關于盾構機過站的技術研究

楊海濤 朱廣文

0 引言

盾構機是現(xiàn)代城市軌道交通和隧道建設工程中主流的施工設備,在盾構機完成一個區(qū)間后要經(jīng)過車站結(jié)構,從而進入下一個區(qū)間的掘進。盾構機的過站,是指在地鐵車站內(nèi)利用過站小車、推進裝置等設備,使盾體及臺車沿著一定的軌道,從車站的出洞端推移到下一區(qū)間洞門處的一系列作業(yè)。往往地鐵車站考慮建設成本,隧道的中心線會同盾構機通過車站的軌道中心線不重合,本技術就解決了此問題,使盾構機安全、快速、順利完成過站。

1 過站主要工作

盾構機過站,是將盾構機刀盤及盾體部分推移到下一區(qū)間洞門處,然后將剩余臺車部分再推移過來,再將盾體與臺車的氣、液、電路連接等,最終調(diào)試完畢后進行再次始發(fā)掘進。過站過程中,包含盾構機盾體與臺車的隔斷、盾體平移、車站底板回填及盾體與臺車的遷移等一系列工作。

2 過站主要指標與使用要求

1)根據(jù)盾構機的外形尺寸、出站井、始發(fā)井和車站結(jié)構的尺寸進行分析,有針對性的計算軌道中心及制定推進線路,做好各工序的銜接,確保盾構機按期順利完成過站。

2)在過站期間完成必要的維修和改造工作。

3)確保盾構機過站不導致盾構機損壞或功能缺失。

3 過站工藝及技術

根據(jù)盾構機的外形尺寸、出站井及始發(fā)井的尺寸計算出需要平移的距離。盾體過站需要經(jīng)過兩次平移。第一次平移在出洞端,是當盾體全部上到小車后將盾體向車站中心位置平移,直到盾體可以無障礙通過車站。第二次平移在始發(fā)端,是將盾體從推移軌道的中心線平移到隧道的中心線上,并保持盾體的標高在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)。期間當過站小車到達始發(fā)端井口前,盾體要從過站小車過渡到始發(fā)托架上。平移使用上下兩層鋼板:下層鋼板必須固定鋪設在井口底板上,而且下層鋼板鋪設必須保證有足夠的面積讓上層鋼板移動;上層鋼板必須固定有供小車行走的軌道。在兩層鋼板之間涂上重型潤滑油脂來降低鋼板間的摩擦系數(shù)。

鋼板、過站小車及軌道的鋪設:按照隧道中心軸線和盾體過站軌道中心線,在出洞井口和始發(fā)井口底板上鋪設鋼板、過站小車及始發(fā)端的始發(fā)托架。過站小車是盾體放置、推移的承載和導向裝置,其底部裝有可以在軌道上行駛的車輪。始發(fā)托架為盾構機放置、始發(fā)的承載和導向裝置(見圖1)。

盾體過站:當盾體全部爬上過站小車后,斷開盾體與臺車的連接,然后用電瓶車將臺車沿著掘進方向后退,使安裝器及工作平臺在平移過程中有足夠的位置。盾體與臺車斷開后,連接橋下方應架設臨時支撐撐在管片車上,以實現(xiàn)臺車后續(xù)的移動。盾體采用兩頂100 t的液壓千斤頂推動上層鋼板,固定在上層鋼板上的過站小車連同盾體隨之移動。當盾體平移到指定位置,即盾體可以無障礙通過車站,就可以鋪設過站小車向掘進方向推移的軌道。當盾體部分到達始發(fā)端井口的始發(fā)托架上,連接過站小車和始發(fā)托架,推動盾體爬上始發(fā)托架,隨即可以將過站小車拖出車站。此時按照前述上下層鋼板產(chǎn)生相對滑動的方法,將始發(fā)托架連同盾體推移到隧道掘進的中心軸線上。

臺車的過站:當車站回填到標準高度后,鋪設臺車以及機車軌道;臺車的過站采用后推的方式,即用2臺～3臺40 t電瓶車(柴油機車)將臺車推到指定位置,這種方法即可一次性迅速的使臺車過站。臺車推進過程中,電瓶車(柴油機車)的推進要統(tǒng)一指揮,勻速慢慢推進,并且有專人看護臺車和運輸車的車輪及軌道,若有出軌或者軌道偏移的情況應及時恢復及調(diào)整。

盾構機整機連接再次始發(fā):當盾體及臺車全部經(jīng)過站臺后即可將其機械、液壓、電氣等管線路連接起來并調(diào)試,拆除連接橋下方的臨時支撐。在此過程中安裝反力架和基準環(huán)并加固,按照計劃對設備進行維修和改造,做好下一區(qū)間的始發(fā)準備。

4 過站工藝流程

盾構機過站是將盾構機盾體及刀盤等部分先通過平移—推移—再平移的方法推移到指定位置,然后再將臺車部分通過推拉的方式推移到指定位置,最后再整體連接、調(diào)試后重新按規(guī)定線路掘進始發(fā)。主要流程先后為:在車站出洞端鋪設鋼板、鋼軌以及設置過站小車;二次始發(fā)端鋪設鋼板及鋼軌;引導盾體爬上過站小車、制作連接橋支撐;斷開盾體與臺車的連接,并將臺車向后推移;平移盾體到指定位置;鋪設小車軌道;推移—平移盾體到指定位置;回填底板、鋪設臺車及電瓶車軌道;推移臺車到指定位置;拆除連接橋支撐;連接盾體—臺車氣、液、電管路;安裝反力架、基準環(huán)、調(diào)試;再次始發(fā)。

5 結(jié)語

盾構機過站技術的研究基于對盾構機各部分尺寸和車站結(jié)構的全面掌握,創(chuàng)造性地對盾構機結(jié)構進行了合理的改變,再通過合理的施工組織和精確的計算,提出了合理的盾構過站技術,其優(yōu)越性在于有效利用各種資源,在隧道中心線同設備過站軌道中心線有較大間距的情況下,通過用兩次平移盾體的方法,使盾體能利用過站小車快速過站,使盾構機過站能快速安全地完成,達到價值最大化。

盾構機在過站前準備盾構接收以及過站后的隧道掘進階段所完成隧道的凈空、結(jié)構和防水達到盾構法隧道的質(zhì)量標準。

[1]竺維彬,鞠世健,史海鷗.廣州地鐵3號線隧道工程施工技術研究[M].廣州:暨南大學出版社,2007.

[2]馬書紅.盾構機的地鐵過站施工技術[J].山西建筑,2009,35(5):320-321.

[3]周文波.盾構法隧道施工技術及應用[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2004.

[4]GB 50446-2008,盾構法隧道施工與驗收規(guī)范[S].