铁道轨道和高铁轨道的结构研究与施工工艺探讨 - 图文(11)

(2)盾构设备的利用率偏低

北京目前在建的4条地铁线路中，五号线7个盾构区间共投入6台(从四号线调来2台)，四号线12个盾构区间共投入9台(由五号线转场1台)，十号线及奥运支线6个盾构区间共投入5台，机场线2个盾构区间共投入5台盾构(其中4台是北京其它线路施工完后调来的，1台是从上海调来的)，共投入盾，单线推进总长度为62.4km，构机18台(25台次)每台盾构机的平均推进长度约为3.5km。由表2-1可知，北京地铁各条线路上目前盾构机的最长推进长度约为4km，短的不到1km，而盾构机的经济里程是3～8km，实际使用寿命为10km，可见盾构设备利用率偏低。

(3)盾构机的非推进作业过多

由表2-4可知，北京目前在建的4条地铁线路上，盾构机的始发、调头和转场等非推进作业非常多。由表2-3中的盾构法施工工期统计可知，一个盾构井的施工约需3～7个月，盾构下井组装约需15～50天，盾构调头约需20～60天，盾构解体、吊出、转场约需15～70天，盾构拖拉过站约需26～60天。由此可知，盾构机的非推进作业时间是比较长的。过多的非推进作业会增加整个工程的工期，影响盾构法快速施工优越性的发挥。以五号线为例，各种非推进作业的时间姑且都按统计的最小值考虑，盾构井施工时间为105天(3.5个月)，下井组装为28天，解体、吊出、转场为21天，调头为32天，拖拉过站为30天，则一台盾构的非推进作业时间为(105×8＋28×8＋21×8＋32

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×4＋30×1)÷6＝232(天)(不考虑盾构井施作及盾构作业同时进行的情况)；五号线盾构法施工的区间总长度为12201.11m，盾构平均掘进速度为9.78m/d，则一台盾构的掘进时间为12202.11÷9.78÷6＝208(天)；一台盾构实际施工时间应为232＋208＝440(天)，因此盾构实际施工的最快平均速度为12201.11÷6÷440＝4.62(m/d)，要是算上盾构在区间内窝工的时间，盾构实际施工的速度会更慢。同时盾构机的多次解体、吊出和转场还会大大缩短盾构机的机械寿命。

(4)盾构法施工的工期延误

由于盾构法施工的灵活性差，时常出现工期延误，甚至工期不可控，难以实现预定工期的现象。如五号线某区间，盾构实际掘进时间6个月，由于多种因素制约，导致盾构机长时间停滞不前，最终区间完成工期为13个月；四号线某车站，盾构等待过站约5.5个月；十号线某车站由于多种因素影响，盾构在区间等待约5.5个月，成为了十号线上延误工期最长的车站。另外也有由于盾构井或相邻车站的工期筹划不协调而改变区间施工方法的，如四号线和十号线就有几个区间的施工方法与最初设计不一致，从而导致工期延误。

(5)盾构法施工的额外成本较多

一台盾构机造价约为3000～4600万元，而目前使用的盾构机，其工作量远低于其使用寿命。另外，盾构法施工区间的工程造价不仅包括盾构机正常推进的费用，还包括始发井、接收井、调头井的施工及盾构机解体、吊出、转场等的额外费用，每km增加高达近10％；对于盾构拖拉过站，涉及到加深加宽车站所带来的额外费用，每km增加约为6～8％；对于拆除车站部位全部盾构管片的情况，则涉及到这些拆除管片的安装费用和利用率损失的费用，而目前这些管片的再利用率最高也仅10％，一般不再使用。可以发现，除盾构正常推进费用以外的额外费用占盾构施工总费用的比例是相当大的。通过归纳总结，认为造成以上问题的最根本原因在于盾构区间施工与车站施工在速度和组织上的矛盾未能得到很好的协调，实际上也是盾构过站的问题没有得到很好地解决。

盾构法目前在我国的应用仅限于区间隧道的施工，车站的施工仍采用传统的明挖法或暗挖法。目前的施工工序安排为：车站具备盾构出入洞、或调头、或通过的条件后，才进行相应的盾构区间施工。而车站工期一般为2～2.5年，控制着整个工程的工期，另外车站的管线改移、地面建筑物的拆迁和协调等工作一般难以按时完成，因此车站能否如期动工和完成将制约地铁线路目标工期的实现。

对于盾构区间施工与车站施工在施工速度和组织上的矛盾，目前主要采用以下三种实施方案：

(1)在车站端部设置盾构井，盾构机从起点车站一端向另一车站推进，到达目标

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车站后，解体吊出或调头往回推进到起点车站，从盾构井将盾构机吊出，然后转场到另一区间施工。

这种方案的缺点是：①造成盾构机的多次拆卸组装，不仅降低施工进度，还会缩短盾构机的使用寿命，增加安全隐患；②增加了全线盾构机的投入台数，使盾构机的使用率降低，寿命与工作量不匹配，同时增加全线的工程成本。③实际施工中，车站的管线改移、地面建筑物的拆迁和协调等工作一般难以按时完成，导致车站施工不能达到盾构调头的条件，从而出现盾构因调头井没做好而在区间窝工的现象，使盾构机快速施工的优势得不到发挥，同时可能带来较大的工期风险。

(2)盾构推进至车站位置前，先通过适当扩大车站宽度和底板深度提供盾构拖拉过站的条件，然后让盾构拖拉过站。

这种方案理论上可以最大限度地避免车站施工对盾构区间施工的干扰，减小地下管线和周围建筑物对盾构区间施工的影响，充分发挥盾构机施工速度快和长距离掘进的优势，减少盾构机的投入数量。但实际上，由于车站施工受诸多因素的影响，车站的管线改移、地面建筑物的拆迁和协调等工作一般难以按时完成，车站的施工工期得不到保证，导致全线的施工工期也得不到保证，另外车站加宽和底板加深也增加了过多的额外工程造价，车站加宽和底板加深带来的额外造价约200万元以上，加上拖拉过站的费用约30万元，总共增加约为230万元。

(3)盾构先行贯通车站行车隧道，然后拆除全部盾构管片，再进行车站施工，如北京地铁五号线北新桥站和十号线三元桥站。

这种方案对减小盾构机的拆卸组装以及转场的次数，延长盾构机的机械寿命，缩短施工工期是很有价值的，不过盾构过站后拆除的管片基本上不再在区间正线上使用，其再利用率最高也就10％。按北新桥站的经验，约有90％的盾构管片报废。按每环管片1万元计，每车站平均损失256万元。

上述三种方案没能充分发挥盾构法施工的优势，没有很好地解决盾构区间施工与车站施工在施工速度和组织上的矛盾。

新的解决方案

盾构过站这个问题在前苏联、日本等国家都已经有所研究，目前在建的德国科隆城市南北轨道交通线也碰到了同样的问题，国内已有少量学者和单位开始关注和探索这个问题的解决方案。本文经过对国内外相关资料的调研分析，结合国内目前的技术和经济水平，提出一种新的盾构过站问题的解决方案—盾构先行贯通全线大部分车站行车隧道，再结合明挖法或浅埋暗挖法在适当的时机拓展建造地铁车站。即先将整条线路上的盾构区间修建完毕，再逐个落实预留车站周围的条件，采用明挖法或浅埋暗挖法拓展建造地铁车站，而且保留管片，仅在管片上开通道提供乘客上下车的条件。

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浅埋暗挖法拓展建造的塔柱式车站三维效果图如图2-16所示。

图2-16 塔柱式车站三维效果图

该解决方案的优势主要在于以下几点：

(1)尽可能多地采用盾构法修建区间隧道，可以确保施工期间的安全性和极大地减小对周围环境的影响，提高地铁工程的建设质量。

(2)由于盾构区间施工和车站施工速度和组织的矛盾得到协调，大大减少了盾构机的始发、调头、转场等非推进作业，最大限度地开展平行作业，从而可以缩 …… 此处隐藏：3007字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……