盾構頻繁過站施工技術研究

鄭康泰，岳銀鵬，尹躍峰，龐培彥，陳昆鵬，楊 霖

（中鐵工程裝備集團有限公司，河南 鄭州 450016）

城市地鐵隧道盾構法施工是一種安全、高效、機械化程度高、勞動強度低隧道施工方法，越來越成為城市地鐵施工的主流工法。施工過程中經(jīng)常會遇到盾構的過站需求，目前常用的過站方法通常有3 種形式：一是車站主體已完成的情況下，且車站內(nèi)部凈空滿足盾構過站要求，盾構可以直接過站并繼續(xù)掘進；二是車站主體結構未完成的情況下，需要將盾構從車站井內(nèi)吊出，進行再下井、再組裝、再掘進；三是“先隧后站”法，即先掘通隧道，后建設車站。其中第一種形式是經(jīng)濟性最高的，所以應用最為普遍，針對這種形式，目前的過站方法主要有：托架帶輪行走過站法、卷揚機牽引過站法、千斤頂頂推過站法、站內(nèi)分體過站法、托架下墊滾桿過站法和滾輪滾道整體過站法[2-6]。本文針對第一種施工工法，在分析上述過站方法的基礎上，基于開羅地鐵項目，提出一種新的盾構連續(xù)過站工法——假管片輔助連續(xù)過站法，借助預制假管片實現(xiàn)盾構連續(xù)過站。

1 技術特點

假管片過站施工技術適用于在車站內(nèi)部凈空滿足盾構通過且車站主體已完成的情況下，并且過站導臺為弧形導臺。該工法需要使用預制的假管片，假管片內(nèi)徑與隧道管片內(nèi)徑一致，以滿足后配套拖車沿隧道管片和假管片通過的一致性，保證TBM 后配套的順利通過，且不需要對后配套進行任何的適應性調整；由該假管片在脫出尾盾后的位置拼裝，而非在尾盾內(nèi)拼裝，所管片外徑與盾體直徑一致，以防止隧道管片和假管片錯臺；且由于假管片內(nèi)、外徑分別與隧道管片內(nèi)徑和盾體外徑一致，所以在假管片鋪設過程中不需要管片墊高處理，不需要額外的托架、滾輪、滾桿等設備，極大簡化了施工流程，提高過站效率。

假管片的運輸借助現(xiàn)有運輸隧道管片的設備：洞口龍門吊、洞口輔助吊機、洞內(nèi)管片運輸車等；由于假管片的厚度大于隧道管片，所以根據(jù)已有盾構及其配套設備的能力，假管片的寬度需要設計的比隧道管片稍窄。而在過站過程中，盾構的主機和后配套整機一次過站，TBM 上的各種管線，如液壓、流體、電氣等管線都不需要斷開。盾構完成過站后，假管片可以從該過站后的區(qū)域運出重復利用，滿足頻繁過站的需求。

工作過程包括：將假管片從地面上的假管片存儲區(qū)域轉運至遂洞內(nèi)，通過管片車運輸?shù)蕉軜媰?nèi)部，以及隨后在盾構內(nèi)通過管片吊機、管片小車等的轉運流程。

2 盾構過站流程

2.1 假管片在洞外的轉運

2.1.1 假管片起吊裝置安裝

在假管片側部，預留假管片吊裝吊耳，利用地面上管片轉運吊機，將平放的假管片吊起，放置在預設定的位置（圖1）。保持吊機受力，在假管片的預制孔處安裝起吊裝置，然后借助吊機使假管片緩慢翻轉90°（圖2）；確認管片起吊裝置安裝正確，然后在起吊裝置的內(nèi)側吊耳上焊接金屬條，以防止起吊裝置掉落。

圖1 假管片的放置

圖2 假管片吊耳的組裝焊接

2.1.2 假管片的堆放

首先根據(jù)單塊假管片的長度預放置好承重水泥塊和枕木，由于假管片的環(huán)寬比隧道管片窄，實際上是不大于管片寬度的1/2，因此其與盾構上的管片快卸裝置不匹配，所以預制與隧道管片環(huán)寬一致的鋼板托，鋼板托放到枕木上，如圖3所示；然后假管片放在鋼板托上，采用與堆放隧道管片一樣的方式堆放假管片，如圖4 所示。

圖3 鋼板托

圖4 假管片堆放

假管片的環(huán)寬設計為隧道管片的1/2，以便更好地與項目的管片運輸車、盾構的快卸裝置相匹配，也同時與盾構的推進系統(tǒng)更好的銜接。

2.1.3 假管片下井

利用始發(fā)井上的龍門吊吊機，配合與鋼板托相適應的專用夾具，將鋼板托一摞假管片整體吊裝，一次下井，吊裝至車站井口下方已經(jīng)?？康轿坏墓芷\輸車上，運輸車將假管片轉運至盾構拖車上的快卸系統(tǒng)位置。

2.2 假管片在洞內(nèi)的轉運

2.2.1 假管片的拼裝

如圖5、圖6 所示，利用快卸裝置將一摞假管片托起至管片快卸油缸行程的最高點，管片運輸車后退，退出至管片快卸后方區(qū)域，然后管片快卸油缸降至行程最低點，為物料吊機的到來留出空間。物料吊機開到快卸位置，物料吊機下掛專用設計的扁擔梁，通過卸扣連接假管片吊耳和扁擔梁下方的吊耳，吊起假管片，運輸?shù)焦芷≤嚭蠓轿恢?，然后將假管片旋轉90°，放至管片小車上；通過管片小車自身的倒運功能，將假管片倒運至管片小車倒運行程的最前端。

圖5 快卸假管片

圖6 物料吊機吊運假管片

2.2.2 鋼板托的循環(huán)利用

當一摞假管片從鋼板托上全部轉運到管片小車上后，利用管片吊機的物料吊機配合吊帶、吊環(huán)，將鋼板托從管片快卸上吊起，向盾構掘進方向轉運，轉運到管片小車的后方的一號拖車平臺上，為管片快卸裝置卸載下一摞管片做準備，同時為管片運輸車的下一次到來留出位置（圖7、圖8）。

圖7 鋼板托的轉移

圖8 鋼板托的放置

當管片運輸車運輸假管片再次到快卸裝置位置，快卸裝置卸載本摞假管片的同時，將上次運輸管片使用的鋼板托用吊帶掛在運輸車上，在快卸完成本次假管片卸載，運輸車退回時，上一環(huán)假管片的鋼板托隨運輸車被拉出（圖9）。鋼板托隨管片運輸車滑行至后配套拖車尾部換管裝置位置時，運輸車停止，從運輸車上摘下鋼托板吊帶掛鉤；用后配套換管吊機將鋼板托吊起；移動運輸車至換管吊機正下方，將鋼板托放在運輸車上，鋼板托隨車運至下井口，由門吊吊出洞口，在地面進行下一次運假管片的循環(huán)。

圖9 運輸車拉出鋼板托

2.3 假管片的拼裝與盾構過站

由于假管片的拼裝是在主機后方，即尾盾后方，而不是像隧道管片一樣在盾尾內(nèi)部，拼裝機無法到達該區(qū)域，所以需要在拼裝機主梁和設備橋（或1 號拖車）之間設計轉運吊機，通過該轉運吊機將管片小車的假管片吊起，運送到拼裝位置，完成假管片的拼裝。

同樣由于假管片的拼裝是在主機后方，推進油缸亦無法延伸至此，所以在底部設計推進油缸延伸桿，通過延伸桿將推進油缸的作用力傳遞假管片上；通過反作用力推動整機前進；采用該方式，盾構的整機推進與假管片拼裝交替進行，可以高效完成盾構整機的過站。

按照以上方式，重復假管片轉運到拼裝的步驟，直至假管片的拼裝數(shù)量滿足過站需求，保證盾構能夠整體一次性通過車站。

3 結語

針對盾構法施工的地鐵隧道中所面臨的盾構頻繁、快速過站的需求，提出假管片過站技術，為盾構頻繁過站提供一種新的思路和借鑒。該過站方法有以下優(yōu)點。

1）最大限度地利用了項目的現(xiàn)有設備，包括下井口龍門吊、管片運輸車、管片快卸、管片吊機等。

2）可以實現(xiàn)整機一次過站，不需要斷開整機上的任何管線，不會造成污染，也不用再進行始發(fā)調試，大大提升過站效率。

3）假管片外徑與盾體直徑一致，不需要調整刀盤和盾體；內(nèi)徑與隧道管片一致，過站時不需要調節(jié)拖車輪對，避免采用常規(guī)管片鋪設的麻煩，且滿足后續(xù)管片運輸車的通過。

4）過站效率高，且可以通過調節(jié)空推過站底部推進油缸的伸縮行程微調掘進方向，使盾構前進方向可控，可實現(xiàn)曲線過站。

5）成本較低，與其它過站法相比，過站所需的人力、材料、額外的輔助設備與工具都較少。