盾構法施工電瓶機車自動接車裝置創新技術研究與應用

朱小海

摘? 要：盾構法施工是一項具有世界先進水平的地下隧道施工技術，其具有施工速度快、襯砌質量高、環境影響小等優點。在盾構施工中，傳統市政工程采用盾構法施工常采用的電瓶機車接車方式為采用廠家配置銷子和拉桿接車裝置，而這種電瓶機車接車過程中存在時間長、安全風險大的問題。如何打破常規，提高盾構在小空間范圍之內過站的安全性、高效性、實用性和普遍性，保證接車過程安全和快捷的完成在盾構隧道施工中具有重大意義。

關鍵詞：盾構法? 電瓶機車? 接車裝置? 創新? 技術應用

中圖分類號：TU713 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）04（c）-0018-03

Research and Application of Innovative Technology of Automatic Receiving Device for Battery Locomotive in Shield Construction

ZHU Xiaohai

（China Railway Engineering Services Co.， Ltd.， Chengdu， Sichuan Province， 610083? China）

Abstract： Shield construction is an underground tunnel construction technology with the world's advanced level， and tunnel excavation by shield method has the advantages of fast construction speed， high lining quality and small environmental impact.In the shield construction， the traditional municipal engineering using the shield method construction often used battery locomotive pick-up method for the use of manufacturers to configure pins and lever pick-up devices， and this battery locomotive pick-up process there is a long time， safety risks.How to break the routine， improve the safety， efficiency， practicality and universality of the shield crossing station in the small space range， and ensure the safe and fast completion of the pick-up process is of great significance in the construction of the shield tunnel.

Key Words： Shield method; Battery locomotives; Pick-up device; Innovation; Technology applications

盾構施工技術屬于較為先進的隧道挖掘技術，與傳統地鐵隧道施工技術相比，盾構施工技術在施工過程中對施工地點周邊環境影響很小，非常適合建筑密集、人群活動頻繁的城市環境施工。在采用盾構機進行地鐵隧道施工時，施工活動位于地面以下，施工過程中產生的噪音非常微弱，對周圍土層的振動也小，對地面活動，特別是交通運輸和周邊環境影響微弱。

在盾構施工中，電瓶機車主要用于隧道長距離運輸牽引，由鉛酸蓄電池或鋰電池供電，在通常技術中電瓶機車出洞后采用的接車方式需要工作人員進入地溝作業，如此工作方式大大降低了工作效率，可能會因為工作人員接車不及時，機車啟動導致安全事故的發生。因此非常有必要對傳統技術中電瓶機車的接車方式加以改進，筆者論述了合肥地鐵四號線盾構掘進施工對電瓶機車接車技術創新和改進，提高了施工安全和施工工效的成功應用案例，可為類似盾構法施工提供參考。

1? 工程概況

合肥市軌道交通4號線西端起于雞鳴山路站，向東行而后向北直至線路終點東方大道站。線路全長41.37km，共設31座車站，均為地下站，其中換乘站11座。

合肥市軌道交通4號線4標段的工程范圍是呈坎路站、大強路站、花山路站、伊寧路站、巢湖路站。呈坎路站～大強路站～花山路站～伊寧路站～巢湖路站區間土建工程、臨時性工程及其他工作，包括5站4區間，區間雙線總長度約8km。其中伊寧路站～巢湖路站區間線路由伊寧路站出發向北下穿地塊后，以一組半徑400m的平面曲線轉到當涂路后，沿當涂路敷設到達巢湖路站[1-2]。區間線路中心線間距為15.0～17.0m，覆土厚度約10.8～16.04m，最大坡度為23.73‰，工程所處位置見圖1。

2? 盾構機掘進施工中電瓶機車接車存在的施工風險分析

在盾構施工中，電瓶機車主要用于隧道長距離運輸牽引，由鉛酸蓄電池或鋰電池供電，通過走行減速器驅動機車輪對運行，從而帶動渣土車、管片車和砂漿車運行。盾構機掘進作業時，渣土車裝渣土、砂漿車轉運砂漿、管片車卸載管片可同時進行，有利于提高時間利用率，一環掘進完成后，電瓶機車牽引滿載的渣土車和空載的砂漿車、平板車出洞[3]。

在通常技術中電瓶機車出洞后采用的接車方式需要工作人員進入地溝作業，然后將插入渣斗車車端連接裝置和砂漿車車端連接裝置上的銷桿取出，才能取下車鉤，并且在工作人員離開地溝后才算完成電瓶機車接車，如此工作方式大大降低了工作效率，由于需要工作人員進入地溝作業，可能會因為工作人員接車不及時，機車啟動，導致安全事故的發生。傳統機車接車主要存在以下問題：（1）電瓶車接車工序對盾構施工進度有直接關系，接車時間長，影響施工工序;（2）傳統電瓶車接車方式操作繁瑣，工作效率低;（3）工作人員需進入地溝作業，安全隱患較大[4-5]。

3? 機車接車方式技術創新及改進應用

3.1 盾構掘進傳統電瓶車接車耗時統計分析

在合肥市軌道交通4號線4標段盾構掘進中，自正常掘進開始后，安排專人對電瓶車接車耗時進行了跟蹤記錄，并將記錄到的數據進行了統計、歸納和分析（見圖2），電瓶車接車平均耗時為6.24min，經過整理分析得出，接車耗時超過5min的頻率超過95%，電瓶車接車耗時過長、安全隱患大。

3.2 電瓶機車接車方式技術創新及改進

3.2.1 加焊工作平臺

工作平臺為長方形鋼板，安裝在砂漿車車端連接裝置旁，將工作平臺與砂漿車車端連接裝置焊接在一起，在砂漿車車端連接裝置和工作平臺的底部通過焊接加裝一根鋼板，保證了工作平臺的穩定性，接車人員接車可直接在工作平臺上操作[6]。

3.2.2 電瓶機車自動接車裝置

電瓶機車自動接車裝置包括支座、支架、掛鉤、氣缸、固定支座以及工作平臺，支座焊接在渣斗車車端連接裝置上，其支座兩側的鋼板采用三角筋板支撐，并在支座的上方焊接一根直徑為25mm的鋼筋，用于防止掛鉤翻轉角度過大;支座類似于H型槽鋼結構或直接通過兩塊鋼板焊接到渣斗車車端連接裝置，且支座兩側的鋼板內側面之間的距離大于掛鉤的寬度。

3.2.3 支架焊接在渣斗車車端連接裝置

支架焊接在渣斗車車端連接裝置上并位于支座旁，其支架上固定有氣管，支架上方安裝有氣動閥，氣管一端與電瓶機車的空壓機連接。掛鉤為加工成型的4㎝厚鋼板，與支座采用銷桿連接。氣缸末端和渣斗車車端連接裝置采用銷釘連接，氣缸活塞桿的外端部和掛鉤底部采用銷釘連接。

3.2.4 固定支座

固定支座采用2塊2cm厚的鋼板，焊接在砂漿車車端連接裝置上，且兩塊鋼板內側面之間安裝寬度大于掛鉤的寬度，并且在兩個鋼板的上方開有一對直徑為28mm的圓形通孔，便于插入鋼筋，防止掛鉤在運輸過程中脫落，見圖3。

4? 應用效果與驗證

對電瓶車接車時間進行統計和檢驗：現場檢驗30次電瓶車接車時間，并對數據進行整合分析，統計見圖4、圖5。

通過電瓶機車接車方式創新和改進后，電瓶車接車過程極大簡化，只需要拔出銷桿，打開支架上的氣動閥，便能快速完成電瓶機車接車，并且在砂漿車車端連接裝置旁安裝有工作平臺，可直接站到工作平臺進行作業，因此保證了接車時人員的安全性并節約工序時間。電瓶車接車耗時大幅縮短，且工人無須進入地溝，保障了施工安全。

5? 結語

在合肥市軌道交通4號線4標段盾構掘進過程中，電瓶機車接車方式創新和改進成功應用，分析出了影響電瓶機車接車安全、速度的原因，并針對該癥結展開要因確認，制定相應的對策并實施，取得了良好的效果，目前已經推廣使用和應用。讓電瓶機車接車工序得到改善，使盾構施工各個工序更好、更快、更安全。

地鐵隧道工程項目是典型的高風險大型復雜項目，施工安全風險事故多發且引發因素眾多。為提高土壓平衡盾構施工過程中的風險管控力度，要不斷地對土壓平衡盾構施工過程中的安全風險管控需求進行總結和創新應用，強調“強化意識、加強研判、控制過程、突出應急”的思想理念，確保工程施工安全，更好地實現經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1] 江玉生，孫正陽，楊志勇.土壓平衡盾構施工風險監控系統及參數預警研究[J].隧道建設，2019，39（7）：

1083-1089.

[2] 王焰.城際鐵路大直徑泥水盾構施工風險及對策——以佛莞城際鐵路獅子洋隧道工程為例[J].隧道建設，2019，39（6）：983-988.

[3] 李解，王建平，許娜，等.基于文本挖掘的地鐵施工安全風險事故致險因素分析[J].隧道建設，2017，37（2）：160-166.

[4] 伍帆.渝利鐵路隧道工程安全風險控制研究與應用[J].隧道建設，2016，35（7）：658-664.

[5] 宣杰.盾構施工對地表沉降影響及預測[D].合肥：合肥工業大學，2020.

[6] 閆正罡.地鐵隧道盾構法施工地表沉降研究[D].合肥：安徽理工大學，2020.