軌道法盾構機空推過站施工技術

鄭俊良

（西安市地下鐵道有限責任公司　 陜西西安　710018 ）

軌道法盾構機空推過站施工技術

鄭俊良

（西安市地下鐵道有限責任公司 陜西西安710018 ）

利用鋼軌作為盾構機空推載體具有節省成本、材料設備需求量低、推進速度快、人工需求量低等優點，安全系數高于利用鋼板法與滾軸法空推。在車站等地面平整度較高、地面承載力較大的施工環境具有很強的實用性。就盾構機而言，最快空推進度可以達到40m/班，包括前期準備在內，空推盾體207 m需要耗費5 d時間。結合西安市地鐵四號線工程實踐，重點介紹軌道法盾構機空推過站施工技術。為同類工程施工提供借鑒。

推過站 頂升盾體 軌道強度 施工技術

1　工程概況

圖1　西安地鐵四號線TJSG-12標形象圖

西安市地鐵四號線工程（航天東路站—北客站）土建施工項目D4TJSG-12標段，包含兩站三區間，即含元殿站—大明宮站區間、大明宮站、大明宮站—大明宮北站區間、大明宮北站、大明宮北站—余家寨站區間，其中含元殿站—大明宮站區間受f2地裂縫、大—玄區間受f1地裂縫影響，采用礦山法隧道施工，盾構施工左線為2 270 m，右線為2 169 m，最大縱坡為28 ‰，直線施工，最大埋深約18.4 m。此次空推過站為右線盾構機推進完成含元殿站—大明宮站，從大明宮站南端頭小里程YCK19+916.830處進洞，空推至大明宮站北端頭大里程YCK20+123.850處出洞繼續推進大明宮站—大明宮北站區間。空推長度共207 m，車站為兩層雙柱三跨現澆砼箱形框架結構，見圖1。

2　盾構機參數和空推材料機具（見表1和表2）

表1　盾體各部件外形尺寸及重量

表2　空推材料機具統計表

3　關鍵施工技術

3.1軌道法盾構機空推過站施工流程（見圖2）

圖2　軌道法盾構機空推過站施工流程圖　

3.2關鍵技術工藝

3.2.1頂升盾體

頂升盾體使用4個200 t的、行程為25 cm的液壓千斤頂，千斤頂由液壓泵站供能。頂升盾體時，將千斤頂放置于焊接在盾體上的牛腿正下方并確保千斤頂放置平穩，啟動液壓泵站并加載壓力，緩慢平衡頂升盾體。待盾體頂升高度達到20 cm時，檢查盾體及油缸是否平穩。確保盾體不會突然掉落或傾倒，然后鎖死液壓泵站。盾體頂升結束。

3.2.2放置盾體空推軌道

確定盾體頂升穩定后，可向始發架下部安放軌道，軌道應放置在始發托架正下方，與始發托架軌道平齊。并從前后兩端分別加固軌道。加固方法為地面打20 mm直徑螺紋鋼，利用螺紋鋼夾緊軌道防止軌道偏移或傾倒。軌道上應均勻涂抹黃油，減小軌道與始發托架之間摩擦。

3.2.3千斤頂卸載，下降盾體至軌道

下降盾體時應注意平穩緩慢進行。隨時觀察軌道與盾體接觸情況，若出現單邊先接觸到軌道，應立即停止確認軌道是否未放置平穩并及時調整軌道位置，始發托架與軌道接觸部位應焊接鐵鞋，防止空推過程中盾體偏離空推軌道。確?？胀茣r消除因為軌道放置不正確造成的危險源。

3.2.4安裝在軌重物推移機

本次使用50 t在軌重物推移機由液壓鉗和頂推油缸兩部分組成。液壓鉗作用為夾緊軌道并為頂推油缸提供反力支撐，頂推油缸提供盾體空推前行的動力。放置在軌重物推移機應注意檢查液壓鉗鉗口螺紋是否完整、無裂紋；油缸應放置平穩，防止推進過程中因受力不均導致盾體推移偏向或傾倒。

4　軌道強度驗算

本次實例采用標準鋼軌，鋼軌材質為Q235B。材料彈性模量為E，抗拉強度設計值，抗剪強度設計值，鋼軌截面積A=65.8 cm2，鋼軌重量為g=51.51 kg/m，鋼軌截面慣性矩Ix=2 037 cm4。鋼軌抗拉強度驗算。

鋼軌可看做是等截面直桿，受軸向拉力

盾體重量m1=280 000 kg，始發托架重量m2=5000 kg。

載荷計算

摩擦力F=μN=μ（m1+m2）g=427.5 kN，式中：μ=0.15。

軌道強度校核

因此，滿足使用要求。

圖3　軌道魚尾板、螺栓連接俯視圖　

5　連接螺栓的抗剪強度和抗壓強度驗算（見圖3）

螺栓用6.8級M24螺栓，抗剪強度取0.7σs=336，安全系數取n=1.5，

許用剪應力取［τ］=224 MPa

單個螺栓剪切面的剪切力Q=71.25 kN

螺栓的有效受力面積A=352.5 mm2

抗剪強度校核：τ=Q/A=202MPa＜［τ］

連接螺栓有3個擠壓面，中段的擠壓力大且擠壓計算面積小，對中段作校核，鋼軌中部的厚t=15.5mm，螺栓抗壓強度取1.7。

σs=816MPa安全系數取n=1.5，

許用擠壓應力?。郐遥輈=544 MPa

單個螺栓所受擠壓力Pc=F/3

擠壓計算面積Ac=dt

擠壓強度校核σc=383 MPa

因此，滿足使用要求。

6　盾體頂推油缸推力計算

式中：f為靜摩擦系數取0.15；w被推移物體的重力；P為推力。

頂推油缸推力與軌道所受摩擦力相等，故P=F=427.5 kN。

7　結語

目前我國各大城市均有在建地鐵施工項目，地鐵項目與城際高鐵、過江隧道不同，車站與車站之間距離往往較短，因此空推過站就成為制約地鐵項目進度的一大因素。本空推過站方法在傳統過站方法的基礎上優化了盾構機空推的滑動方式，并在經過計算的前提下成功應用，大大縮短了空推時間，節約了材料、設備及人工成本。根據上述計算方法，可根據盾構機型號不同，盾體尺寸及重量的不同考慮更換高標準軌道或增加支撐軌道數量，并對應更換大推力油缸。就本盾構機而言，最快空推進度可以達到40m/班，包括前期準備在內空推盾體207 m需要耗費5 d時間。

［1］肖昱.地鐵區間隧道穿越粉細砂地層土壓平衡盾構施工技術［J］.國防交通工程與技術，2015（4）

［2］王春河.盾構機空推過礦山法段地鐵隧道施工技術［J］.鐵道標準設計，2010（3）

［3］羅炬華.島式車站盾構機過站技術探討［J］.設備管理與維修，2015（4）

Construction Technology of Empty Push through the Station with Shield Machine on Rails

ZHENG Jun-liang
（Xi'an Metro Co.， Ltd. Xi'an Shaanxi710018China）

Using rails beneath shield machine to help empty push has the advantages of saving costs， low demand on materials and devices， fast progress in push work， less labor， etc.， and it has higher safety coefficient than pushing with steel plates and rollers. It is very practical in environments like stations where the ground is flat and smooth with higher carrying capacity. As to speed， the shield machine can push to as fast as 40m per shift and it takes 5 days to proceed 207 m including the time spent on preparation work. Taking the project of Line 4 of Xi'an metro as an example， this paper introduces the technology of empty push through the station with shield machine on rails， which provides reference to projects alike.

push through the station jacking shieldrail intensity construction technology

文獻標識碼：A文章編號：1673-1816（2016）03-0036-05

2016-06-18

鄭俊良（1965-），男，工程師，研究方向地鐵造價管理。