摘要：敘述了TBM掘進(jìn)同步襯砌施工新工法在設(shè)計(jì)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)工法突破所遇到的關(guān)鍵性技術(shù)難題的設(shè)計(jì)解決思路，以及工法在實(shí)際施工實(shí)踐中取得的效果。
　　關(guān)鍵詞：同步襯砌，襯砌臺(tái)車(chē)，邊界條件，矮邊墻
　　
　　1.TBM掘進(jìn)同步襯砌工法產(chǎn)生背景
　　我國(guó)1997年在安康線秦嶺特長(zhǎng)隧道自德國(guó)引入TBM（敞開(kāi)式硬巖掘進(jìn)機(jī)）以來(lái)，經(jīng)歷安康線秦嶺特長(zhǎng)隧道、西合線（西安～合肥）磨溝嶺隧道及桃花鋪隧道，一直采用的是在TBM掘進(jìn)全隧貫通之后，單工序進(jìn)行二次襯砌的施工工法。傳統(tǒng)工法的缺點(diǎn)十分明顯，第一是TBM掘進(jìn)與二次襯砌施工單工序作業(yè)，工期大大延長(zhǎng)，第二是在TBM掘進(jìn)貫通后為趕進(jìn)度，不得不多投入二次襯砌臺(tái)車(chē)及配套混凝土運(yùn)輸設(shè)備等大量物力及人力，造成施工成本大大增加。隧道TBM掘進(jìn)施工單位曾多次計(jì)劃實(shí)現(xiàn)工法的突破，進(jìn)行TBM掘進(jìn)與二次襯砌的同步施工，但均由于這樣那樣的原因未能實(shí)現(xiàn)，TBM掘進(jìn)同步襯砌施工工法，也因此成為一個(gè)懸而未決的施工難題。
　　2007年5月南疆吐庫(kù)（吐魯番～庫(kù)爾勒）二線中天山特長(zhǎng)隧道（左右單線隧道）開(kāi)工，隧道全長(zhǎng)22.452km，隧道進(jìn)口采用兩臺(tái)φ8.8m的TBM施工，TBM施工段長(zhǎng)約14km，規(guī)定合同工期46個(gè)月。參照西康線及西合線TBM掘進(jìn)平均進(jìn)度指標(biāo)及最高進(jìn)度紀(jì)錄，要在如此短的時(shí)間內(nèi)完成如此長(zhǎng)的隧道工程施工，傳統(tǒng)施工工法根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)，因此進(jìn)行TBM掘進(jìn)與二次襯砌同步施工，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)施工工法的突破，無(wú)法回避，勢(shì)在必行。
　　2.關(guān)鍵性技術(shù)難題設(shè)計(jì)解決思路
　　2.1關(guān)鍵性技術(shù)難題的提出和確定
　　根據(jù)中天山隧道進(jìn)口工程總體策劃，即使按照TBM掘進(jìn)與二次襯砌同步施工方案進(jìn)行工期倒排，TBM掘進(jìn)平均指標(biāo)也達(dá)到502m/月，同步二次襯砌平均指標(biāo)為480m/月。如此之高的TBM掘進(jìn)平均進(jìn)度指標(biāo)，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了西康線、西合線TBM掘進(jìn)單工序作業(yè)的平均進(jìn)度指標(biāo)（約350m/月）。
　　在TBM掘進(jìn)與二次襯砌同步施工的情況下，要實(shí)現(xiàn)如此高的施工進(jìn)度指標(biāo)，必須要很好地解決以下兩大技術(shù)性難題：
　　（1）解決在同步襯砌的情況下如何保證TBM快速掘進(jìn)的問(wèn)題，特別是TBM掘進(jìn)與二次襯砌同步施工二者之間的交通運(yùn)輸相互干擾問(wèn)題，是需要解決的所有問(wèn)題的重中之重。
　　（2）在TBM掘進(jìn)隧道斷面形狀特點(diǎn)及管線布置特點(diǎn)條件下，解決TBM掘進(jìn)供風(fēng)、供水、供電管線過(guò)臺(tái)車(chē)的問(wèn)題，特別是φ2.2m通風(fēng)軟管過(guò)臺(tái)車(chē)的問(wèn)題。
　　要有效解決同步襯砌與TBM掘進(jìn)之間的以上兩大問(wèn)題，關(guān)鍵在于臺(tái)車(chē)的選型和設(shè)計(jì)，而臺(tái)車(chē)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，在于臺(tái)車(chē)設(shè)計(jì)邊界條件的確定。
　　2.2問(wèn)題的解決
　　（1）臺(tái)車(chē)的選型
　　A、傳統(tǒng)工法襯砌施工中臺(tái)車(chē)下交通情況
　　在西康線秦嶺隧道、西合線磨溝嶺隧道傳統(tǒng)施工工法的二次襯砌施工中，采用的是16.5m穿行式模板臺(tái)車(chē)，臺(tái)車(chē)及防水板鋪設(shè)作業(yè)臺(tái)架走行軌利用仰拱塊上雙線運(yùn)輸軌道外軌，臺(tái)車(chē)（架）下鋪設(shè)浮放道岔單線通過(guò)。優(yōu)點(diǎn)是襯砌速度快，軌道利用仰拱預(yù)制塊上既有軌道，不用單獨(dú)鋪設(shè)。缺點(diǎn)是運(yùn)輸車(chē)輛上下浮放道岔必須停下來(lái)扳道，行車(chē)速度慢，容易跳道，且浮放道岔在起吊、移動(dòng)、定位過(guò)程中交通完全中斷。且單工序二襯作業(yè)尚可利用前方二襯等強(qiáng)或脫模定位間隙進(jìn)行浮放道岔的移動(dòng)，在TBM掘進(jìn)同步襯砌過(guò)程中則必將影響TBM掘進(jìn)運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)進(jìn)行。
　　B、同步襯砌臺(tái)車(chē)（架）下交通要求及臺(tái)車(chē)型式確定
　　為確保TBM快速掘進(jìn)，除TBM系統(tǒng)本身機(jī)況必須確保良好外，交通運(yùn)輸?shù)臅惩ā⒖焖偈侵匾�保證條件之一。
　　在同步襯砌的條件下，交通運(yùn)輸車(chē)輛通過(guò)襯砌臺(tái)車(chē)（架），是制約交通運(yùn)輸暢通、快速進(jìn)行的瓶頸。采用傳統(tǒng)臺(tái)車(chē)（架）及浮放道岔顯然達(dá)不到目的，最理想的狀態(tài)莫過(guò)于臺(tái)車(chē)（架）下雙線通行。由于傳統(tǒng)工法中穿行式二襯臺(tái)車(chē)為保證模板穿行，臺(tái)車(chē)主架下空間有限，并且模板脫模和穿行時(shí)必須中斷交通，故最好選用傳統(tǒng)襯砌臺(tái)車(chē)模式（模板和主架固定）。
　　（2）臺(tái)車(chē)（架）下雙線通行問(wèn)題的解決
　　在臺(tái)車(chē)型式確定后，為實(shí)現(xiàn)襯砌臺(tái)車(chē)（架）下雙線通行，則襯砌臺(tái)車(chē)走行軌必須單獨(dú)鋪設(shè)，并保證臺(tái)車(chē)下雙線通行的行車(chē)限界。由于空間的限制，確定雙線通行行車(chē)限界，限界見(jiàn)圖1。
　　
　　圖1襯砌臺(tái)車(chē)（架）設(shè)計(jì)制造邊界條件圖
　　襯砌臺(tái)車(chē)走行軌必須鋪設(shè)在行車(chē)限界之外，且臺(tái)車(chē)（架）結(jié)構(gòu)件不得侵入限界。由圖1可以明顯看出，在仰拱塊頂高度平面內(nèi)無(wú)法布設(shè)臺(tái)車(chē)走行軌道，否則將嚴(yán)重削弱二次襯砌厚度，則臺(tái)車(chē)走行軌鋪軌平臺(tái)須高出仰拱預(yù)制塊頂面。經(jīng)綜合考慮方便施工、不與隧道斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相沖突、盡量降低對(duì)二襯厚度的削弱以及二次襯砌矮邊墻與拱墻砼縱向施工縫位置等因素，最終確定襯砌臺(tái)車(chē)（架）設(shè)計(jì)制造邊界條件。
　　（3）TBM掘進(jìn)供風(fēng)、供水、供電管線過(guò)襯砌臺(tái)車(chē)問(wèn)題的解決。
　　通過(guò)周密考慮TBM掘進(jìn)隧道斷面空間及同步襯砌臺(tái)車(chē)邊界條件的特點(diǎn)，最終確定供水管路在仰拱塊中心水溝內(nèi)布置，進(jìn)洞高壓電纜布置在矮邊墻臺(tái)階下并用槽鋼反扣保護(hù)，通風(fēng)管從臺(tái)車(chē)上部中心穿過(guò)。
　　2.3襯砌臺(tái)車(chē)（架）設(shè)計(jì)制造邊界條件確定過(guò)程中的兩個(gè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)
　　（1）矮邊墻形狀的創(chuàng)新設(shè)計(jì)
　　通過(guò)將二次襯砌矮邊墻設(shè)計(jì)成臺(tái)階狀，抬高臺(tái)車(chē)走行軌鋪設(shè)平臺(tái)，滿足了臺(tái)車(chē)（架）走行軌及結(jié)構(gòu)件不侵入雙線行車(chē)限界的要求，同時(shí)上臺(tái)階設(shè)計(jì)為斜面，在滿足臺(tái)車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)空間的同時(shí)，大大減小了對(duì)二次襯砌厚度的削弱。
　　（2）臺(tái)車(chē)走行軌軌枕的創(chuàng)新設(shè)計(jì)
　　采用20mm厚鋼板作為臺(tái)車(chē)走行軌軌枕，既滿足了走行軌抗傾覆的要求，又在滿足了臺(tái)車(chē)整體下降脫模及走行時(shí)臺(tái)車(chē)模板下沿不與軌面觸碰摩擦的條件下，將矮邊墻頂面高度降低到了傳統(tǒng)二襯所遵循的內(nèi)軌頂面高程以下，使竣工后縱向施工縫掩蓋于側(cè)溝砼頂面下，二襯外觀效果得到改善；另外鋼板作為軌枕，與鋼軌連為一體，整齊美觀，利于整體移動(dòng)，并且由于鋼板厚度不大，使二次襯砌施工期間文明施工非常方便。
　　3.TBM掘進(jìn)同步襯砌施工工法襯砌臺(tái)車(chē)設(shè)計(jì)制造及同步施工工法實(shí)施效果
　　3.1臺(tái)車(chē)設(shè)計(jì)制造效果

　　
　　3.2工法現(xiàn)場(chǎng)施工效果圖

　　3.3同步襯砌施工工法實(shí)施效果小結(jié)：
　　中天山隧道右線進(jìn)口工區(qū)TBM掘進(jìn)同步襯砌新工法于2008年5月1日開(kāi)始實(shí)施，施工進(jìn)展順利。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)踐和經(jīng)專(zhuān)家確認(rèn)，工法取得了成功，實(shí)現(xiàn)了如下預(yù)期效果：
　　（1）在二襯砼澆筑期間，砼罐車(chē)、輸送泵占道一股，另一股道暢通無(wú)阻，運(yùn)輸車(chē)輛通過(guò)襯砌臺(tái)車(chē)（架）下部時(shí)，只需略為減速。通過(guò)在洞內(nèi)每隔850m設(shè)置一副固定道岔的方式，解決了二襯施工期間臺(tái)車(chē)下單線通行車(chē)輛會(huì)車(chē)問(wèn)題。
　　（2）在二襯澆筑完成后，拖走輸送泵，可迅速恢復(fù)雙線交通，在二襯砼等強(qiáng)及臺(tái)車(chē)脫模、走行、定位期間，臺(tái)車(chē)下均能保證雙線通行。確保了前方TBM掘進(jìn)運(yùn)輸?shù)臅惩ā⒖焖佟?br /> 　　（3）在工法實(shí)施期間，在保持二襯正常跟進(jìn)同步施工的情況下，TBM最大月進(jìn)度達(dá)到551m，與磨溝嶺隧道期間的掘進(jìn)記錄575m/m相比，二襯同步施工對(duì)TBM掘進(jìn)的影響幾可忽略。
　　4.結(jié)束語(yǔ)
　　中天山隧道進(jìn)口工區(qū)TBM掘進(jìn)同步襯砌施工新工法的實(shí)施，完全達(dá)到了預(yù)期效果，成功實(shí)現(xiàn)了施工工法的突破，解決了TBM掘進(jìn)同步襯砌這一施工難題，有效緩解了本工程工期壓力，并將為今后同類(lèi)工程施工提供寶貴的參考經(jīng)驗(yàn)。