗挖隧道；盾构；洞内始发；技术
tunnel excavation; shield tunnel; starting inside the tunnel; technology
1 工程概况
西安地铁某盾构区间（含暗挖段）隧道设计全长1285m。平面线间距约14～39m，区间采用“Ｖ”型坡，本区间隧道埋深为8.62～24.59m。
本区间存在一地裂缝，故采用盾构法和浅埋暗挖法两种工法施工，暗挖段左右线各190m，将盾构隧道分成两段，完成本盾构区间，盾构需在暗挖隧道洞内始发，为保证反力架稳定安全，制定相应技术对策[1]。
2 反力架结构形式
①暗挖隧道二衬施作时，根据隧道设计机盾构尺寸进行预埋钢板，完成后进行回填和施工弧形导台，根据隧道中心线、轨面标高及洞门复测，确定弧形导台施工尺寸。
②弧形导台施工完成后，根据标高尺寸图进行钢轨架设。钢轨架设完成后，进行标高复测，使用夹轨器推进盾构机至始发洞门掌子面，复核微调盾构始发姿态。模型如图1隧道平面图。
图1 隧道平面图
③基准钢环环向外侧面与同一环面暗挖隧道预埋钢板之间采用H型钢焊接[2]，用来固定基准钢，环即为直撑。
④在基准钢环径向外侧面焊接H型钢，与暗挖隧道预埋钢板连接，H型钢与暗挖隧道侧墙形成一定夹角，即为斜撑，最下方三根为水平撑于弧形导台侧面的预埋钢板上，为水平撑。
⑤在基准钢环左右两侧各焊接一根45°夹角的钢管，并与暗挖隧道弧形导台上对应预埋钢板焊接，作为反力撑。如图2反力架剖面图。
图2 反力架剖面图
3 始发安全技术措施
3.1 材料合格，质量根源
在反力架选取材料应满足相关规定要求，本次材料均为Q235，钢环结构内径5400mm，外径6000mm，断面尺寸300×400mm，t=30mm；H型钢直撑和斜撑型号为250×250×9×14；钢管撑型号为为φ609，t=10mm，材料进场严格验收，必须保证材料质量性能要求满足始发要求。
3.2 局部验算，确保稳定
根据分析，选取钢环背后H型钢下部斜撑和钢管撑验算[3]稳定性。
①根据反力架受力特点[4]分析，H型钢轴力为715kN，型钢截面面积250×2×14+222×9=8998mm2。受压构件稳定性按式N/(φA)≤f计算，根据规范查表得φ=0.9。则715×1000/（0.9×8998）=88.3MPa＜f=215MPa，说明H型钢斜撑受力满足要求。
②根据分析，钢管斜撑轴力为1330kN，型钢截面面积3.14×599×10=18808mm2。受压构件稳定性按式N/(φA)≤f计算，根据规范查表得φ=0.9。则1330×1000/（0.9×18808）=78.6MPa，f=215MPa，说明反力架两侧钢管斜支撑受力满足盾构始发要求。
3.3 焊接质量，保证合格
①反力架以及标准钢环安装过程，均采用焊接方式连接技术[5]，故焊接质量直接关系到始发反力架安全问题。应严格选取具有资格证的焊接人员，对焊接操作工人进行培训考核，提高业务知识，符合要求后方可进行反力架焊接操作。
②焊接完成后应由第三方单位对焊缝做好探伤试验，待探伤试验合格并出具相应的报告后方可进行后续始发验收。
3.4 应急管理，提高警惕
为防止始发过程突发事故，应编制具有针对性的应急预案，并完成审批报送，建立应急抢险体系，并与外单位建立联动机制，为管理人员以及盾构操作工人进行应急培训和演练，提高应急意识，加强应急警惕。建立始发阶段临时管理组织机构与分工，建立信息沟通报送与处理流程。
3.5 缓慢推进，加强监测
始发之前，在反力架上布设监测点[6]，做好二次衬砌收敛、反力架等各项初始监测数据采集。始发时缓慢增加推力，随时做好反力架监测，及时汇总数据并反馈，做好总结分析。为判断反力架结构安全稳定提供准确依据。
4 结语
经过现场施工采取一系列安全技术措施，本次暗挖隧道洞内盾构始发安全完成。
城市隧道往往因施工环境局限性以及边界条件复杂性变得困难，导致施工风险性大波及面广，易造成严重人生安全、财产损失等事故，且社会不良影响极大。因此做好城市隧道风险源段的施工技术措施的制定，对于确保施工安全具有重大意义。
参考文献
[1]柳艳清.盾构机洞内始发技术探讨.中国机械,2014, (9):20.
[2]何占峰.盾构始发反力架结构设计及应用效果分析.水利水电技术,2013(11):66-70.
[3]任成国,马林坡.隧道盾构始发反力架计算.企业技术开发(学术版),2013,32(9):34-35.
[4]张子辛.盾构特殊反力架受力特性研究.铁道建筑技术,2016(2):100-102.
[5]牛春元.H型钢焊接变形控制分析.建材与装饰,2019, (19):200-201
[6]赵宝虎,王燕群等.盾构始发过程反力架应力监测与安全评价.工程力学,2009,26(9):105-111.
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