關(guān)于地鐵盾構(gòu)施工中盾構(gòu)機過站技術(shù)的探討

馬輝

【摘?要】盾構(gòu)施工技術(shù)越來越廣泛應(yīng)用在城市交通、下水道、地下電纜和河流通道隧道施工，保護(hù)方法具有適應(yīng)性強、安全的特點，因此得到了進(jìn)一步的開發(fā)、利用。盾構(gòu)機的過站是現(xiàn)在隧道施工的重要組成部分，盾構(gòu)機存在各種形式和方法，但過站的主要目的是希望盾構(gòu)機能夠快速、安全、順利通過車站結(jié)構(gòu)而不斷掘進(jìn)。

【關(guān)鍵詞】地鐵盾構(gòu)施工;盾構(gòu)機;過站技術(shù)

1.地鐵工程及盾構(gòu)技術(shù)

1.1地鐵建設(shè)工程的施工特點

隨著我國城市經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，地鐵項目建設(shè)規(guī)模不斷擴大，在這個過程中，我國的地鐵施工技術(shù)體系日益健全，但是整體來看，我國的地鐵施工技術(shù)方案參差不齊，相比于國外有些發(fā)達(dá)國家的地鐵施工技術(shù)，我國的地鐵施工技術(shù)依舊處于摸索階段，其整體施工體系尚不成熟。地鐵項目工程具備復(fù)雜性的特點，其工程建設(shè)規(guī)模較大，施工周期長，各項施工程序比較繁雜，對于施工技術(shù)的選用有著極為嚴(yán)格的要求。相比于一般的城市交通建設(shè)項目，地鐵施工工程的安全性風(fēng)險更大，為了增強地鐵項目施工的整體安全性，必須進(jìn)行科學(xué)性施工方法的選擇，實現(xiàn)盾構(gòu)施工技術(shù)體系的健全。

1.2盾構(gòu)施工技術(shù)的工作原理

在地鐵施工中，影響盾構(gòu)施工技術(shù)質(zhì)量的因素諸多，比如施工機械設(shè)備因素、人員應(yīng)用因素、地質(zhì)環(huán)境因素等。在這個環(huán)節(jié)中，盾構(gòu)機是盾構(gòu)施工技術(shù)體系的關(guān)鍵性機械設(shè)備。暗挖工程是城市地鐵施工體系的關(guān)鍵性項目，在工程挖掘過程中，盾構(gòu)法扮演著重要的施工角色，盾構(gòu)機盾殼是一種良好的支護(hù)設(shè)備，通過對油缸、刀盤及其盾殼的結(jié)合，可以構(gòu)成完整性的盾構(gòu)推進(jìn)體系，有利于提升地鐵施工的效益，增強施工的穩(wěn)定性及安全性，避免出現(xiàn)相關(guān)的安全事故，實現(xiàn)施工人員人身財產(chǎn)安全的維護(hù)。在隧道開挖過程中，需要在開挖面前進(jìn)行切削裝置的設(shè)置，通過對其他機械設(shè)備的利用，將切削出的巖土運出隧道外。

1.3盾構(gòu)機自動化過站裝置

盾構(gòu)機過站，是指將盾構(gòu)機刀盤及其盾體部分推移到下一個區(qū)間的洞門處，然后將剩余臺車部分再推過來，將盾體與臺車之間的電、液、氣等管路進(jìn)行連接，然后進(jìn)行調(diào)試驗收，進(jìn)行下一個區(qū)間的盾構(gòu)機掘進(jìn)工作。盾構(gòu)機過站裝置由2臺100t的立式千斤頂帶夾軌器、2臺200t水平千斤頂、4臺200t立式千斤頂以及相配套的液壓泵站、連接管路以及連接鉸接、銷子、定向U型鐵組成。本文主要針對盾構(gòu)機主機的平移及過站進(jìn)行詳細(xì)說明，臺車采用電瓶車向前推動。

2.系統(tǒng)組成及工作原理

（1）頂升系統(tǒng)：實現(xiàn)將盾構(gòu)主機頂升的功能，由4臺200t立式千斤頂和液壓泵站以及連接管路組成，以便于在盾構(gòu)主機下部進(jìn)行導(dǎo)軌的調(diào)整、換向以及盾構(gòu)機姿態(tài)的垂直定位，即通過頂升來實現(xiàn)盾構(gòu)機的縱橫向轉(zhuǎn)換和盾構(gòu)機垂直方向的標(biāo)高定位。（2）夾軌系統(tǒng)：實現(xiàn)為推進(jìn)盾構(gòu)主機向前移動的向后反力而設(shè)計的功能，由2臺100t帶夾軌功能的立式千斤頂實現(xiàn)，利用液壓缸的夾緊功能，使液壓缸和鋼軌夾緊，從而為盾構(gòu)機前進(jìn)提供反力，這是發(fā)明本裝置的核心。（3）推進(jìn)系統(tǒng)：實現(xiàn)將盾構(gòu)主機向前推進(jìn)的功能，由2臺200t水平千斤頂實現(xiàn)。（4）定向裝置：實現(xiàn)盾構(gòu)機前進(jìn)過程中的水平粗定向，在盾構(gòu)基座與導(dǎo)軌的接觸面的4個部位進(jìn)行焊接U型鐵，通過導(dǎo)軌的定位來確定盾構(gòu)機的定位。（5）自動過站：通過夾軌系統(tǒng)與推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行鉸接連接，再通過推進(jìn)系統(tǒng)與盾構(gòu)主機基座鉸接連接，將液壓泵站放到盾尾，通過人工油泵進(jìn)行推進(jìn)油缸的伸縮操作以及夾軌油缸的夾松操作，實現(xiàn)自動過站功能。

3.盾構(gòu)機過站的施工方法

3.1開挖準(zhǔn)備工作

鋼筋綁扎時，按2.2m間距預(yù)埋加工好的鋼筋鋼板預(yù)埋件，便于提升系統(tǒng)的安裝與使用。起拱位置的鋼筋綁扎前，按照設(shè)計圖紙預(yù)先彎出設(shè)計弧度，然后再用鋼筋套筒機械連接。邊墻部位使用小型鋼模板拼整而成，在邊墻與拱頂起拱位置采用加工定制的異形鋼摸板?；炷翝仓凉绊敃r，用泵管軟管連接提前加工好的鋼模，少量緩慢泵送混凝土，保證拱頂部位混凝土密實。

3.2盾構(gòu)機破洞前的掘進(jìn)

為了使盾構(gòu)機保持良好的姿勢準(zhǔn)確出洞，盾構(gòu)機在破洞前大概30m加強監(jiān)測對隧道的測量，并必須仔細(xì)地控制掘進(jìn)參數(shù)，其目的是調(diào)整盾構(gòu)機的姿態(tài)，讓盾構(gòu)機可以輕松突破預(yù)埋洞門環(huán)。在正常情況下，盾構(gòu)機允許偏差為±10mm，而仰角的允許角度偏差范圍為2mm/m，而且必須要避免了俯角姿態(tài)的出現(xiàn)。除此之外，從破洞而出前30m就要盡量開始降低擾動土體，使破洞的時候不會導(dǎo)致土體出現(xiàn)大面積塌方。

3.3洞門鑿除

盾構(gòu)施工中應(yīng)該在盾構(gòu)機到來之前預(yù)先鑿除洞門，但應(yīng)該嚴(yán)格控制鑿除后圍護(hù)結(jié)構(gòu)后洞門掌子面露空的時間限制，通常露空的時間不應(yīng)該超過48h，否則很容易導(dǎo)致掌子面出現(xiàn)坍塌。應(yīng)該自上而下進(jìn)行鑿除洞門，可以保留最后一層的鋼筋網(wǎng)，在盾構(gòu)機破洞而出的時候刀盤會漸進(jìn)刮磨鋼筋網(wǎng)，然后停機在進(jìn)行切割鋼筋，這樣就能夠有效預(yù)防出現(xiàn)土體塌方。

3.4盾橫向移動

用鋼絲繩把過站拖車和盾體捆綁牢固，把兩個液壓千斤頂安裝在過站拖車的一邊，然后水平推移始發(fā)架，使盾體連同始發(fā)架能夠?qū)_(dá)到平移的工藝要求。有兩個關(guān)鍵點需要在的橫向平移的時候特別注意：首先兩個千斤頂?shù)乃俣缺仨毷且３忠恢?其次始發(fā)架在承受千斤頂推力的位置必須起始幀應(yīng)當(dāng)加焊筋板進(jìn)行補強。

3.5盾垂直移動

在平移到位之后，必須把右邊的兩臺千斤頂拆除并在始發(fā)架的后部進(jìn)行再度安裝，在始發(fā)架的底部放置好滾輪或是鋼板，并且使用千斤頂推動始發(fā)架前移，在盾體開始縱向進(jìn)行平移前一定要做好兩種準(zhǔn)備：一是4件活動底板的使用鋼板進(jìn)行加工，并始鋪放在始發(fā)架前。

再者在中體和前體焊接臨時牛腿，用作于頂升盾體。

3.6盾移位和定位

當(dāng)始發(fā)架移動到洞門前1000mm的時候，再次進(jìn)行始發(fā)架移動，并對準(zhǔn)始發(fā)架始發(fā)的狀態(tài)。在推進(jìn)到位之后，使用兩個千斤頂頂起盾體的單邊，將底部的鋼板抽出，與此同時單邊放進(jìn)方鋼密排在始發(fā)架的底部。在中后部放置好千斤頂，最后再測量定位之后在進(jìn)行固定。

3.7地下管線、地表建筑保護(hù)技術(shù)

通過對地表沉降狀況的控制，可以實現(xiàn)地表建筑物及地下管線的有效性保護(hù)，這也需要根據(jù)工程實踐狀況，進(jìn)行盾構(gòu)支護(hù)方案的更新，健全盾構(gòu)支護(hù)系統(tǒng)，做好開挖面位置的選擇工作，實現(xiàn)地表壓力控制方案的優(yōu)化，靈活性的調(diào)整地層應(yīng)力。做好監(jiān)測工作，實現(xiàn)地表沉降值的有效性控制，優(yōu)化壁后注漿加固方案，從而有效解決注漿壓力問題，提升工程的預(yù)期注漿效果，實現(xiàn)盾構(gòu)施工區(qū)域內(nèi)地下管線及地表建筑物的有效性保護(hù)。

結(jié)束語

使用盾構(gòu)機的流程和方法工藝，縱向移動平臺的施工技術(shù)做千斤頂推動盾體整體縱向移動，形成一套完整的配套臺車上部件位置使臺車沿隧道軸過站施工技術(shù)也是一個非常有效的方法，在縱向移動時盾構(gòu)機很容易控制，設(shè)備簡單，投資少，效率高，操作簡單，安全以及許多其他的優(yōu)點，大大縮短工期，加快工程施工進(jìn)度，為促進(jìn)我國城市軌道交通施工技術(shù)高效、快速發(fā)展增磚添瓦。

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（作者單位：中交一公局集團(tuán)有限公司）