地鐵盾構(gòu)施工中盾構(gòu)機(jī)過(guò)站技術(shù)探究

猶坤

（中鐵廣州工程局集團(tuán)有限公司）

引言

現(xiàn)代社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入到了地鐵的時(shí)代，很多個(gè)城市（例如北京、上海、廣州、深圳、沈陽(yáng)等）都已經(jīng)開(kāi)始或者繼續(xù)進(jìn)行地鐵的建設(shè)。在地鐵建設(shè)過(guò)程中，盾構(gòu)機(jī)已經(jīng)成為了最為重要的設(shè)備之一。在施工過(guò)程中，盾構(gòu)機(jī)完成了一個(gè)空間的施工之后需要通過(guò)車站結(jié)構(gòu)而進(jìn)入到下一個(gè)空間完成掘進(jìn)，所以確保盾構(gòu)機(jī)過(guò)站施工技術(shù)中的安全性、經(jīng)濟(jì)性已經(jīng)成為了最值得探討的問(wèn)題。

1 案例基本情況概述

根據(jù)某城市軌道交通4號(hào)線土建2標(biāo)主要包含兩站兩區(qū)間，大塘子站～小屯站區(qū)間起訖里程 DK3+637.552～DK4+417.352，左線全長(zhǎng)781.855m（含長(zhǎng)鏈1.255m），右線全長(zhǎng)779.243m（短鏈1.357m），單線共計(jì)1561.098m，線間距16～75m。區(qū)間隧道縱斷面：區(qū)間線路隧道成單線上坡，區(qū)間起點(diǎn)至DK4+160段隧道埋深15.5～16.2m（4‰上坡），DK4+160至終點(diǎn)隧道底板逐步走淺，埋深9.2～5m（19.3‰上坡）；在區(qū)間YDK4+214.750處設(shè)聯(lián)絡(luò)通道。

2 施工前的準(zhǔn)備工作

（1）盾構(gòu)機(jī)到達(dá)小屯站前，完成所有物資設(shè)備及人員的準(zhǔn)備工作。接收架、過(guò)站所需鋼板、工字鋼等材料就位。將照明及施工用電連接至工作面。清除端頭所有垃圾及雜物。

（2）實(shí)測(cè)進(jìn)洞處洞門中心實(shí)測(cè)高程及平面坐標(biāo)?？v橫向每間隔3m測(cè)出井底實(shí)際高程，并在洞門、井底或車站結(jié)構(gòu)段上用紅漆做好軸線、高程等標(biāo)志。對(duì)盾構(gòu)接收相關(guān)人員進(jìn)行安全質(zhì)量技術(shù)交底。

（3）端頭加固。端頭加固可以起到加固固化土體，同時(shí)起到止水效果，保證盾構(gòu)機(jī)順利接收，確保盾構(gòu)進(jìn)洞時(shí)不會(huì)出現(xiàn)涌水涌砂。

（4）接收架準(zhǔn)備。安裝盾構(gòu)接收架，調(diào)整接收架的標(biāo)高及左右位置，使得盾構(gòu)機(jī)可一直推到車站內(nèi)。為保證盾構(gòu)接收，接收架安置高程可略低于盾構(gòu)進(jìn)洞時(shí)的實(shí)際高程，并將其與井壁可靠地固定。接收井內(nèi)洞門混凝土鑿除和洞門封堵材料等各項(xiàng)工作全部準(zhǔn)備就緒。在洞圈安裝橡膠止水簾布、折疊壓板等組成的密封裝置，作為盾構(gòu)到站階段臨時(shí)的防水措施，與此同時(shí)做好接收托架的安裝與固定。

（5）洞門鑿除。洞門鑿除首先在洞圈內(nèi)搭設(shè)鋼制腳手架。在洞門中心鑿一個(gè)孔，用來(lái)觀察外部土體情況。然后按照先上后下的順序逐步用風(fēng)鎬分層鑿除連續(xù)墻內(nèi)側(cè)，鑿除深度為保留外側(cè)1/3到1/4的混凝土，留下外側(cè)鋼筋，并暴露外側(cè)鋼筋，盾構(gòu)機(jī)將外側(cè)鋼筋以外的連續(xù)墻混凝土切割并用螺旋輸送機(jī)送回隧道，最后只需要割除外側(cè)鋼筋后盾構(gòu)機(jī)接收。

（6）盾構(gòu)接收架和始發(fā)架安裝。小屯站提供過(guò)站條件后，先安放左線接收架，再安裝右線接收架。盾構(gòu)機(jī)過(guò)站時(shí)，始發(fā)（接收）架連同盾構(gòu)機(jī)一起過(guò)站。到達(dá)小屯站東端頭，按二次始發(fā)要求安裝固定。

3 盾構(gòu)過(guò)站施工方案與程序

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，大塘子站～小屯站和小屯站～金鼎山站區(qū)間隧道中心距離車站主體結(jié)構(gòu)過(guò)站側(cè)標(biāo)準(zhǔn)段中線1225mm，接收井比車站標(biāo)準(zhǔn)段底板低41cm，盾構(gòu)機(jī)接收后應(yīng)先向車站中心方向平移再將盾構(gòu)機(jī)和接收架頂升至與車站底板平齊，再沿車站縱向，采用手拉葫蘆配合推進(jìn)油缸推動(dòng)接收托架、盾構(gòu)機(jī)頂升和落在托架上的方式進(jìn)行過(guò)站。

盾構(gòu)主機(jī)過(guò)站采用托架搬運(yùn)、千斤頂頂推，后配套過(guò)站直接通過(guò)先行鋪設(shè)的軌道進(jìn)行整體拖運(yùn)。

3.1 過(guò)站施工步驟

（1）盾構(gòu)機(jī)盾體平移及頂升

根據(jù)小屯站的結(jié)構(gòu)尺寸及盾構(gòu)機(jī)盾體尺寸計(jì)算，區(qū)間隧道中線距離車站主體結(jié)構(gòu)過(guò)站側(cè)標(biāo)準(zhǔn)段中線1225mm，區(qū)間隧道中線距離主體結(jié)構(gòu)邊墻只有2150mm，在接收段盾構(gòu)機(jī)的中心線與隧道中線重合，其機(jī)體半徑為3250mm（機(jī)體最大半徑為刀盤半徑3240mm，按照3250計(jì)算），即盾構(gòu)機(jī)寬出主體結(jié)構(gòu)邊墻1100mm，所以盾構(gòu)機(jī)在接收段內(nèi)必須向車站中心方向平移；另一方面，車站主體框架柱與側(cè)墻間距6750mm，考慮盾構(gòu)機(jī)過(guò)站時(shí)的安全，將盾構(gòu)機(jī)中心平移至車站主體結(jié)構(gòu)過(guò)站側(cè)標(biāo)準(zhǔn)段中線，即盾構(gòu)機(jī)平移1225mm，機(jī)體左右兩邊各留125mm。

因小屯站小里程接收端井口比車站主體底板低41cm，故盾構(gòu)機(jī)平移后需對(duì)盾構(gòu)機(jī)盾體及接收托架進(jìn)行頂升，使其標(biāo)高與車站主體標(biāo)高一致。

盾體完全駛?cè)虢邮胀屑埽礊槎軜?gòu)二次始發(fā)托架）并固定后，盾體與后配套系統(tǒng)解體，將連接橋與中前體分開(kāi)，用工字鋼支撐起來(lái)。并在此期間可對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行初步檢查以便為盾構(gòu)機(jī)維修做好充分準(zhǔn)備。

首先把接收井及車站清洗干凈，割除車站內(nèi)施工時(shí)留下的鋼筋頭，采用三個(gè)液壓油缸將盾構(gòu)機(jī)平移，液壓油缸行程為450mm，即每平移450mm后，收回液壓油缸，在液壓油缸與邊墻之間增加鋼筒再平移，平移3次以后，行程達(dá)到1255mm，平移結(jié)束。

采用4個(gè)500T的千斤頂把盾體頂升，液壓油缸行程為250mm，即每平移250mm后，增設(shè)托架下的鋼墊筒，鋼墊筒采用500mm×500mm×250mm布置，頂升2次后，行程達(dá)到410mm，盾構(gòu)機(jī)及托架頂升到與車站底板平齊。

圖1 盾構(gòu)機(jī)平移示意圖

（2）盾體過(guò)站

①在盾構(gòu)機(jī)平移、頂升工作完成后，進(jìn)行過(guò)站推動(dòng)的準(zhǔn)備工作，在接收架及盾體上安裝平移支座，在盾體上安裝頂升油缸支座，地面上安裝固定頂升油缸承力鋼板，在盾體上安裝吊鉤滑槽。以上部件均為左右對(duì)稱式安裝，預(yù)設(shè)頂升油缸4個(gè)，平移油缸2個(gè)，吊鉤滑輪6個(gè)。

②用接收架兩邊的平臺(tái)上各安裝一個(gè)推力為150t、行程400mm液壓油缸，平移支座1與盾構(gòu)機(jī)體焊接固定，平移支座2與接收架通過(guò)螺栓固定，并將接收架固定在車站底板上。油缸伸長(zhǎng)，推動(dòng)盾構(gòu)機(jī)體前進(jìn)400mm，然后收回油缸，拆除平移支座2往過(guò)站放心平移400mm后再次固定，在托架（接收架）制作時(shí)已同步打好螺栓孔。循環(huán)以上過(guò)程8次，盾構(gòu)機(jī)前行3200mm，重心位置基本到達(dá)接收架前端。

③用頂升油缸將盾構(gòu)機(jī)頂起，下放滑輪鏈條，連接接收架，收緊鏈條提起接收架，此時(shí)接收架與地面成懸空狀態(tài)。

④使用手拉葫蘆牽引滑輪組前進(jìn)，拉動(dòng)懸空的接收架，當(dāng)接收架前端超出盾構(gòu)機(jī)前端約1000mm時(shí)，停止拉動(dòng)，下放接收架至地面。

⑤收回頂升油缸，此時(shí)接收架與盾構(gòu)機(jī)放在地面，拆除手拉葫蘆。

⑥重復(fù)以上步驟，將盾構(gòu)機(jī)一直移動(dòng)到始發(fā)段位置。

注意事項(xiàng)：型鋼滑槽采用I20工字鋼，與一排三角鋼板（其與盾體焊接相連）焊接固定；滑輪在鋼槽內(nèi)滾動(dòng)，外側(cè)設(shè)置擋板防止滑輪脫落；鏈條可直接用手拉葫蘆代替，直接掛在滑輪下，注意托架重12t，可適當(dāng)增加滑輪組數(shù)，不得超出葫蘆承力范圍。

（3）盾體二次平移

盾體頂推至車站東側(cè)二次始發(fā)端頭井位置后，采用與到達(dá)端平移相同的方式進(jìn)行平移，平移至盾體軸線與隧道軸線重合后，在隧道軸線上找準(zhǔn)盾體位置后，固定始發(fā)架。

（4）車站軌道鋪設(shè)

在盾體過(guò)站后，在車站底板上鋪設(shè)后配套臺(tái)車及電瓶車行走軌道，該軌道與隧道內(nèi)臺(tái)車及電瓶車行走軌道連接在一起。后配套臺(tái)車用電瓶車將其推到始發(fā)段位置，并與盾體進(jìn)行連接。在一臺(tái)電瓶車不能推動(dòng)臺(tái)車時(shí)，可用多臺(tái)電瓶車同時(shí)進(jìn)行推動(dòng)。

（5）盾構(gòu)機(jī)檢修

后配套系統(tǒng)就位后，將其與盾體重新連接好，開(kāi)始對(duì)整機(jī)進(jìn)行檢修，具體檢修內(nèi)容包括刀盤更換（為小屯站～金鼎山站區(qū)間硬巖準(zhǔn)備）、拼裝機(jī)檢修、盾尾密封刷檢修、注漿泵及注漿管路檢修、液壓系統(tǒng)檢修、電氣系統(tǒng)檢修等。在檢修的同時(shí)著手進(jìn)行二次始發(fā)的準(zhǔn)備工作，如準(zhǔn)備反力架、鋼支撐等。

3.2 盾構(gòu)過(guò)站技術(shù)控制措施

現(xiàn)場(chǎng)使用材料設(shè)備需提前檢查，鋼材檢查外觀是否有銹跡裂紋，鋼絲繩檢查是否存在斷股，存在隱患材料不得投入使用。頂升油缸不得直接與車站結(jié)構(gòu)直接接觸，提前安裝固定鋼板于底板上保證推進(jìn)過(guò)程不會(huì)損壞結(jié)構(gòu)。

軌道上涂抹上適量潤(rùn)滑黃油，保證盾構(gòu)機(jī)順利推進(jìn)平移，但不得多抹，并加強(qiáng)底板地面清潔工作，防止作業(yè)時(shí)人員摔倒機(jī)械失穩(wěn)。吊裝推進(jìn)過(guò)程需嚴(yán)格按照方案執(zhí)行，當(dāng)出現(xiàn)突然事件時(shí)應(yīng)及時(shí)上報(bào)，不得擅自冒險(xiǎn)處理。每次焊接完成后，帶溫度冷卻至常溫，敲掉焊渣，對(duì)焊縫進(jìn)行外觀檢查，存在缺陷處需要重新補(bǔ)焊；關(guān)鍵承力部件的焊縫需要進(jìn)行焊縫探傷檢測(cè)，宜委托具有專業(yè)資質(zhì)的單位攜帶工具進(jìn)行超聲波探傷。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文以某軌道交通4號(hào)線土建2標(biāo)為例探究了地鐵盾構(gòu)機(jī)過(guò)站技術(shù)方面的內(nèi)容，通過(guò)本文的介紹能夠地鐵盾構(gòu)施工提供一定參考和幫助，對(duì)于進(jìn)一步推動(dòng)地鐵建設(shè)具有現(xiàn)實(shí)意義。