浅谈大直径土压盾构中间竖井管片拆除施工技术
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摘要：负环拆除施工在盾构施工中较为传统的施工项目，然而，在莞惠城际轨道交通工程GZh-12标项目中，盾构过电力井采用“先隧后井”施工，需要对盾构中间竖井管片进行拆除施工，由于该竖井靠近东江，地层富水，而且该处地层与东江存在水力联系。该处管片拆除风险大，难度大，本文详细的阐述了盾构中间竖井工程概况及相关的各项施工技术。
随着城市化的发展，目前我国各大城市都在大力发展城际轨道交通，隧道盾构施工项目随之增加，受使用功能的要求，大直径土压平衡盾构施工也有增多的趋势。且各项施工要求均提出了更高的要求。
工程概况
莞惠城际轨道交通项目工程GZH-12标盾构区间采用直径8.8米的海瑞克土压平衡盾构机进行施工，区间在GDK100+100处设防淹门兼电力井，该竖井位于惠州市云山西路与文昌一路交汇路口西南侧，场地处属冲积平原，地势平坦，地面高程15.91-16.14m，基坑长32.53m，宽12.6m，采用明挖法施工，开挖深度35.7m。电力井基坑在盾构通过后由回填砂土、细石混凝土与洞门分层进行了回填如下图所示。
电力井管片拆除施工前具备开挖条件，需要对每个洞门的洞门处及洞门外各6环管片进行补充注浆，共计24环。电力井开挖施工时，要对电力井内的管片进行拆除，左右线共16环管片需要拆除。
二、总体施工方案
1、洞内注浆施工方案
根据开挖及洞门凿除期间情况分析，电力井漏水点主要集中在管片与连续墙之间的空隙局部存在注浆不密实形成的通道，因此注浆主要对通道进行封堵，并对连续墙外一定范围管片外进行加强注浆。
（1）连续墙内的管片注浆
在连续墙内的管片，主要采用双液浆进行补浆。该处管片在预制时已增加注浆孔，要求依次打穿所有孔进行注浆，注浆压力控制在0.5～1MPa。注浆顺序为先上后下，打注浆孔时要求打穿至注浆孔外150mm，即总共打入550mm（含管片厚度）。每个洞门有2环，合计8环。
（2）连续墙外管片注浆
连续墙外的管片，隧道上半部分处于砂层中，地下水丰富、渗透性高，需要扩大注浆范围。注浆前，先打入带球阀的钢花管，并封堵花管与注浆孔之间的空隙后进行注浆。钢花管总长度1m，注浆先采用单液浆，注浆压力控制在0.5～1.0MPa，当每个孔注浆量超过4m3时改注双液浆，直至压力满足要求。隧道下半部分处于岩层中，只需打开注浆孔直接注浆，每个洞门处有4环管片，共计16环。
2、洞内加固施工方案
由于在拆除管片时，管片刚体在卸载后产生移位变形，影响隧道成型管片质量。为避免此类事情发生，必须在管片拆除前在洞内一定范围内（在电力井洞门往内各5环，总计20环）进行管片加固，使得该处管片形成整体，避免管片移位变形。洞内加固方法分两种：第一种，纵向加固，第二种环向加固。
（1）纵向加固
3、管片拆除施工方案
（1）凿除中间环管片
由于盾构掘进时掘进力较大（20000KN），管片间嵌固的比较牢靠，拆除第一环管片比较困难。
第一步：开挖至露出上半部分管片时，然后对中间环（第一环）封顶块进行凿除。先对中间环封顶块选择合适吊点位置（每块为2个）处混凝土钻孔机在管片上方进行人工钻孔，洞内架设预制三角架，孔洞大小为能穿过钢丝绳即可；对20T龙门吊、钢丝绳穿过吊装孔进行悬吊保护，保证不发生脱落，然后解除封顶块螺栓，在管片上方对封顶块沿着管片环缝、纵缝周围进行钻孔切割，直至脱落。
第二步：拆除中间环上半部分管片。
采用相同方法进行剩余上半部分管片的拆除。
第三步：待开挖到底，设置临时支撑见本节4）和图2-7
第四步：利用炮机进行凿除中间环下半部分管片。
开挖到底，对需要进行凿除的管片，解除相连螺栓，200挖机更换炮头进行凿除。
（2）凿除剩余环管片
拆除顺序为依次从中间环向两边洞口方向进行由于此处拆除方法相同，以拆除第二环为例进行说明。
（1）拆除管片，必须从上到下顺序进行逐块拆除。
（2）对20T龙门吊、钢丝绳穿过吊装孔进行悬吊保护，保证不发生脱落，并解除该块管片周边的连接螺栓。洞内架设预制三角架，松开螺栓后即可进行管片吊出。
（3）采用相同方法进行剩余上半部分管片的拆除。
（4）待开挖到底，设置临时支撑见本节4）和图2-4
（5）拆除剩余下半部分管片。
（3）拆除洞口环管片
1、拆除施工方法
拆除洞口环管片根据管片嵌入洞内深度不同分为两种情况：
第一种情况：洞口环管片嵌入洞内深度小于20cm。
由于洞口环管片部分嵌入电力井端墙内，首先用20T龙门吊将最上方管片块垂直吊住，然后解除此块周边的连接螺栓，在该块管片与第1环管片衔接处用风镐、大锤打入3个钢楔块，利用钢楔块将该块管片顶松动，即可顺利将该块管片拆除，再依次从上向下将剩余管片拆除。
第二种情况：洞口环管片嵌入洞内深度大于20cm。
由于洞口环管片嵌入电力井端墙内深度过大，拆除困难，而且存在渗漏危险。需要对洞口环管片进行沿着端墙面环向切除。
2、防渗漏措施：
由于洞门口管片环拆除时，洞门仍然存在渗漏风险，连续墙与管片之间采用钢板封堵。挖出一块封一块。钢板要固定在连续墙面上，贴在管片，并在管片上打入膨胀螺栓卡住。在钢板上留注浆管，一旦出现漏水，可注浆。
①材料准备：钢板采用（400mm+450mm）×500mm梯形；10mm厚钢板，并进行开孔处理。（每块钢板开4个?22mm的膨胀螺栓割孔），并每个洞门内预留六块钢板为有预留?60mm注浆管孔的钢板。如图2-4。
②测量放线：盾构隧道采用管片外径为8500mm，400mm厚钢筋混凝土衬砌。在电力井凿除洞门时，为了盾构能顺利通过，凿除洞门直径为9100mm。则连续墙与管片外径缝隙径向长300mm。如图2-5所示测放出钢板螺栓孔的轨迹线并标识。第一排膨胀螺栓孔轨迹线直径为8400mm，第二排膨胀螺栓孔轨迹线直径为9200mm。
③固定钢板：拆除洞口管片时每拆除一块管片，则立即固定该范围内的钢板。采用冲击钻在测量出的轨迹线上钻孔，使用龙门吊机进行钢板吊装，吊装至位置时，使用M22膨胀螺栓固定。重复上述工序，直至完成所有钢板贴墙固定工作。
④注浆孔预留：在12点，2点，4点，6点，8点，10点方向各留一块钢板并预留?60mm带球阀的注浆管孔的钢板。一旦出现漏水，可采取及时注浆方法进行堵漏。
（4）设置临时钢管支撑
在拆除电力井内所有上半部分管片后，及时在管片上安装临时钢管支撑安装。具体做法如下：待完成所有管片的上半部分拆除工作并土方开挖至底后，及时进行临时钢管支撑安装，临时钢管支撑共有4根，采用直径600mm（壁厚16mm）的无缝钢管，单根长度为12.4m，为了减少支撑的跨度，在每根支撑的中部设置一根竖向支撑，立柱采用直径600mm，（壁厚9mm的螺旋焊钢管）。为减少应力集中，保证管片受力均匀，在洞口环管片上部220°范围内安装一层用型钢加工的箱型结构，然后将支撑顶在箱型结构上。
三、结语
经过周密的施工准备和科学合理的现场组织，该项目的16环管片顺利进行了拆除，且洞门处理也顺利完成，此次大直径土压盾构中间竖井管片拆除施工，不仅节约了工期，为后期电力井主体结构施工提供了有利条件，也为以后类似工程的大直径、大重量的中间竖井管片拆除积累了丰富的经验。
参考文献
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[2] 周文波 盾构法隧道施工技术及应用 [M]. 北京：中国建筑工业出版社，2004
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[4] GB50299-1999《地下铁道工程施工及验收规范》（2003年版）