“一站三線”盾構(gòu)機同時始發(fā)施工組織技術(shù)

劉 鑫 （中鐵十六局集團(tuán)有限公司，北京 100124）

1 工程概括

根據(jù)本標(biāo)設(shè)計情況及工籌安排，盾構(gòu)區(qū)間施工需投入4臺盾構(gòu)機：區(qū)間右線為24#遼寧三三盾構(gòu)機（區(qū)間長1963.062m）；區(qū)間左線為25#遼寧三三盾構(gòu)機（區(qū)間長2134.586m）；北出入線為34#海瑞克盾構(gòu)機（區(qū)間長1853.139m）；南出入線為35#海瑞克盾構(gòu)機（區(qū)間長1274.725m）。區(qū)間設(shè)3座聯(lián)絡(luò)通道，4處廢水泵房。由于受到車站主體結(jié)構(gòu)施工場地的制約，同時為了實現(xiàn)既定的工期節(jié)點目標(biāo)，中鐵十六局地鐵公司在成都地鐵5號線10標(biāo)在錦城大道站大膽實施了“一站三線”盾構(gòu)機同時始發(fā)掘進(jìn)的施工組織嘗試。

2 盾構(gòu)施工機械設(shè)備保障管理體系的內(nèi)容

2.1 機械結(jié)構(gòu)檢查

在大部分施工作業(yè)過程中，由于機械結(jié)構(gòu)出問題的幾率比較小，因此在多數(shù)施工作業(yè)過程中，大部分作業(yè)單位都不對設(shè)備的機械結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，而是等到出了問題再采取檢查更換的措施，如常見的刀盤開裂、刀具脫落、驅(qū)動電機脫落、油缸掉落、臺車變形、提升機構(gòu)斷裂等。這些結(jié)構(gòu)類故障出現(xiàn)的幾率很小，但一旦出現(xiàn)就可能會造成較嚴(yán)重的施工事故，因此需主動對機械結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查。

2.2 液壓系統(tǒng)檢查

盾構(gòu)機的液壓系統(tǒng)主要集中在使用液壓動力的作業(yè)系統(tǒng)上，如刀盤驅(qū)動系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、拼裝系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)等，上述幾個系統(tǒng)的基本工作原理和執(zhí)行機構(gòu)配置基本一致，施工過程中出現(xiàn)的設(shè)備故障也基本有序可依。

根據(jù)多年來的施工經(jīng)驗總結(jié)，在液壓系統(tǒng)上經(jīng)常出現(xiàn)的故障類型見表1[1]。

液壓系統(tǒng)故障類型表 表1

2.3 電氣系統(tǒng)檢查

盾構(gòu)機的電氣系統(tǒng)分為強電系統(tǒng)和弱電系統(tǒng)兩大部分，強電系統(tǒng)提供盾構(gòu)機的動力，弱電系統(tǒng)控制盾構(gòu)機的觀感，弱電系統(tǒng)又分為外部傳感系統(tǒng)和內(nèi)部處理系統(tǒng)。外部傳感系統(tǒng)包括所有的傳感器，覆蓋了盾構(gòu)機上的幾乎每一個模塊，因此是盾構(gòu)機上最復(fù)雜也是故障率最高的系統(tǒng)。內(nèi)部處理系統(tǒng)是盾構(gòu)機自身配置的工控機程序，主要負(fù)責(zé)對盾構(gòu)機傳感系統(tǒng)捕捉到的參數(shù)進(jìn)行分析，同時給出保護(hù)或警告的不同動作。對不同的系統(tǒng)故障，傳感器會捕捉到相關(guān)故障參數(shù)并直接反饋到盾構(gòu)機故障頁面上顯示，因此一般在出現(xiàn)電氣系統(tǒng)故障時，只要按照故障頁面上提示的故障部位進(jìn)行檢查，并分析故障部位故障原因，追根索源即可解決相關(guān)故障。

3 三臺盾構(gòu)施工功效分析

3.1 施工功效分析總體說明

龍門吊垂直運輸時間計算：

車站底板至地面為18m，渣土箱高度為2.5m，起升距離按22m考慮；主鉤起升起升速度為0～12m/min，按6m/min考慮，渣土上下時間為7.5min，水平行走至渣土坑距離15m，行走速度為0～25m/min，按 12m/min 考慮，往返需要約 1min，卸土需1min，共計9.5min，按10min考慮。管片垂直運輸綜合考慮到其他材料，按20min考慮。管片環(huán)寬為1.5m，掘進(jìn)速度按35mm/min考慮，掘進(jìn)一環(huán)需45min，拼裝管片時間約為45min/環(huán)，外加拼裝前的盾尾清理及軌道軌枕走道板鋪設(shè)、管路連接、隧道清理時間，掘進(jìn)拼裝的一個循環(huán)時間大約為2～2.5h。即隧道掘進(jìn)施工峰值約為5環(huán)/12h[2]。

3#盾構(gòu)機在始發(fā)后至1#盾構(gòu)錦錦區(qū)間洞通的時間段內(nèi)，由于每臺盾構(gòu)施工掘進(jìn)較短，水平運輸距離較近，兩臺龍門吊對三臺盾構(gòu)施工的渣土及材料的垂直運輸最為不利。1#盾構(gòu)機錦錦區(qū)間洞通時間為2017年3月24日，即2017年2月1日～2017年3月27日共計55天時間內(nèi)龍門吊的壓力最大。

按照掘進(jìn)峰值5環(huán)/12h考慮，三臺盾構(gòu)施工峰值掘進(jìn)15環(huán)/12h，即龍門吊單個垂直運輸時間需滿足0.8h/編組，龍門吊單個編組的垂直運輸時間為1h，故兩臺龍門吊不滿足三臺盾構(gòu)峰值施工。按照180m/月的進(jìn)度指標(biāo)考慮，則掘進(jìn)拼裝一個循環(huán)的時間為6h，兩臺龍門吊能滿足三臺盾構(gòu)施工，但應(yīng)加強過程管理與控制，做好統(tǒng)一調(diào)度協(xié)調(diào)，避免三臺盾構(gòu)機同時出土的情況。180m/月的進(jìn)度指標(biāo)計算，平均每天進(jìn)度為6m，但包含了拆除負(fù)環(huán)、安裝道岔、開倉換刀、設(shè)備維保的時間，兩臺龍門吊雖能滿足平均進(jìn)度，但無法滿足峰值進(jìn)度，故無法滿足三臺盾構(gòu)180m/月的指標(biāo)。

三條隧道最長距離為正線左線，區(qū)間長度為2133m，外加明挖段和車站長度，共計2650m，水平運輸時間為2.65km/5km/h×60min=32min，往返時間共計65min，掘進(jìn)拼裝一個循環(huán)周期為2.4h（最快施工速度考慮），水平運輸不影響正常施工。

3.2 1#盾構(gòu)機始發(fā)（負(fù)環(huán)拆除前）

1#盾構(gòu)機于2016年11月10日下井組裝調(diào)試，12月10日始發(fā)開始掘進(jìn)。

右線1#配合井距隔離樁為11m，距離始發(fā)洞門80m；2#配合井距洞門30m，盾構(gòu)機整機長75m；前45m掘進(jìn)時臺車未脫離2#配合井，利用1#龍門吊在1#配合井垂直運輸，渣土卸至1#渣土坑內(nèi)；電瓶車編組為2列渣土車+電瓶車+1列管片車。45m后臺車脫離2#配合井，恢復(fù)正常電瓶車編組（4+1+1+2），利用1#、2#配合井垂直運輸。掘進(jìn)至100m拆負(fù)環(huán)并安裝道岔，需7個工作日。

3.3 2#始發(fā)（負(fù)環(huán)拆除前）

左線于2016年12月1日下井組裝調(diào)試，2017年1月1日始發(fā)開始掘進(jìn)。管片存放方式與1#始發(fā)時模式相同。左線1#配合井距隔離樁為20m，距洞門69m；2#配合井距洞門24.7m，盾構(gòu)機整機長85m；盾構(gòu)始發(fā)時將后兩節(jié)臺車分離放置于1#配合井以北，通過管線連接，利用1#龍門吊在1#配合井處前進(jìn)行垂直運輸，右線通過2#龍門吊在2#配合井運輸。編組為1列渣土車+電瓶車+1列管片車。

掘進(jìn)15m后，后兩節(jié)臺車與盾體連為整體，此時仍需用1#配合井。掘進(jìn)60m后臺車脫離2#配合井，電瓶車恢復(fù)正常編組，利用1#、2#龍門吊在2#配合井垂直運輸。掘進(jìn)至100m拆負(fù)環(huán)并安裝道岔，需7個工作日。結(jié)論：2#盾構(gòu)機始發(fā)前100m，正常施工功效，不受影響。

3.4 三臺盾構(gòu)正常掘進(jìn)

3#盾構(gòu)機計劃于2017年12月31日下井組裝，2017年1月30日開始始發(fā)，2017年2月17日完成100m掘進(jìn)后，進(jìn)行拆除負(fù)環(huán)和安裝道岔工作，需7天時間。2017年2月24日恢復(fù)掘進(jìn)時，右線掘進(jìn)478m，距離洞通還剩195m，左線掘進(jìn)298m，距離洞通還剩546m。

右線錦～錦區(qū)間洞通時間為2017年4月1日，地面過站30天（至5月1日），此段時間2#、3#正常施工。左線錦～錦洞通時間為5月30日，5月1日（1#二次始發(fā)）至5月30日（2#出洞），隧道左線無法滿足180m/月的指標(biāo)。2#地面過站30天（6月29日）時右線已二次始發(fā)掘進(jìn)60天，隧道長度達(dá)到1.5km。6月29日之后，兩臺龍門吊滿足三臺盾構(gòu)的施工功效。

截止到6月29日，2#盾構(gòu)錦～錦區(qū)間洞通并二次始發(fā)，后續(xù)施工正常功效施工，錦～大區(qū)間為1289m，洞通時間為2018年1月30日。考慮到兩臺龍門吊配合三臺盾構(gòu)機的交叉施工，施工調(diào)度協(xié)調(diào)和管理難度大，制約三臺盾構(gòu)機均為180m/月指標(biāo)的實施。為確保開始鋪軌的時間節(jié)點和錦城湖站所占劍南大道主路還路的需求，1#、3#盾構(gòu)按照180m/月考慮，2#盾構(gòu)機按照160m/月左右考慮。

結(jié)論：1#盾構(gòu)機始發(fā)前100m正常施工功效，不受影響。

4 結(jié)束語

綜上所述，在盾構(gòu)施工工法大范圍應(yīng)用的當(dāng)下，機修設(shè)備管理保障已經(jīng)成了搶手的行當(dāng)，通過本文的歸納總結(jié)，可為各層次的盾構(gòu)設(shè)備保障管理或作業(yè)提供有益的參考。