淺談地鐵盾構(gòu)施工中軌道運(yùn)輸方案的選線

董敏 中鐵隧道集團(tuán)三處有限公司，深圳市 518052

淺談地鐵盾構(gòu)施工中軌道運(yùn)輸方案的選線

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引言

土壓平衡盾構(gòu)法施工的運(yùn)輸系統(tǒng)配置方案，涉及到與盾構(gòu)機(jī)能力匹配及施工進(jìn)度、一次配置成本或長期使用成本、對(duì)本標(biāo)段或今后不同標(biāo)段的適用性、以及施工管理的易操作性等問題。盾構(gòu)機(jī)如要達(dá)到較高的施工進(jìn)度需配置強(qiáng)大的施工運(yùn)輸系統(tǒng)，如要取得高的施工效益需配置最佳的施工運(yùn)輸系統(tǒng)。運(yùn)輸方案應(yīng)在兩者之間試選擇合適的平衡點(diǎn)。目前，國內(nèi)盾構(gòu)法施工的運(yùn)輸系統(tǒng)基本上均采用有軌運(yùn)輸方式（泥水機(jī)棄碴由泥漿輸送系統(tǒng)運(yùn)輸，但管片、砂漿、鋼軌及其他材料等仍需有軌運(yùn)輸系統(tǒng)）。運(yùn)輸系統(tǒng)的主要參數(shù)與隧道坡度、工程進(jìn)度要求、盾構(gòu)機(jī)型號(hào)及參數(shù)有關(guān)，也與施工單位的管理方式有關(guān)。前者是必須滿足的必要條件，后者是可綜合考慮的相關(guān)因素。

1 盾構(gòu)法施工軌道運(yùn)輸系統(tǒng)的組成和運(yùn)輸循環(huán)

1.1 地鐵盾構(gòu)法施工的場地特點(diǎn)

一般來說，地鐵車站就是盾構(gòu)機(jī)的始發(fā)點(diǎn)。地鐵車站主框架施工完畢后，盾構(gòu)機(jī)開始在車站里面組裝始發(fā)。盾構(gòu)機(jī)施工期間，車站主框架要為盾構(gòu)機(jī)設(shè)一安裝井，同時(shí)也作為出渣井。有時(shí)除安裝井外還專門另設(shè)出渣井。施工運(yùn)輸包含了水平運(yùn)輸和垂直運(yùn)輸兩大部分。

1.2 軌道運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)備組成

墻由提升門吊、門吊上的翻轉(zhuǎn)倒碴裝置（或固定在地面上的翻轉(zhuǎn)倒碴裝置）、門吊軌線、地面渣倉等組成垂直運(yùn)輸系統(tǒng)。包括渣土的垂直運(yùn)輸及管片、材料垂直下放運(yùn)輸。

由牽引機(jī)車、碴土運(yùn)輸車、沙漿運(yùn)輸車、管片運(yùn)輸車及軌線組成水平運(yùn)輸系統(tǒng)。

編組列車如上圖所示，管片運(yùn)輸車在前方，列車進(jìn)入盾構(gòu)機(jī)后配套系統(tǒng)時(shí)，剛好使管片運(yùn)輸車位于管片吊機(jī)下方。管片運(yùn)輸車前面不能有其他車輛，否則會(huì)防礙管片的吊卸。其次緊跟沙漿運(yùn)輸車，進(jìn)入時(shí)恰好位于盾構(gòu)機(jī)注漿罐附近。再次為渣土車，機(jī)車在最后。

墻由鋼軌、軌枕、浮放軌組成隧道運(yùn)輸軌線，軌線可以是單線、四軌三線或復(fù)合式軌線。

1.3 軌道運(yùn)輸系統(tǒng)循環(huán)過程如圖所示：編組列車進(jìn)入隧道時(shí)，管片運(yùn)輸車、砂漿運(yùn)輸車為重車，將管片和砂漿和其他材料運(yùn)進(jìn)，運(yùn)渣車為空車。駛出隧道時(shí)管片運(yùn)輸車、砂漿運(yùn)輸車為輕車，運(yùn)渣車為重車，將渣土水平運(yùn)出。列車到達(dá)洞口地出渣井后，提升門吊把渣車車箱吊離渣車底盤到達(dá)地面相應(yīng)的高度后，車箱隨門吊小車橫移到渣倉縱方向位置，再隨門吊大車移動(dòng)到渣倉橫向位置，利用設(shè)置在門吊上的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，隨著吊鉤地下落，車箱及渣土利用重心與轉(zhuǎn)軸的不平衡而翻轉(zhuǎn)卸渣。

但卸碴的總體布置與場地布置有很大的關(guān)系，根據(jù)出碴井與碴坑各自的位置，門吊的行走方向有的順著出碴井，有的橫著出碴井。有的翻碴裝置在門吊上隨門吊移動(dòng)，有的固定在碴坑上。基本上取決于場地。所以在確定方案之前，首先要完成場地布置，才能確定門吊的主體結(jié)構(gòu)和翻碴裝置結(jié)構(gòu)進(jìn)行采購和制造。

1.4 有軌運(yùn)輸方式的優(yōu)點(diǎn)

有軌運(yùn)輸方式的優(yōu)點(diǎn)是適用性強(qiáng)，能把從泥漿（指的是含水較多的渣土）到砂礫和卵石等各種類型的盾構(gòu)機(jī)切削出來的碴土運(yùn)出。把管片、背襯漿料，各種材料運(yùn)進(jìn)。能適應(yīng)各種區(qū)間隧道長度，系統(tǒng)本身采用的工業(yè)技術(shù)及產(chǎn)品也極為成熟可靠。目前，國內(nèi)的土壓平衡式盾構(gòu)法施工的運(yùn)輸系統(tǒng)均采用軌道方式。

2 運(yùn)輸方案的選擇、設(shè)計(jì)、計(jì)算

2.1 運(yùn)輸方案選擇需要考慮的因素

墻2.1.1工程施工進(jìn)度要求和配置成本 施工運(yùn)輸系統(tǒng)的能力肯定和首先要滿足工程施工進(jìn)度要求，在此前提下，配置成本有不同的考慮：

A、完全按本工程施工進(jìn)度的要求來考慮。這時(shí)又有兩種可能：一是運(yùn)輸系統(tǒng)的投資在本工程中完全攤銷（例如：盾構(gòu)機(jī)是租用的或其他原因），運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)備在滿足可靠性和進(jìn)度的前提下，技術(shù)等級(jí)和使用壽命僅考慮本工程需要以使成本最低。二是投資在本工程中不完全攤銷，設(shè)備的技術(shù)等級(jí)和使用壽命須適當(dāng)考慮后續(xù)工程的需要。

B、兼顧以后的工程預(yù)計(jì)施工進(jìn)度要求來考慮。由于施工運(yùn)輸系統(tǒng)往往隨盾構(gòu)機(jī)繼續(xù)在后續(xù)的工程施工中使用，因此建議施工運(yùn)輸系統(tǒng)的能力要兼顧后續(xù)工程施工進(jìn)度的需要。

墻2.1.2系統(tǒng)技術(shù)等級(jí)和配置成本 施工運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)備的技術(shù)等級(jí)不同也影響配置成本。但技術(shù)等級(jí)低一般會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的可靠性低。由此在施工中帶來的損失往往比節(jié)省的配置成本大得多，因此建議適當(dāng)考慮運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)備的技術(shù)等級(jí)。

墻2.1.3系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化系列化要求

A、如果本公司其他的盾構(gòu)機(jī)已經(jīng)進(jìn)行了施工運(yùn)輸系統(tǒng)的配置，那么本工程的施工運(yùn)輸設(shè)備配置的型號(hào)規(guī)格最好與原有的設(shè)備相同。除非原有的設(shè)備不合理需要改換。

B、如果本公司初始進(jìn)入盾構(gòu)法施工領(lǐng)域，則應(yīng)綜合考慮配置適當(dāng)規(guī)格的設(shè)備，并作為本公司盾構(gòu)法施工的通用或標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備，對(duì)公司長期的技術(shù)、管理、成本都有好處。

2.2 運(yùn)輸方案的設(shè)計(jì)、計(jì)算：

2.2.1 運(yùn)輸系統(tǒng)的參數(shù)或特征確定墻軌線制選擇：

采用四軌三線制時(shí)，由于隧道空間所限，一般采用762mm軌距，左右線分別為重車和輕車運(yùn)輸線。在盾構(gòu)機(jī)后配套后部設(shè)一雙開道岔浮放軌，可由盾構(gòu)機(jī)或由機(jī)車拖移。通過浮放軌，列車可在由兩根內(nèi)軌組成的中線進(jìn)入盾構(gòu)機(jī)后配套內(nèi)部。優(yōu)點(diǎn)：（1）由于左右兩線的運(yùn)輸互不干涉，運(yùn)輸是連續(xù)的，與區(qū)間隧道的長度無關(guān)。不管區(qū)間隧道長度是長是短都能適應(yīng)。2）編組列車的容量和編組列數(shù)受運(yùn)行因素的影響較小，配置的靈活性大。（2）列車調(diào)度較為靈活，易于應(yīng)付突發(fā)性故障和事件。（3）工序適應(yīng)性較強(qiáng)，當(dāng)工序臨時(shí)變動(dòng)或脫節(jié)時(shí)，便于臨時(shí)調(diào)度。缺點(diǎn)：軌道需要量增大一倍，軌枕要求的長度長，需要量大。

列車直接進(jìn)入盾構(gòu)機(jī)后配套。優(yōu)點(diǎn)：（1）鋼軌需要量少。軌枕材料需要量少。（2） 軌面標(biāo)高低，有利于盾構(gòu)機(jī)后配套設(shè)備布置。（3）列車運(yùn)行管理較為簡單。缺點(diǎn)：（1）只適用于短區(qū)間隧道施工。否則列車運(yùn)行的脫節(jié)將會(huì)使盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)發(fā)生停機(jī)等待。因此，單線制軌線一般只用于區(qū)間長度為2000米以下的隧道的出碴運(yùn)輸。（2）不利于應(yīng)付突發(fā)故障和事件。（3）工序的適應(yīng)性差，當(dāng)工序脫節(jié)時(shí)，難以臨時(shí)調(diào)度彌補(bǔ)。

（3）復(fù)合式軌線

主運(yùn)輸軌線仍為單線制軌線，在后配套后部設(shè)兩副浮放雙開道岔組成會(huì)車點(diǎn)。當(dāng)隧道特長時(shí)在隧道中部可增設(shè)雙線會(huì)車點(diǎn)，可以是固定的或可移動(dòng)式的。會(huì)車點(diǎn)間隔距離根據(jù)運(yùn)輸系統(tǒng)諸參數(shù)計(jì)算確定。既節(jié)省鋼軌和軌枕材料又滿足特長盾構(gòu)區(qū)間施工運(yùn)輸需要。當(dāng)隧道區(qū)間長度短時(shí)，復(fù)合式軌線相當(dāng)于四軌三線制軌線，利用盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時(shí)間，另一組空的編組列車可駛?cè)朐诤笈涮缀蟛康却?fù)合式軌線制兼有單線制軌線和四軌三線制軌線的優(yōu)點(diǎn)。

3 結(jié)語

在技術(shù)管理、施工管理、資源管理基本到位的情況下，施工效益來自于進(jìn)度。后配套設(shè)備配置成本的合理性在于能夠滿足平均進(jìn)度指標(biāo)要求并能保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，從而保證作為工程施工的最主要的收益之一的進(jìn)度效益，否則會(huì)因小失大。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.05.015