郑州市轨道交通5号线盾构施工与管理成果

1.工程概况及难点

1）工程概况

（1）长距离、大坡度下坡掘进。根据工筹安排，出入场线明挖段大里程向小里程进行，在明挖段大里程具备约80 m主体结构后，右线盾构机在出入场场线明挖段大里程盾构井向沙口路站方向掘进，相隔约1个月后左线盾构机向西沙明挖区间盾构井方向掘进，掘进完成后解体吊出。

区间左线全长2 263.021 m，右线全长2 844.678 m，最大纵坡34.5‰，两台盾构机均需长距离下坡掘进。这对盾构机的设备性能、物料运输、给排水、供电、隧道通风、导线测量、工序衔接、应急抢险等均是一个考验。

（2）出入场线右线盾构隧道从出入场线区间明挖段始发，依次下穿郑州北站编组站上到场股道（右DK0＋569.981～右DK0＋618.068）、西三角箱桥（右DK0＋385.799～右DK0＋414.583）、东三角箱桥（右DK0＋304.047～右DK0＋316.103）、霁月南路箱桥（右DK0＋225.405～右DK0＋236.972）、黄河路下发场箱桥（右DK0＋114.266～右DK0＋196.118）。

2）工程难点

本盾构区间出入线右线长2 844.678 m，最大纵坡为34.5‰（大于3%，为大坡度），且为下坡掘进，加上下穿既有铁路，施工难度主要体现在以下方面：

（1）物料运输耗时增加，加上安全行驶下的限速，管片、砂浆、渣土等运输时间较长，在下穿开始处，盾构机距离始发井口约2 276 m，按照时速5 km计算，也至少需要27 min，考虑不确定因素，电瓶车每趟水平运输时间在40 min左右。而正常情况下，每环管片的拼装时间在30 min左右。通过简单计算，不难发现，管片拼装后至下一环掘进开始前的停机待料时间将在50 min以上，这给下穿既有铁路施工带来很大的停机风险。

（2）通风要求高。盾构隧道施工属于半密闭空间作业，通风换气必须符合相关规范要求。隧道掘进工作面必须采用独立通风，严禁任何两个工作面之间串连通风。隧道需要的风量，须按照爆破排烟、同时工作的最多人数以及瓦斯绝对涌出量分别计算，并按允许风速进行检验，采用其中的最大值。隧道施工中，对集聚的空间和衬砌模板台车附近区域，可采用空气引射器、气动风机等设备，实施局部通风的办法。隧道在施工期间，应实施连续通风。因检修、停电等原因停机时，必须撤出人员，切断电源。

（3）溜车风险较大。本出入场线区间右线采用下坡掘进，最大坡度34.5‰，最大垂直高差21.54 m，电瓶车一旦发生溜车事故，后果不堪设想。

（4）下穿过程中的应急联络与保障。在下穿既有铁路过程中，一旦发生意外紧急情况，必须第一时间协调沟通地面与隧道内操作室，尽快做出反应。同时对于隧道内发生应急救援等情况，救援通道必须保持畅通，这需要在管理上进行明确加强。

2.应对方法

1）隧道内增设运输道岔

随着掘进长度的增加，水平运输时间明显增多，甚至出现盾构机停机待料的情况，工效大幅降低，考虑在隧道中部增设施工道岔，缩短停机待料时间。

2）通风设计(www.xing528.com)

隧道正洞进口施工均采用有轨运输，隧道正洞通过风筒进行压入式通风。

3）电瓶车防溜改造

电瓶车自重和载重质量均较大，长距离下坡掘进下，电瓶车溜车风险加大。为满足施工安全及进度需要，在实际施工过程中，对电瓶车组进行了改造，在电瓶车机头位置加装气动防溜钩，紧急情况下启动后，可以降低溜车的风险。同时，在编组板车间，除更换连接销钉外，还加设连接钢绞线，防止板车间断开，造成部分车组脱节而溜车，同时要求电瓶车在装满土的情况下严禁二次进入施工隧道。

4）多级排污沉淀中转箱

盾构施工中的污水排放主要采用钢管长距离运输至隧道外。一般长度的地铁区间隧道，采用盾构法施工时，工期一般是3～5月，时间较短，污水排放中压力损失较小，污物沉积较少。在本项目中，隧道较长，且为下坡掘进，污水排放过程中压力损失较大，污物沉积较多，加之工期较长，排污管路易堵塞，给施工带来繁重的清理工作量。因此，本区间采用了多级排污沉淀中转箱。

5）增压供水系统

在长距离掘进施工中，供水系统面临水压降低的问题，通过先导式溢流阀和水压控制器，实现供水泵站的单向供水的自动运行；安装增压泵，解决供水压降问题。

6）砂浆罐车改造

由于掘进距离远，长距离水平运输情况下，砂浆罐车中的砂浆容易离析、沉淀，通过变频改造，使砂浆罐车行驶中不停搅拌，此法减少了同步浆液长距离运输中的沙离析沉淀，保证了浆液的注入质量，也降低了砂浆罐车搅拌的故障率。

7）供电压降处理

采用高压分支供电的方式解决长隧道电力压降问题，在隧道中段将原有盾构高压电缆一分为二，通过变压器供给增设的二级风机、多级排污系统、道岔砂浆搅拌、隧道照明等。

8）信息化施工管理

采用光纤分布式数据接口（FDDI）技术，以光纤为媒介将莹石云视频监控系统、程控电话系统、演算工房盾构测量系统有效地结合起来，身处监控中心就能对盾构机关键部位和工序、隧道中间道岔、中转污水箱、施工井口等区域进行全方位的视听掌控和统筹安排。