盾構機下落平移施工設計研究

崔青玉，陳壽根，李茂文

(1.北京城建設計研究總院深圳分院，廣東 深圳 518000;2.西南交通大學，四川 成都 610031)

1 盾構機平移技術

盾構法隧道掘進技術已有上百年的歷史，經過近半個世紀的快速發展已日臻成熟。在國內的地下工程施工中，盾構法以其安全、優質、高效、環保、勞動強度低等優點在城市地下軌道和地下管線等工程中得到廣泛的應用［1］。地鐵線路中，隧道區間與車站間隔交替出現，為了充分利用盾構機，區間隧道貫通后需要將盾構機拆解吊裝到另一區間進行二次始發掘進。當盾構機到達沒有預留吊裝口的那一側時，只能采用平移的方式將盾構機平移至另一側吊裝。由于盾構機體積、質量均很大，且受規劃及建(構)筑物的制約(如地下車站往往設計空間較小或結構較復雜)，在無大型機械協助情況下進行盾構平移具有相當大的難度［2］。本文結合深圳地鐵5號線洪浪站左線盾構機自興東站出發到達洪浪站后的下落平移施工，分析了盾構機在工作井內下落平移施工的關鍵技術，經工程實踐證明非常有效，明顯縮短了工期，減少了工程費用，可為今后我國類似工程提供參考和借鑒。

深圳地鐵5號線興東－洪浪盾構區間隧道位于沖洪積平原，地面高程10.80～12.90m。采用2臺德國海瑞克公司生產的直徑為6250 mm復合式土壓平衡盾構機進行施工。左線設計里程范圍為DK6+583.041～DK7+536.96，全長954.1 m。盾構機在洪浪站出站后，由于受洪浪站左線盾構井正上方交通疏解的軍用貝雷梁影響，盾構機不能從左線盾構井吊出，只能在車站底板上平移至右線盾構井再吊出。洪浪站左線端頭井中板下翻梁下翻55 cm，在盾構機平移時，下翻梁與盾構機在高度范圍內相互重合22 cm，因此盾構機必須在左線進站后再下落至少22 cm后才能平移至右線盾構井，盾構機與車站結構位置如圖1所示。

由于受車站縱梁的影響，盾構機平移前需要先將盾構機下落，因此其工藝流程較一般平移施工復雜得多。具體流程依次為:型鋼和接收托架的安裝固定，盾構到達并上托架，主機與后配套系統分離，盾構機下落(因為盾構機上緣比車站縱梁高)，盾構機主體平移就位，千頂橫向頂推，主機和托架整體平移。

2 準備工作

首先對盾構機到達時的實際隧道中線及實際洞門中線進行測量，得出盾構姿態與設計隧道中線及設計洞門位置的偏差值，結合實測車站底板高程，計算出鋼板及接收托架的安裝高程。根據實際測量數據，保證把盾構機準確無誤地推上接收托架。盾構機進站上托架過程中須注意以下問題［1］:(1)檢查托架的穩定性，防止托架變形或位移;(2)派專人觀察盾構機的姿態及托架的變形;(3)在托架鋼軌上涂抹黃油;(4)盾構機在托架上以刀頭剛好離開托架為最佳位置;(5)上托架后，把盾構機和橋架斷開。

接收架托用于盾構機到達時固定盾構機方位、承載盾構機的自重，以及調整盾構機中心達到設計標高。應事先測量計算好托架要架立的高度，保證始發托架中線與盾構始發線路隧道中心線在同一個垂面上。盾構機下部為接收托架，接收托架底部距離底板頂面為62 cm，接收托架下部架設縱橫向兩層H30×20型鋼，上面一層為縱向H30×20型鋼，下面一層為橫向，最下邊為20 mm鋼板。為了避免盾構機上托架時鋼板滑動，在車站澆筑底板混凝土時，在鋼板周圍每隔200 cm的位置預埋一塊30 cm×20 cm小鋼板，鋼板鋪設好之后，與預埋鋼板焊接。鋼板與鋼板之間的縫隙采用電焊將其點焊牢固，并將焊點打磨平整。三根縱向H30×20型鋼中，兩側的型鋼和橫向的H30×20型鋼之間采用焊接，增加接收托架下支撐的穩定性，防止側翻，接收托架與縱向型鋼之間也采用焊接，橫向型鋼與下鋪設的鋼板采用點焊，以便于盾構機及接收托架整體下落時，將橫向型鋼氣割拆分后抽出，完成后必須保證鋼板面的平滑，利于盾構機橫向平移。

3 盾構機下落

盾構機主體到達托架預定位置后，先分離主機與臺車，然后用四根鋼絲繩將盾構機與托架栓緊，防止盾構機在下落和平移時在托架上移動甚至是側翻。

盾構機下落采用四臺200 t液壓千斤頂，將接收托架下縱向和橫向H30×20型鋼全部抽掉，然后鋪上平移鋼軌，將盾構機下落40 cm，這樣就可以滿足盾構機橫移要求。液壓千斤頂高度為700 mm，行程350 mm，需進行兩次頂升才能將接收托架與盾構機下落到位。

第一次頂升千斤頂置于盾構機施焊的牛腿下面，盾構機盾體上的牛腿距離車站底板面的距離為150 cm(其中包括2 cm厚的鋼板)，此時千斤頂頂升空間為148 cm，千斤頂的行程為35 cm，本體高度為70 cm。為了保證下部橫向H型鋼順利抽出、盾構機成功下落，千斤頂下部需采用H45×20型鋼和2 cm厚鋼板支墊，其總高度為47 cm。因此，千斤頂本體高度、油缸行程、型鋼支墊及厚鋼板疊加起來的高度大于148 cm，滿足盾構機頂升需要，同時其下落空間滿足接收托架下部支撐型鋼的抽出、拆分需要，盾構機到達接收托架如圖2所示。

圖1 盾構機與車站結構

圖2 盾構機到達接收托架準備下落

4 盾構機平移

盾構機平移主要采用6套10 t手拉葫蘆橫向拉動，車站底板澆筑混凝土時，在底板右側預埋6個20鋼筋拉環，用于掛設手拉葫蘆。采用2臺45 t液壓千斤頂作為輔助平移措施。千斤頂高度為80 cm，其前部頂在接收架下部H 30型鋼上，后部頂在牛腿上，該牛腿用連接鋼板和螺栓固定在行走鋼軌上，以此來形成推動盾構機平移的反力。

鋼牛腿采用H 20型鋼制作，牛腿長度30 cm，兩端均用螺栓固定在鋼軌上，作為千斤頂底座。為了防止盾構機在平移過程中千斤頂未與牛腿的受力面垂直密貼，而產生一個向上的分力，造成鋼軌隨著牛腿而上饒，則需要在牛腿的后端面與鋼軌之間的縫隙塞入鐵契片，且頂進速度要適當放慢。當千斤頂達到最大行程后，將千斤頂收回，又在前面一個千斤頂行程的位置將牛腿固定在鋼軌上，從而進行新一輪的平移頂進施工。如此往復循環，直至盾構機平移至右側盾構井具有吊裝條件的位置。盾構機平移示意如圖3。

圖3 盾構機平移示意圖

盾構機在鋼軌上平移，容易因為受力不均造成鋼軌的失穩而翻倒，同時也有可能發生盾構機因為與托架栓接不牢固而在托架上側翻的事故。為了在施工中避免這類事故的發生，要注意以下幾點要求:(1)嚴格控制油缸的行程，頂升、下落和平移過程要平穩、緩慢;(2)頂升前須對千斤頂進行全面檢查，檢查使用性能是否良好，若出現機械故障應及時進行檢修;(3)為了保證頂升、下落及平移過程的安全，將接收托架與盾構機之間點焊，使其形成一個整體，保證整體平移，確保平移過程的安全;(4)用四根鋼絲繩將盾構機與托架栓接牢固;(5)平移過程中，若鋼軌上撓變形過大，要立刻停止頂進，切不可硬推。

5 結束語

在城市地鐵規劃設計中，出于方便乘車的考慮，一般車站多而區間短。在地鐵隧道施工過程中，一臺盾構機往往要面臨著車站和區間的多次轉換，盾構機到達車站或中間接收井后，要迅速拆解吊裝至另一區間，進行二次始發。如果接收井不能在左右兩線均預留吊裝口，同時接收井的縱梁高度不足，將影響盾構機的平移。此時可以采用將盾構機和托架整體下落以便能夠騰出足夠的空間，盾構機得以穿過縱梁下方到達吊裝口。平移時在鋼板上鋪設鋼軌，托架在鋼軌上移動，摩擦力小，該方法思路新穎，所用設備簡單，施工操作簡便，值得在類似工程中大力推廣。

［1］王珣，楊博，劉文斌.盾構機平移過站技術［J］.隧道建設，2007，27(4):52 －54

［2］鐘志全.無吊裝條件下的盾構機平移過站［J］.建筑機械化，2009(12):59－61