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1、盾构法区间隧道的施工及技术经济分析张建芳盾构法是隧道暗挖施工法的一种。在地下铁道中采用盾构法施工始于1874年，当时为了在伦敦地下铁道东线的粘土和含水砂层修建内径为3.12m的区间隧道，采用了气压盾构以及向衬砌背后注浆的施工工艺。20世纪40年代起，前苏联采用直径为 6.0m9.5m的盾构先后在莫斯科、列宁格勒等城市修建地下铁道区间隧道，将盾构法施工水平推进到一个新高度。60年代以来，盾构法施工在日本得到迅速发展，在东京、大阪、名古屋、京都等城市的地下铁道施工中都广泛地被采用。 1989年我国上海地下铁道一号线工程正式采用盾构法修建区间隧道，并已于1994年投入运营。广州地下铁道区间隧道的盾构
2、施工已在1996年1月正式开始，1997年完工。深圳地下铁道区间隧道的盾构施工预计2000年正式开始。现结合本人在深圳地铁一期工程初步设计中的工作经历介绍一下盾构法区间隧道的主要施工方法及技术经济分析。 1 盾构法施工的适用范围 盾构法施工具有施工速度快、洞体质量比较稳定、对周围建筑物影响较小等特点，适合在软土地基段施工。深圳地铁一期工程初步设计有三处采用盾构法施工，即罗湖-国贸区间，皇岗-福民区间，福民-金田区间。这几处均为软土地段，且具备盾构法施工的基本条件。盾构法施工的基本条件：（1）线位上允许建造用于盾构进出洞和出碴进料的工作井；（2）隧道要有足够的埋深，覆土深度宜不小于6m；（3）相
3、对均质的地质条件；（4）如果是单洞则要有足够的线间距，洞与洞及洞与其它建（构）筑物之间所夹土（岩）体加固处理的最小厚度为水平方向1.0m，竖直方向1.5m；（5）从经济角度讲，连续的施工长度不小于300m。 2 盾构法施工工艺 2.1 施工准备 主要包括修建工作井、盾构基座和支承平台制作、安装以及洞口地层加固。 2.2 盾构掘进 为了增加开挖面的稳定性，在盾构未进入加固土体前，就需要适当地向开挖面注水或注入泥浆，因此洞口要有妥善的密封止水装置，以防止开挖面泥浆流失。目前常用的密封止水装置有滑板式和铰链式两种。盾构拼装出洞的顺序，如图1所示：3 盾构法结构防水 目前，盾构法修建的隧道绝大部分采用
4、由单层钢筋混凝土管片拼装而成的衬砌结构，其防水工作包括管片防水、管片接缝防水、螺栓孔和注浆孔防水、充填注浆、盾尾密封和渗漏处理等。 3.1 管片防水 管片防水包括管片本体防水和管片外防水涂层。管片本体防水一般要求其抗渗标号不小于S8，渗透系数不大于1011/s。管片外防水一般采用焦油氯磺化聚乙烯涂料为底层，环氧类树脂为表层。 3.2 管片接缝防水 管片接缝防水包括管片间的弹性密封垫防水、隧道内侧相邻管片间的嵌缝防水以及必要时向接缝内注入聚氨酯药液等。其中弹性密封垫防水最可靠，是接缝防水重点。 4 盾构施工组织 4.1 施工前的准备工作 主要包括盾构制造、管片生产、盾构工作井的施工、盾构运输、盾
5、构下井安装调试等工作。 4.2 与盾构施工有关的工序 （1）开洞门 盾构从工作井（或车站基坑）向区间掘进以及从区间掘进到工作井（或车站基坑）都必须穿过围护结构的钢筋混凝土连续墙和护壁称为开洞门。 开洞门是盾构施工中难度大、工序较复杂的施工阶段。 （2）盾构调头 盾构从区间掘进到工作井时，将盾构平移调转到另一条线位上，再做反向掘进准备的过程称为盾构调头。盾构调头与工作井的地面场地条件无关。盾构无需解体，也不存在因再次拆卸而影响盾构的质量和使用寿命的问题，且有降低工程费用与缩短工期的优点。因此，在盾构转换时尽可能考虑井内调头方案。 （3）盾构转场 盾构转场一般是指盾构从一个工作井掘进到另一个工作井
6、时，将盾构在井下解体，采用大型起重机械将解体后的部件吊放到地面的大型运输设备上运到另一个工作井旁，再通过大型起重机将上述部件吊放到井下，然后再将解体后的部件重新组装调试的过程。盾构转场的优点是盾构施工与车站施工基本上互不影响，缺点是施工工期长、盾构寿命短。 （4）盾构过站 盾构过站是指盾构从区间掘进到车站端部时不通过地面运到车站另一端的井下工作面，而是将盾构通过车站基坑底部拖至车站的另一端。这样做可以省去大型起重运输设备二次进场吊装运输过程，免除了盾构的解体、吊装、运输、安装、试调以及车架转换等几道繁重工序，车架与盾构可以同时安装，因而可以缩短盾构施工工期、延长盾构的使用寿命。 （5）车架转换
7、 盾构车架由地面转至井下的过程称为车架转换。由于受工作井尺寸的限制，车架无法同时下井，通常在盾构主机下井组装时，车架只能放在井口附近的地面上，其它设备如液压系统、电气系统则用转换软管和转换电缆与主机联结。盾构从进洞到掘进30m35m范围内，车架不能随主机前进，出土也由于皮带运输机未安装，只能采用临时设施。这不仅出土困难、速度慢，也影响盾构掘进，一般日掘进仅2m3m。待掘进30m35m后，再将三节车架吊下，拆除联接软管和电缆，安装皮带运输机，此时才正式完成盾构井下组装调试，开始正常掘进。5 技术经济分析 5.1 采用定额及取费标准 根据深圳地铁一期工程初步设计概算编制办法，盾构法施工隧道结构工程
8、采用广东省粤建定字1992140号文颁发的广东省市政工程单位估价表及深圳市深建价199821号21文规定的取费程式；土石方工程采用深圳市深建字199713号文颁发的深圳市建筑工程综合价格及深建定字19979号文公布的深圳市建筑工程综合价格计价暂行办法。 5.2 工料机调整标准 （1）人工费差价 市政工程根据深建价199822号文调整到一九九八年第四季度水平；建筑工程根据深圳市深建字199713号文规定执行。 （2）材料、机械费差价 主材差价按深圳市价格水平抽量计列材料差价，主材单价按深圳市建设工程价格信息1998年第8期的价格水平进行调整；其他材料、机械台班差价按其他材料费和机械费总额的50%
9、计列。 5.3 概算编制内容 盾构法施工隧道概算的编制应包括以下内容：（1）工作井（包括土方开挖、降水、围护结构、主体结构、防水等）；（2）封门制作及拆除；（3）管片制作及拼装；（4）管片场内外运输；（5）结构防水；（6）盾构基座；（7）平台安装（制作）及拆除；（8）负环管片拆除；（9）盾构掘进；（10）盾构机吊装及拆除；（11）注浆；（12）盾构机部件进场运输；（13）监测；（14）土石方运输。 其中，2、4、10、12几项易漏列，编制概算时应注意。另外，考虑一台盾构机的掘进寿命一般为5km左右，编制概算时应根据实际情况对定额盾构机摊销量作适当调整，增加盾构机使用费。 5.4 技术经济指标
10、现以皇岗一福民区间及罗湖一国贸区间两处为例，按上述计算方法，含税指标见表1。表1 盾构法施工隧道技术经济指标序号 项目名称 单位 指标（元） 备注 一 皇岗福民区间 m（单延米） 54033 全长757m （一） 明挖工作井 m 228367 深18m 1 土方工程 m3 74.78 含开挖及垂直运输 2 钻孔桩围护800 m3 1621 含泥浆外运 3 主体结构 m3 1490 4 大口径深井降水 元 37883 占主体结构费用0.9% （二） 盾构 m（单延米） 47312 1 管片 m3 3524 含管片制作、拼装、防水、盾构基座、负环管片拆除、钢平台安拆 2 盾构掘进 m 24614
11、含盾构机吊装及拆除、注浆 3 预制钢筋砼管片进场运输 m3 217 运距20km 4 盾构机部件进场运输 t 121 运距20km 5 监测 元 1690796 占盾构费用4.7% （三） 土石方运输 m3 29.36 装载机装自卸汽车运20km 二 罗湖一国贸区间 m（单延米） 53688 全长1242m （一） 盖挖工作井 m 255740 深15m 1 地下连续墙 m3 2937 2 土方工程 m3 111.87 含开挖、垂直运输及外运20km 3 主体结构 m3 1861 （二） 盾构 m（单延米） 49899 1 管片 m3 5613 2 盾构掘进 m 16931 3 土石方运输 m
12、3 36.68 汽车运输20km 4 预制钢筋砼管片进场运输 m3 201 运距20km 5 盾构机部件进场运输 t 121 运距20km （三） 监测 元 869346 占盾构费用1.4% 注：盾构机使用费系全线统一考虑，此指标中未含，若考虑，则区间单延米指标应增加6832元。 从上表可看出，区间长度越长，技术经济指标越低。此外，经测算，对于区间长度大于300m的软土地段，采用盾构法施工较普通暗挖法经济。例如，某区间软土地段全长380双延米，采用普通暗挖法施工，含税指标137472元/双延米，采用盾构法施工，含税指标121730元/双延米，较前者节约造价12.93%。可见，在软土地段若条件允许，应优先考虑盾构法施工
盾构法区间隧道的施工及技术经济分析
