机械法联络通道建造成套技术

机械法联络通道建造成套技术

摘要：为提升地下空间结构的互联性，抑或满足大量地下空间结构间的安全、通风、便捷穿行等要求，需要建设大量的联络通道工程，如地铁出入口及风井、

地铁、公路区间联络通道、市政管廊检修井、长隧道中间风井、水务隧道连接线等。联络通道大多采用矿山法开挖，为保证施工作业人员的人身安全，控制地层

扰动引起的地面建构筑物的沉降风险等，在通道开挖前需对周边土体做加固处理。上述工法存在施工周期长、受地面环境约束大和安全保障难度大等缺点，已成为

掣肘轨道交通快速发展的一大难题。随着工程装备和地下工程建造技术、理念的

不断创新发展，采用更加智能化、人性化的机械法进行联络通道的建造，已在地

铁建设行业不断研讨、酝酿，依托具体工程项目的实验、研究、实践，形成一套

机械法施工的新技术、新工法已经具备一定的客观条件。

关键词：智能化；机械化；安全稳定

1

引言：

城市轨道交通隧道联络通道建设在单线上下行隧道之间，并联通上下行隧道，主要用作消防疏散和险情救援等。“V”字型地铁隧道线路最低点处联络通道常

与隧道排水泵房合并建设，并在泵房内安设隧道排水设施，汇集地铁隧道内流水

并集中抽排至市政管道。

一、工程概况

机械法联络通道建造成套技术研究依托宁波轨道交通 3 号线一期工程和 4

号线共计 26个联络通道实体建造工程，并将 3号线鄞州区政府～南部商务区站

和儿童公园站～樱花公园站区间联络通道设立为本

作者简介：

1、朱云浩（1985-），男，工程师，2007年毕业于中国地质大学。

试验段两个联络通道均位于宁波市区，地表为无建筑物开阔地带，其中儿～樱区间联络通道周边存在楼体建筑，但距离较远，影响较小。联络通道埋深

17m～22m，均处于黏土性质土层中，渗透性低，自稳性差，且土体较软，非常适合联络通道机械法建造实体建造试验段。

本次科研项目采用科研、设计、施工总承包模式，由科研联合体负责联络通道的设计和关键技术攻关。联合体科研组成员根据专业划分具体科研任务，通过国内外相关行业、技术调研、专家咨询和理论试验研究，确定科研具体方向和主要攻关技术难题，在理论与试验研究、联络通道结构及防水、建造装备研制和施工工艺等四大方面展开研究，并结合施工过程监测和运行期稳定状态研究改进方向和具体的改进措施。

二、关键施工技术

2.1洞门预埋技术

洞门预埋技术应满足掘进机在微加固状态下进洞，故研发出联络通道处主隧道特殊钢混复合管片。该管片外形尺寸与主隧道管片相同，可与主隧道管片相互组合成环，6片钢混复合管片组合后，可在隧道腰部形成联络通道洞门。总体工艺流程为：预制钢混管片→拼装钢混管片→焊接钢混管片。

联络通道洞门模型

2.2微加固技术

采用机械法进行联络通道施工时，掘进机开挖土体产生的反作用力将由正线

隧道提供，会使成型隧道产生形变及位移；同时，在掘进机破除洞门后，土仓与

土体水系将会连通，亦可能连通正线隧道周围建筑空隙，此时，整条隧道周围的

水压将会集中与洞门处，增大始发与接收风险泥。

结合上述分析，微加固主要解决两点问题：一是，弥补正线隧道管片周边同

步注浆凝固收缩、在地层中的扩散出现局部填充不均匀、不密实等缺陷，其优点

在于可以控制正线隧道管片在推进反力作用下的位移量；二是，在洞门周边形成

止水封闭环，阻断沿正线隧道的后方来水，其优点在于降低洞门处承受的水压力。故，微加固分为两个步骤：一是，正线隧道微加固；二是，洞门微加固。

2.3掘进机组装、运输及调试

2.3.1组装场地准备

掘进机组装场地主要考虑吊车放置区地面的承重能力，如果地面强度不够需

要进行加固，同时对竖井的结构尺寸进行复核和四周环境、进场道路进行踏勘。

2.3.2铺设运输钢轨

掘进机需要在竖井处进行组装并运输至联络通道洞门处连接，故运输钢轨从

竖井处铺设至联络通道洞门处。

所铺轨道目的为运输设备及物料，始发侧轨道须铺设至超过联络通道中心线

40m，接收侧轨道须铺设至超过联络通道中心线10m。掘进机设备重量较大，尤其

3号台车可重达300t，可能对隧道产生结构上的影响，因此，运输掘进过程中疏

散整体设备对隧道荷载为重中之重。经研究讨论，常规地铁隧道运输采用铺设轨，台车配备钢轮运输，可降低隧道荷载的同时保证安全性和运输体系使用寿命。本

研究项目计划借鉴盾构隧道运输系统，设计新型的双轨轨枕，在隧道内铺设4根

P43钢轨，轨枕间距0.6m，内轨轨距 0.9m，可保证材料运输电瓶车同时运行，

外轨轨距 1.3m，主要用作后配套运输。

顶管机使用机械因整体重量较轻，且整机重心较接近隧道重心位置，故采用常规轨距为900mm的轨枕。

2.3.3后配套台车下井运输

联络通道掘进机的 5节台车之间差异较大，其中1号、2号台车尺寸较小，重量较轻，可整体吊装下井。3号、5号台车总重较大，4号台车尺寸超长，须在井口进行组装。考虑到电瓶车工作能力、连接部位强度及设备通用性，5节台车分别单独由电瓶车推入隧道。

2.3.4套筒尾刷安装

套筒钢丝刷是掘进机的一种刷形密封件，安装在始发套筒内。钢丝刷正确的安装是发挥顶管机套筒尾刷密封性能的基本前提，正确的油脂涂抹和施工是发挥套筒尾刷密封性能的保障，套筒钢丝刷正确的安装结合油脂的正确涂抹及施工，为满足始发套筒的密封要求打下坚实的基础。套筒钢丝刷安装的好坏直接影响套筒的质量和安全。

每组钢丝刷由钢板制成的保护板、压紧板和不锈钢材料的钢丝刷组成。保护板与压紧板之间夹装了钢丝刷。保护板、压紧板、钢丝刷通过销钉固定，由此构成整块钢丝刷.

2.3.5托架初步定位、固安

始发与接收托架分别安装在3号、5号台车上，托架内设有竖向与横向千斤顶，横向千斤顶能在负载主机时进行水平姿态调节，竖向千斤顶能在负载主机时进行竖向姿态调节，其调节范围极限为80mm。

正线隧道设计及施工过程中，上、下行线的联络通道处钢混复合管片拼装精度无法达到理想状态，即联络通道进出洞方位角与正线隧道并非垂直，这是由于正线隧道洞门钢环在拼装成型后的里程差、自转等多因素导致。虽然始发托架具备微调能力，但为了减少在洞内的调整幅度，因此始发与接收托架应参照计划线进行初步定位。

托架初步定位应考虑方位角、坡度两个因素。始发托架初步定位后，会随着台车一同运输至联络通道处，其运输路途有曲线及坡度。故，初步定位过程中，采用相对坐标控制，以运输钢轨为基准，换算出托架方位角及坡度。需要注意的是，组装过程中托架内置的千斤顶处于非工作状态，即非伸出状态，所以高程定位时须按偏低控制，避免就位后托架无法降低而引起姿态异常。

托架定位标准为：坡度与计划线偏差0‰～2‰，水平趋势偏差<3‰，即套筒及主机放置于托架上后，趋势基本拟合计划线。

2.3.6反力架安装

常规的的反力架与盾构机或顶管顶推系统后方，着力于车站等刚性结构，且作业空间充足。机械法联络通道施工中的盾构模式同样需要反力系统，其掘进反力只能依靠正线隧道管片提供，且作业空间有限，始发阶段不具备放置常规反力架的条件。为克服正线隧道内不满足吊装条件，施工空间狭小问题，反力架设计为轻巧且可拼装的结构形式。反力架可在盾尾内部拼装，隐藏与盾体内，不占用始发阶段的空间。

2.3.7主机下井定位

主机下井前，须将套筒下半环放置于始发基座上，同时避免侵入运输限界。主机下井过程中要做好防倾覆措施，可在台车底部支撑型钢至地面，同时可防止因主机较重引起的台车形变。定位时，应确保3号台车在运输过程中主机不侵入运输限界，运输限界距离隧道边为200mm。即，顶管主机尾部应距台车中心1055mm，盾构主机法兰盘位置距台车重心175mm。

2.3.8套筒组装

钢套筒上半环安装前，应对法兰连接面进行除锈，然后按图纸安装密封圈，并涂抹硅酮密封胶。安装过程中，应设置定位导向销，并通过4个 10t倒链将上下套筒合拢，合拢过程中应注意调整钢丝刷压倒方向并注意保护钢丝刷。安装完成后，应将套筒与主机通过焊接方式相连，确保运输及精调位置过程中主机与套筒不发生相对位移。

2.3.9空载调试

设备组装完毕后，即可进行空载调试。空载调试的目的是检查盾构各系统是否能正常与转，对于不能正常运转的要找出原因。主要调试内容顶管和盾构稍有区别，但大致一样，主要都是配电系统、液压系统、润滑系统、冷却系统、控制系统、注浆系统以及各种仪表的校正。

2.4掘进前的准备工作

2.4.1始发姿态调整

设备空载调试完毕后，进行始发姿态调整。调整标准为：坡度与计划线偏差0‰～2‰，水平趋势偏差<3‰，即套筒及主机前端与洞门对齐，趋势基本拟合计划线。

始发姿态的调整通过托架集成的微调系统完成。始发托架下部安装千斤顶，将原有的固定式托架改为可调节式托架，增加始发架的自由度，能够通过对千斤顶的控制调节始发姿态。

左右及上下方向调节通过自锁液压千斤顶调整，并且在调整架上设置上下顶升的导向柱。导向柱允许调整架上下方向和左右方向的运动，但是限制调整架在主机前进方向的运动，保证调整油缸的稳定性。

2.4.2洞门临时密封

在常规盾构掘进中，洞门密封常采用橡胶帘布板，该密封装置能够防止泥水从洞门与盾构壳体形成环形的空隙窜入端头井内，确保盾构机开挖面泥水压力、开挖面土体的稳定，而在联络通道施工中，受空间限制，无法采用安装橡胶帘布板这一密封装置。

机械法联络通道始发与接收均采用套筒进行洞门临时密封，其中接收套筒为常规套筒。始发套筒参考了盾尾密封机制，通过套筒内置钢丝刷（密封刷）进行密封。始发端洞门临时密封的工作原理是，钢套筒与洞门之间的密封采用焊接连

接，套筒与盾体之间设置钢丝刷并填充油脂密封，在盾尾完全进入套筒后，钢丝刷弹起并接触衬砌，形成套筒与衬砌之间的密封。

因盾构法联络通道作业空间狭小，需要在竖井等此类宽阔地方提前将主机预存于套筒内。为便于操作，将套筒分半设计，上半部分待主机就位后安装。待始发姿态调整完成后，通过将洞门与套筒相连，形成套筒与洞门之间的密封。

始发套筒拆为三部分，各部分之间采用法兰连接，其目的在于方便井口安装及洞内拆除。从洞门整体的密闭性考虑，施工中选择焊接的方式将套筒与洞门连接。但焊接接缝拆除所需时间较长，且在单侧密实的状态下割除较为困难。为了方便拆除，将套筒拆分出一个较小的前端，使得拆除工作可以通过拆卸法兰螺栓快速进行，有效的保障了施工进度，避免了掌子面长期暴露而带来的风险。并且从后期套筒拆除过程看，可以将套筒从安装时洞门处的焊缝附近割除，套筒前端虽有部分损失，但经加工后仍可再次使用，而套筒后完整保留端，从而节约施工成本。

套筒后端主要是解决密封问题，其通过法兰与套筒前端连接，将联络通道洞门密封位置延长至套筒尾端，套筒尾端仿照盾构机尾刷设计，设有盾尾油脂注入口，增加套筒的密封性。

在始发阶段，套筒后端包裹着掘进机被运送至联络通道处，与套筒前端的连接，尾刷在整个过程中完全压缩，当始发掘进后，盾尾脱离套筒尾刷后，套筒尾刷需要完全弹起，使其紧紧包裹住负环管片，起到密封效果，此后随着盾构机掘进，衬砌与套筒钢丝刷之间出现空隙，需及时注入填充物，调节空隙处的压力，填充物的压力应与土压持平，阻止泥水外溢，因此套筒钢丝刷设计应考虑三个因素：弹性、长度、强度。

(1)尾刷长度

主机盾体外径3280mm，套筒内径3420mm，管片外径为3150mm，管节的外径为3260mm。盾构法施工中，与套筒之间的环形空隙宽度最大为135mm，顶管法施工中，最大间隙为80mm。钢丝刷设计厚度为30mm，因此，盾构法理论是钢丝刷弹起量为105m，顶管法理论的尾刷谈起量为50mm。为保证尾刷能正常工作，尾

刷长度一般为弹起量的3倍，此时尾刷的力学效果最好，因此盾构法钢丝刷长度

为360mm，顶管法钢丝刷长度为150mm。

(2)尾刷强度

套筒内需注入填充物来减小洞门内外压力差，因此套筒钢丝刷需一定的强度，隧道埋深为30m，其土压力为0.28Mpa，而通常注浆压力为钢丝刷强度的60%，因

此钢丝刷需能承受0.47Mpa的压强。

2.4.3密封检测

始发套筒完成密封后，需对套筒进行密封性能进行检测，保证始发套筒密封

安全。套筒密封需做到以下几点：

(1)套筒尾部密封环内注入密封油脂，此处使用油脂需性能优良，具有较好

的蠕动性和延展性，粘性较强，可抵抗至少5bar的泥水冲击。

(2)尾部密封为套筒防水关键，油脂从套筒下部注入，需饱满密实，不得存

在孔洞或虚填部分，并时刻检查套筒顶端出气孔油脂渗出情况。

(3)当出气孔内流出油脂，可关闭出气孔，继续注入油脂，保证静止状态下

油脂压力不低于4bar。

油脂注入完成后，套筒密封舱内需做密水试验，通过刀盘或者套筒注入孔往

套筒内注水并检查是否存在渗漏点，要求检测压力不低于计算水土压力，且维持

5min压力不下降。合格后排空密封仓，进行下一步工作。

2.4.4反力系统安装

因盾构与顶管模式的差异，反力系统有所不同，盾构模式的反力系统为反力架，通过推进油缸将其顶推出盾尾直至支腿紧靠后部支撑环即可。顶管模式的反

力系统为顶推油缸，在主机就位及支撑体系张开后，顶推油缸便可横移至指定位置。

因始发姿态的不同，反力系统的安装应考虑其方位角及法面垂直度。反力架可通过调整支腿长度实现，顶推系统可通过在油缸后部增加垫块实现。其水平偏差应控制在+5mm之内，高程偏差应控制在土5mm之内。

2.5首环衬砌安装

2.5.1盾构法首环管片安装

在安装首环衬砌管片，为保证负环管片不破坏尾盾刷、保证负环管片在拼装好以后能顺利向后推进，在盾壳内安设厚度不小于盾尾间隙的型钢，以使管片在盾壳内的位置得到保证，该型钢应在所有负环拼装完成后拆除。负环管片采用可重复使用得钢环进行拼装，钢环无楔形量。第一环管片采用K1点位，F块位于右上方，以便于管片拼装，如图2.5.1-1所示。管片与始发托架之间存在70mm的间隙，为保证管片不下沉，在管片脱出盾尾时，及时安放钢契块、每环管片安放4个(左右各2个)。在安放过程中，不应用力敲击，避免导致管片上浮。

图2.5.1-1 首环管片拼装点位图

2.5.2顶管法首环管节安装

为保证主机在完成掘进后便于拆除，首环管节为特殊设计，环宽450mm，接缝处为斜口设计。该管节为钢结构构件，起连接主机及衬砌的作用。安装过程中应将小分块放置与上方。为保证管节在始发托架上行走顺利，不因托架不顺平而破碎，应在托架上方粘贴垫板，垫板材料宜采用聚四氟板。

2.6掘进施工关键技术

2.6.1始发切削混管片技术

掘进机在削切管片时，掘进参数按照管片削切实验结果适当调整。根据试验

段应用数据分析，掘进机在始发过程中切削管片的推力为在2000～3000kN，扭矩

控制位300～550kN·m。

切削过程中需采取必要措施改良渣土，降低扭矩并防止螺旋机喷涌。该改良

剂应具备悬浮混凝土块的能，且应为流塑性介质。试验段选用的改良剂为膨润土

-水玻璃双液浆。膨润土浆液配合比为钙基膨润土：水=1:2，混合液配合比为膨

润土浆液：水玻璃=20:1。浆液通过土仓胸板的预留注浆孔注入，浆液混合口应

尽量接近注入口，避免管路堵塞。

始发掘进过程中，套筒注脂应同步进行，并保持静止压力大于切口压力。切

削洞门混凝土过程中，膨润土-水玻璃双液浆应根据排渣情况及渣土温度适当注入。

当盾尾进入套筒后，钢丝刷和管片外壁接触，间隙落差瞬间增大65mm（管片

外径3150mm，盾尾外径3280mm），为了保证土仓压力稳定，盾尾经过首道钢丝

刷时，且未脱离下一道钢丝刷之前，应停止推进，补充隔腔内油脂直至压力大于

切口压力。油脂补注前，应注意检查钢丝刷弹起情况，确保钢丝刷已与管片密贴。

盾尾完全进洞后，通过联络通道管片上预留的注浆孔，向洞门与管片之间的

间隙注入水泥-水波力双液浆，双液浆配合比为：水泥浆（水灰比1:1），水玻璃

以 1:3比例稀释，注入时水泥浆与水玻璃体积比为1:1，凝结时间控制在 20s～

40s，通过二次补浆，可避免洞门间隙产生水土流失。

2.6.2.掘进施工技术

(1)土压力参数的选择与控制

根据土压平衡工况的特点，确定并保持合理的土仓压力是关键因素。因此，土压平衡工况中掘进参数的确定是以土仓压力为基准点来考虑，掘进控制程序也应以土仓压力的保持为目的。

1）土压力的分类

作用在挡土结构上的土压力，按挡土结构的位移方向、大小及土体所处的三种平衡状态，可分为静止土压力Eo，主动土压力Ea和被动土压力Ep三种。

大部分情况下作用在挡土墙上的土压力值均介于上述三种状态下的土压力值之间。其大小关系为Ep>Eo>Ea。

(2)参数、姿态控制

掘进速度及推力的选定以保持土仓压力为目的，根据施工的实际情况确定并调整掘进速度及推力。黏土地层掘进速度太慢不利于出渣量的控制，速度过快不利于掌子面的稳定，且易造成土仓压力的不稳定性变化，故应选取适当的速度保证土仓压力和出土的平衡。在保证速度的同时推力也应适中，过大的推力会导致管片的变形，隧道轴线产生偏差；过小的推力会使盾构机的回转角变化快，不利于盾构姿态的控制，同样不利于管片质量的控制。为得到掘进机在该地层下的正常掘进参数，统计分析、优化参数，精细化管理确保过程平稳、安全顺利。盾构穿主要参数如下：

掘进速度为一般为20～40mm/min，保持均速通过，掘进过程中总推力可控制在1600kN～2200kN，以不超过2000kN为宜，刀盘转数控制在1rad/min，通过渣土改良将扭矩控制在200kN·m左右。

(3)出土量计算

出渣的控制非常重要，出渣速度与盾构掘进速度相匹配且出渣量与掘进行程相匹配时，才能保证稳定适当的土仓压力以及正常的掘进。通常情况下，出渣的速度由螺旋输送机的转速来衡量；掘进速度通过千斤顶油缸的顶进速度来衡量，千斤顶的平均行程即掘进行程。在土压平衡机械法隧道施工中，渣土出运采用轨道式电瓶车拖一定数量的钢车，出渣量实行重量测量和体积测量双控制：重量测

量采用吊运渣土的龙门吊称重；体积测量是通过测定钢车的台数及其容量得到所

出渣土的总体积。为确保本工程出渣量的准备性，本次科研一套配备于盾构掘进

机的皮带机，该皮带机上设置有土沙称重装置，当盾构掘进机挖掘出的土沙经过

皮带机上的称重装置时，称重机构会即时显示出土沙的重量，并且通过采集皮带

的输送速度，以计算得到皮带每环的实际出土重量，并将其与每环的理论出土量

进行比较，从而得出是否超挖的判断，并据此进行相应量的注浆回填，保证地面

及地下管线的安全。

在对出渣量进行准确、实时计量的同时，还要记录盾构机注入渣土的水量。

每环理论出渣量（实方）为：

［（π×D2）÷4］×L=［（π×10.82）÷4］×0.55=4.67方/环。

式中：D为盾构机刀盘直径，L为每环管片掘进距离，松散系数按1.2考虑，实际出渣量为5.61方/环。

另外汽车吊吊钩安装了称重装置，在吊土过程中，进行称量并做好记录。按

照原状土的容重 1.71g/cm3计，每环掘进加水量1m3，每环出土重量：

4.67×1.71+1=8.99t。通过不同地层（土体容重变化）或加水量发生变化时，应

作相应调整。

当通过调节螺旋输送机转速仍达不到理想出土状态时，可以通过改良渣土的

可塑状态来调整。通过构建筑物期间，派专人监控出土体积和出土质量，每环出

渣量控制在5.6m3及 9吨以内。

当出土量大于5.6m3或9吨时，操作人员应急向技术人员反应，技术人员认

真记录该区域的里程桩号或管片环号，并安排地面注浆队伍在该建构筑物预留的

注浆孔注入水泥浆液，使扰动的土体尽快固结起来，避免地面滞后沉降的发生，

在该处增大同步注浆量；加大该区域的监测频率，根据监测数据情况，及时组织

地面重复注浆以及洞内二次注浆

2.6.

3.预制衬砌运输

(1)管片运输

管片从正线隧道运至联络通道，其运送路线呈‘L’形结构，因此常规的管片运输设计很难达到施工要求。考虑到联络通道管片直径较小，内部空间有限，很难在联络通道内安装双梁，但也正因管片直径小、厚度较低，使得单块管片的质量较轻，因此将管片运输分为两个部分，正线隧道内管片采用单梁运输，而联络通道内采用人工运输。。而人工运输则是在隧道内用角铁焊制一条轨道，轨道上放置一个平板车。运输中将管片吊运至平板车上，由人工推至拼装机处。

(2)管节运输

管节的单块尺寸较大，从加工厂运输至存放场时须环面朝上放置，避免运输过程中倾覆。而管节拼装过程中需要管节立放，管节的翻身是一个必要的过程。管节的翻身如在隧道内进行则需要占用较大空间，为此设计了放置于地面的管节自动翻身装置，管节下井前进行翻身。管节在隧道内运输为立放运输，为此设计了管节运输支架。

2.6.4管片拼装

(1)管片调节环

由于联络通道管片长度为0.55m，而隧道长度不是0.55的倍数，采用同一宽度管片拼装无法保证洞门钢管片位置合适，因此需增加不同厚度调节环，使得联络通道的管片洞门刚环处管片位置正好合适。

(2)管片选型

考虑管片错缝拼装的优点，如止水性能好、整体受力性能好、圆环整体刚度大等，本工程采用通用管片错缝拼装的方式。但考虑到错缝拼装的内力大，而通缝拼装的内力较小，可拼装自由度相对较多，有利于管片的安装。因此，在受力允许的状态下，可采用小通缝进行拼装。所谓“小通缝”，是指两管片环之间允许有1～2条通缝，相应地，3条及3条以上的通缝定义为“大通缝”，大通缝的情况是绝对不允许的。

同时，通用管片的封顶块一般是最后安装的，考虑到管环底部范围受力较大，且不易安装，如果封顶块安装在底部位置，将加大拼装的难度，且对于施工安全

有一定的隐患，故避免将封顶块安装在管片环底部的范围。

(3)管片拼装质量控制

1）成环环面控制：环面不平整度应小于2mm。相邻环高差控制在4mm以内。

2）安装成环后，在纵向螺栓拧紧前，进行衬砌环椭圆度测量。当椭圆测量

度大于30mm时应进行调整。

2.6.5管节安装

顶管模式中，衬砌为管节，与盾构模式同理，设置了调节环。而管节无楔形

量设计，故在拼装过程中选型较为简单，即错缝安装。按照管节的分块设计，管

节安装点位固定，小分块只能在正上方或者正下方拼装。

当吊运下半块时，可采用一个吊机吊运，将下半块放置于三号台车的管片支

撑上，并与上一环管节用螺栓连接：

上半块管节吊装时，需要用两个吊机抬吊，将上半块放置于下半块上部，安

装螺栓，可拆卸吊具，完成一环管节的拼装。

2.7掘进施工测量导向

联络通道作为地铁区间上行线与下行线的连接隧道，与地铁正线隧道呈T字型，作业空间狭小，自动测量导向系统因测站点安装于后支撑体系上，受盾构推

力作用产生位移，精度不满足施工要求。测量技术作为盾构隧道施工的眼睛，其

测量结果的准确性直接影响着项目工程是否能够顺利进行。在盾构隧道施工中，

为了保证各项开挖面能正确贯通和符合设计要求，就必须随着隧道施工掘进实时

测定当前盾构机与设计轴线的偏差。相较于传统机械法而言，机械法联络通道具

体空间狭小、自动测量导向系统测站点易发生位移的特点。

机械法联络通道施工与其他盾构隧道类工程区别在于，联络通道隧道洞口位

于地铁正线隧道内，与正线隧道呈T字型结构，作业空间狭小，导向系统全站仪

仅能安装于后支撑体系上，后支撑体系受反作用力会发生位移，造成导向系统测

量精度不够。发生位移后需人工及时对测站点进行检测，费时费力，而且因为作

业空间狭小，人工复测工效较低，影响施工进度。

根据机械法联络通道特殊结构构造和空间布局，经反复计算和验证，采用新

的测量导向技术理念，并设计新的测量导向系统。该系统包括：全自动全站仪、

无线电台、计算机及应用工具、盾构机、激光靶、定向棱镜、控制箱。全站仪安

装于盾构机后支撑体系上，定向棱镜安装于稳定管片内壁上，激光靶安装于与测

站全站仪通视的盾构机内，如图2.7-1所示，具体导向过程如下：

1）当盾构机掘进时，计算机通过中央控制箱控制全站仪进行建站，然后测

设出新增的定向棱镜和盾构机上激光靶的三维坐标及方位角；

2）全站仪将测量的数据通过无线电台发送信号传输给计算机的输入信号端，计算机先计算测设出的新增棱镜三维坐标与该棱镜原坐标较差，当较差小于限差（具体化）时，应用工具通过测设出的激光靶坐标计算出当前盾构机与设计轴线

的偏差；

3）因为全站仪安装于盾构机后支撑体系上，在盾构掘进过程中后支撑体系

会发生位移，当测站出的新增棱镜坐标与原坐标限差超限时，计算机通过中央控

制箱控制全站仪分别测设出两个定向棱镜的水平距离、夹角、高差，测设出的数

据通过无线电台传输给计算机，通过应用程序计算出当前测站点坐标，并更新；

4）通过比较更新前后的姿态较差作为该步骤的检核，当测站点坐标更新后

测设出的盾构机姿态与原姿态超过限差时，计算机出现报警信息，工程师人工复

核测站点坐标。

2.8壁后注浆

盾构同步注浆就是在隧道内将具有适当的早期及最终强度的材料，按规定的

注浆压力和注浆量在盾构推进的同时填入管片背部管片建筑空隙内。其目的：一

是是尽早填充地层，减少地表及上方建构筑物的沉降量，保证周围环境的安全；

二是确保管片衬砌的早期稳定性和间隙的密实性；三是提供长期、均质、稳定的

防水功能；四是作为隧道衬砌结构的加强层，使其具有耐久性和一定的强度。

三、结论

(1)通过采用FLAC3D、ANSYS等有限元软件建立机械法联络通道整体模型，

对不同施工工况下联络通道和主隧道结构受力进行分析，明确了结构受力特点和

应力分布情况，确定联络通道结构受力危害点和应力变化规律，创新了预制拼装

式联络通道结构、主隧道钢-砼复合可切削特殊管片、曲面 T型连接洞门结构及

防水等设计，改善了线路线型、线间距和联络通道布局等设计约束条件，形成了

机械法联络通道设计标准，获得《拼装式联络通道结构及其施工方法》等发明、

实用新型专利，发表多篇论文，形成了《正线隧道及联络通道结构、防水设计关

键技术》研究报告。

(2)利用试验、理论和数值分析方法，系统地研究联络通道盾构法施工中地

层应力对盾构隧道衬砌结构的影响，以及施工中衬砌变形特性，成功地在理论上

解决机械法联络通道施工力学问题,发表《地铁盾构法联络通道拼装式结构在列

车动荷载下的受力分析》等多篇论文。

(3)创新采用盾构顶管整机一体化设计、双曲面锥形刀盘、主隧道内伺服支

撑体系、主梁回转式管片拼装机和直角水平运输系统等创新技术，研制出T型侧

向掘进成套装备，实现了地铁隧道内狭小空间联络通道机械化施工，获得了《盾

构法联络通道出渣系统》等发明、实用新型专利，发表多篇文，形成了《机械法

联络通道建造装备设计与应用关键技术》研究报告。

(4)联络通道机械法施工工法在国内的首次开展应用，经过试验段工程的实

施和检验，形成了一系列的施工工艺、方法和数据，填补了联络通道盾构法施工

运用的技术空白，同步培养了大批熟悉联络通道机械法施工技术的专业技术人员

和一线操作工人。

(5)经过理论和试验研究，并通过现场实际实施建造，经国内外行业专家论证，总结出一整套适用于联络通道机械法施工的行业施工标准和设计、施工规范，

编制完成《机械法联络通道施工及验收标准》，通过浙江省地方规范评审，已申报国家级规范论证评审。

四、参考文献

1. 沈张勇.机械法联络通道结构设计研究[J].现代城市轨道交

通,2019(11):58-63

2.丁修恒.地铁区间联络通道盾构法修建关键技术[J].建筑施

工,2019(4):667-671

3.王昆,叶蕾,程永龙,等.机械法联络通道掘进机始发接收密封装置研究[J].隧道建设(中英文),2020.40(1):134-142

4.刘军,贺美德,宋旱云.联络通道施工盾构管片力学行为研究[J.岩土工程学报,2013(S2):271

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