淺談城市地鐵車站無主體結構盾構機的接收、平移及吊裝

董慶軍

（中鐵三局集團廣東建設工程有限公司，廣州 510000)

1 工程概況

廣州市軌道交通21號線施工2標員天區(qū)間右線始發(fā)于天河公園站，在員村站接收、吊裝。距端頭50m范圍內隧道洞身地層主要為強風化泥質粉砂巖〈7-3〉、中風化泥質粉砂巖〈8-3〉、強風化礫巖〈7-1〉，接收端24m范圍為全斷面微風化礫巖〈9-1〉。隧道拱頂埋深22.4m。

車站地層主要為9-1微風化礫巖，站內不允許爆破施工，工期緊張，經業(yè)主、監(jiān)理、設計及施工單位協商，變更接收端開挖基底標高，將基底標高抬高1.1m，打墊層后完成盾構機的接收、平移、吊裝作業(yè)。

2 工程重難點

①到達端頭地質條件好，盾構裸出防止出現涌水。

②車站無主體結構，洞門范圍7.5*7.5m采用玻璃纖維筋制作，防止圍護結構變形。

③車站無主體結構，無法按照常規(guī)流程接收，盾構機刀盤到達連續(xù)墻前6m鑿除連續(xù)墻形成洞門。

④車站未施工主體結構，接收井上方斜支撐不能拆除，盾構機需平移至左右線中間位置吊裝，作業(yè)空間小。

⑤深基坑大物件吊裝，車站無主體結構，防止連續(xù)墻變形。

3 盾構機到達

3.1 人工復測

在盾構機貫通前150～200m時進行包括聯系測量的線路復測。對洞內所有測量控制點進行整體系統的控制測量復核，對所有控制點的坐標進行精密、準確的平差計算。

在100m和50m處對導向系統進行復測。盾構到站前最后一次搬站，充分利用貫通前150～200m時線路復測的結果，精確測量測站、后視點的坐標和高程[1]。同時，在貫通前50m，進一步加強管片姿態(tài)監(jiān)測。

3.2 控制好盾尾間隙和盾構機姿態(tài)

土木工程師應加強與盾構機司機及拼裝手的溝通，要求土木工程師在推進結束后拼裝管片前和拼裝管片后測量2次盾尾間隙，以便控制好盾尾間隙和盾構機姿態(tài)。

3.3 洞門破除、支撐架設

接收洞門未施做主體結構，為保證地下連續(xù)墻穩(wěn)定性，需要對連續(xù)墻進行鑿除，形成洞門，洞門周邊架設支撐，具體施作方法如下：

①接收井底板墊層澆注完成后，在連續(xù)墻上放出洞門中心位置，以中心點為圓心，10cm水鉆進行洞門鉆孔，鉆孔深度60cm，鉆孔施工完成后利用120炮擊破除洞門。

②洞門鋼筋為玻璃纖維筋，玻璃纖維筋面積7.5*7.5m，厚80cm，在洞門上方及兩側架設鋼支撐。

3.4 盾構機到達

①根據盾構機的貫通姿態(tài)及掘進糾偏計劃進行推進，每環(huán)糾偏量控制在5mm內。

②盾構機距離連續(xù)墻50m時,減小推力、降低推進速度和刀盤轉速，密切觀察開挖倉壓力，確保地下連續(xù)墻的穩(wěn)定。在貫通前5～6環(huán)，盾構機推力控制在900t以下，掘進速度控制在 5～10mm／min。

③進入到達段，加強地表沉降監(jiān)測，及時反饋數據指導盾構機掘進。

④盾構機刀盤距離連續(xù)墻10m內，專人負責觀察洞口土體變化情況，出現問題及時上報。

⑤拼裝管片進入加固范圍后，漿液改為快硬性漿液，提前在加固范圍內將泥水堵住在加固區(qū)外。

⑥最后一環(huán)管片拼裝完成后，通過管片吊裝孔，注入雙液漿進行封堵。注漿同時要密切關注洞門情況，一旦發(fā)現有漏漿現象立即停止注漿并進行處理。

⑦盾構機到達時每環(huán)推力逐環(huán)減小，最后幾環(huán)管片環(huán)與環(huán)之間采用扁鐵縱向連接，及時復緊螺栓。

⑧盾構機脫開管片后,及時采用沙袋封堵洞門，完成后及時進行二次注漿。

3.5 盾構機到達安全質量保證措施

①盾構到達前最后一次導向系統搬站，以精密測量并經過平差的地面導線點和水準點為基準，精確測量測站、后視點的坐標和高程。盾構到達前加強盾構姿態(tài)和隧道線形測量，及時糾正偏差確保盾構順利接收。

②地面監(jiān)測2小時一次，及時反饋測量結果，指導施工。專人觀察洞門內和連續(xù)墻結構的變形情況，出現問題匯報。

③如發(fā)現連續(xù)墻有較大的震動時，立即通知盾構司機降低盾構推力、刀盤轉速及推進速度。盾構司機要密切關注推進速度和推進壓力及出土情況，當發(fā)現推力突然降低，渣土粒徑突然變大，推進速度同時增大的情況時，立即停機，進行檢查后，再恢復掘進。

④準備注漿材料、設備、人員等，以備緊急處理。

⑤對接收架進行全面檢查與修理，接收架底部焊接8mm厚鋼板。

⑥洞門鑿除時，將洞門周邊的鋼筋及混凝土清除干凈。

⑦盾構機到達期間工序繁多，施工時避免不同工序之間產生相互干涉。

⑧高空作業(yè)，作業(yè)人員應佩戴安全帶，做好安全防護措施。

⑨盾構到達前，認真檢查導軌、接收架等加固情況及盾構刀盤底部與接收小車高差等情況。確認無誤后將盾構機推上接收架。推進過程中密切關注接收架加固支撐情況，出現變形異常情況，及時停止推進。

4 盾構機平移作業(yè)

4.1 平移施工工序

盾構機到達-鋼板鋪設、連接加固-接收架安裝、固定-盾構機上接收架-主機與后配套分離-安裝支撐、加固盾構機-盾構機平移（后配套臺車拉回始發(fā)井-后配套臺車出井）-盾構機主機解體-盾構機主機吊出-盾構機接收、平移及吊裝完成。

4.2 平移準備工作

準備工作：與車站施工單位進行場地移交協調。①安排人員對接收井污水進行24小時抽排；②底板澆注混凝土墊層，底板距離隧道中心線為3510mm。

4.2.1 鋼板鋪設

①清理平整盾構機平移場地，鋪設鋼板。

②鋼板錨固必須牢固，接縫焊接打磨平整，鋼板涂抹黃油減少移動托架和鋼板之間的摩擦力。

4.2.2 盾構機平移步驟

盾構機平移平面圖

①盾構機頂推上托架。

②將盾構機與托架固定。

③斷開主機和后配套的連接，拆除螺旋輸送機，安裝頂推千斤頂。

④開啟千斤頂將盾構機方向位置調整使盾體前移過程中避開接收井與車站東側拐角處吊腳墻的位置。

⑤調整盾體方向，使盾體以位置3的方向從兩根中立柱中間穿過，抵達車站端頭斜撐中間區(qū)域。

⑥穿過兩個中立柱到達斜撐中間區(qū)域后調整盾體方向使之垂直端頭，并后退到吊裝區(qū)域。

4.2.3 平移工藝

①盾構旋轉，液壓千斤頂擺放在接收架兩側，焊接支座采用20mm鋼板制作而成，滿焊，并加筋板。

液壓千斤頂的擺放位置，考慮盾體重心位置，液壓千斤頂兩側各焊接擋塊2個，用于固定液壓千斤頂，防止油缸側向打滑。

每次旋轉不超過10度第一次應進行試頂，人員撤離到安全區(qū)域，一旦接收架發(fā)生轉動，應立即停止繼續(xù)加壓，并由技術負責人對接收架的焊縫及地基鋼板，頂塊的焊縫等外觀進行檢查，查看是否有焊縫開裂、構件變形等情況。檢查無異常方可繼續(xù)旋轉，每次油缸推進的距離不超過10cm，每次推進10cm后都要檢查關鍵部位的質量情況，確認安全繼續(xù)施工。

②盾構平移，液壓千斤頂擺放在接收架同側，向同一方向頂，焊接支座同樣采用20mm鋼板制作而成，滿焊，并加筋板。

液壓千斤頂在推進過程中，嚴格控制推進速度，及時進行糾偏，防止接收架偏移，液壓站操作人員與監(jiān)視人員配合。

4.3 盾構機平移安全保證措施

①清理鋼板上的雜物，鋼板焊接處打磨平整。

②接收架連接螺栓位置增加U型鋼板焊接。

③工作前對施工人員進行技術交底和安全教育。

④平移過程中兩個油缸操作同步，防止傾斜，影響平移安全。

⑤千斤頂向前頂進時，由專人指揮，千斤頂在推進過程中，嚴格控制推進速度。

⑥平移過程中，派專人觀察頂推基座是否發(fā)生變形。若發(fā)現異常，立即停止頂進，加固后再向前頂進。

5 盾構拆機吊裝

5.1 吊裝工序

盾尾出井-螺旋輸送機拆機吊裝-管片拼裝機拆除-刀盤拆除吊裝-中盾出井翻身-前盾出井翻身-連接橋后配套臺車拉回天河公園站始發(fā)井。

5.2 連續(xù)墻承載力測試

盾構機吊裝前聯系設計按最重件對連續(xù)墻和支撐梁進行受力驗算，邀請專家進行方案論證，判斷吊裝方案是否可行。盾構機拆卸時，260噸履帶吊單邊履帶站于冠梁上，通過斜撐傳遞到側方。在履帶吊組裝過程中，監(jiān)測連續(xù)墻的變形和位移。履帶吊260噸的自重下，觀察連續(xù)墻能否有足夠的承載力。如果連續(xù)墻沒有變化，再進行下一步吊裝。當履帶吊的配重端緩慢的由離連續(xù)墻遠端的履帶慢慢朝連續(xù)墻旋轉，在旋轉的過程中，連續(xù)墻的上的作用力會越來越增加，監(jiān)測連續(xù)墻是否變化。連續(xù)墻還沒有變化，履帶吊可以起吊32噸的盾尾監(jiān)測連續(xù)墻的承載力，連續(xù)墻仍然沒有變化，盾尾起吊出井。

5.3 監(jiān)測結果

在冠梁上方布置兩個監(jiān)測點，位于履帶吊兩側,對第2層的斜鋼支撐進行了軸力監(jiān)測，根據監(jiān)測小組對盾構吊裝過程中連續(xù)墻的監(jiān)測（包括對連續(xù)墻的位移監(jiān)測、盾構井內的第2層鋼支撐軸力監(jiān)測）情況，確認盾構機吊裝過程車站維護結構安全可控，具體監(jiān)測數據如下：

①連續(xù)墻位移及沉降監(jiān)測

點號 高程（H）平距（m）水平位移變化量（mm）沉降變化量（mm）水平位移累計變化量（mm）沉降累計變化量（mm）x1 x2 0.670 0.648 9.0418 x1 x2 0.670 0.646 9.0426 0.77 0-2 0.77 0-2

②斜支撐軸力監(jiān)測

員村站鋼支撐軸力荷載匯總表

線 路測點編號預加荷載(kN)履帶吊機就位前盾尾吊上來后前后荷載變化kN T kN T kN T右線右線左線左線D105 D105-1 D105-2 D105-3 1765.5 1781.6 1010.6 1883.5 2109.5 1791.4 1120.3 2013.5 211 179.4 112 201.4 2185.8 1795.6 1120.6 2065.2 218.6 179.6 112.1 206.5 76.3 4.2 0.3 51.7 7.6 0.42 0.03 5.2

6 施工總結

根據以上監(jiān)測數據分析，在本次盾構機吊裝過程中，履帶吊對連續(xù)墻和斜支撐受力影響較小，說明連續(xù)墻在承受盾構機吊出時的荷載是安全的，基坑是安全的。

綜上所述，在此基坑和此種連續(xù)墻加鋼支撐圍護體系條件下，加強吊裝作業(yè)時對基坑的監(jiān)測和變形分析，盾構機吊出是安全的[1]。