盾構機過暗挖隧道平移技術研究

胡安徽

（中鐵二十四局集團軌道交通分公司，上海 200072）

隨著我國經濟不斷發展，城市交通壓力不斷增大，從而地鐵建設得到了不斷的發展，在地鐵建設中盾構技術因施工工期短、施工安全可控等特點，從而盾構技術得到了廣泛運用，但由于工程地質的原因，在盾構區間常常設有暗挖區間，就以某地鐵六號線TJSG-10 標為例，因區間地質存在地裂縫，采用盾構技術施工存在一定風險，從而在該地裂縫位置采用淺埋暗挖法進行施工，因此，盾構機過暗挖技術在地鐵施工中得到了廣泛運用。本文主要分析了盾構機過暗挖區間的相關技術，為該行業的發展做出參考。

1 工程概況

某地鐵六號線TJSG-10 標盾構區間包含二區間：科技二路站～科技六路站～科技八路站。本工程采用鐵建重工公司設計和制造ZTE6250 型土壓平衡盾構機施工，盾構機在科技二路站南端頭盾構始發井下井后向科技六路站方向掘進，到達科二～科六暗挖段北端頭，在暗挖段內平移過暗挖，由暗挖段南端頭二次始發，到達科技六路站北端頭，在科技六路車站內過站，由科技六路站南端頭進行第三次始發，掘向科技八路，到達科技八路盾構井吊出井接收后吊出。盾構施工工籌圖如圖1。

圖1 盾構施工工籌圖

2 過暗挖技術比選

在方案比選過程中，針對通過空間的對比及通過后暗挖二次始發發現，前三種方案較適用于車站內過站，在不需要改變車站結構的情況下順利通過。在暗挖隧道內，由于后期通車后軌面標高的位置在現有底部位置的基礎上抬高3000mm，需要對暗挖隧道底部進行回填，尺寸空間較為狹小，采用弧形導臺方案較為合理。經過實際使用效果看，弧形導臺過暗挖技術在工期和成本控制上都有較好的效果，因此，決定在該工程中盾構機過暗挖采用弧形導臺過暗挖技術。盾構機過暗挖技術比選表如表1。

表1 盾構機過暗挖技術比選表

3 施工總體思路

盾構機通過暗挖隧道采用澆筑混凝土弧形導臺整機空推通過暗挖隧道的方式通過，盾構機平移推力采用盾構機底部3 組千斤頂提供反推力，推力支撐點采用液壓夾軌器夾于導軌上。盾構機千斤頂與推力支撐點之間采用7 塊寬度為1.5m負環管片進行步進，當步進10m 左右時鋪設臺車與電瓶車軌道平臺，反復循環使盾構機到達始發位置。

4 過暗挖前施工準備

4.1 弧形導臺施工

為保證加固體的強度滿足盾構機進洞安全，同時提前施工導臺、準備接收、移動步進、平移等作業工序，待導臺混凝土強度滿足設計強度要求時方可進行下一步工序。待暗挖隧道二襯施工完畢及時進行砼導臺施工，爭取在盾構機到達時，所有導臺砼強度滿足盾構接收步進等工作的要求。砼導臺采用C35 混凝土進行澆筑，同時，為保證盾構機能順利上接收混凝土導臺，導臺低20mm，并且始發位置導臺抬高20mm。

4.2 盾構過暗挖準備

（1）盾構機導軌鋪設：根據盾構機結構尺寸、中心線位置、預埋鋼板位置確定盾構機導軌安裝位置。在盾構機到達前，導軌應全部鋪設完成，并在軌道上涂抹黃油。

（2）臺車平臺加工：在盾構機到達前應提前加工臺車平臺工字鋼，這有利于盾構機過暗挖工期的提前。

弧形導臺驗收：在盾構機到達前應組織測量人員對導臺的高度、弧度、軸線等參數的精度進行了測量，同時對導臺弧面、厚度和結構強度進行檢查驗收，并要求滿足施工要求。

5 盾構機千斤頂推力與導臺受力分析驗算

（1）盾構機千斤頂推力驗算。盾構機平移推力采用的是盾體機底部3 組油缸千斤頂進行作業，鐵建ZTE6250 盾構機最大總推力為42575kN，油缸共16 組，因此1 組油缸推力約為2661kN；盾構機主機及后配套總重為450t，主機總重為T1=259.5t（包含螺旋機與刀盤）及后配套總重T2=190.5t。主機摩擦系數計算過程中取μ1=0.7；

由盾體的重量產生的摩擦力為：

Fs1=μ1×N=μ1×T1=181.65t；

后備套輪子是滾動，屬于滾動摩擦，摩擦系數為0.1，在實際中輪子可能生銹，計算過程中取μ2=0.2；

后備套的重量約為T2=190.5t；

由后備套的重量產生的摩擦力為：

Fs2=μ2×N=μ2×T2=38.1t；

所以總摩擦力為：

=Fs1+Fs2=219.75t；

因3 組油缸千斤頂推力約為814t ＞219.75t 故千斤頂推力滿足施工要求。

弧形導臺受力分析。弧形導臺混凝土采用C35 混凝土，盾體導軌采用P43 軌道，盾體與導軌接觸長度為9m，因此P43 軌道與混凝土受力面積S=9×0.114×2=2.052m2；盾體重量為259.5t，因此，壓力F=259.5×9.8=2543.1kN；由壓強公式P=F/S(F 為壓力，S 為受力面積）得：P=2543.1/2.052=1239kN/㎡。

C35 混凝土所能承受壓強為3605KN/㎡＞1239，因此C35 混凝土能夠滿足施工要求。

6 施工中出現的異常情況

盾構機是按13‰上坡與R=1200m 的曲線進行平移的，在實際施工中，未考慮上坡與轉彎的不利因素，在盾構機平移至暗挖區間中部時，出現了夾軌器處導軌斷裂與松動情況，使夾軌器支撐點無法提供反推力，產生此情況的主要原因是導軌加固不牢靠。

7 盾構過暗挖區間工期、費用及安全風險分析

盾構機過暗挖區間采用整機平移方式進行施工的，整機過暗挖相對于盾體與臺車分解過暗挖方式節約了盾體與臺車分解與調試時間。盾構機平移與臺車平臺安裝用時5 天，前期施工準備用時10 天，采用此方法過暗挖共計15 天，相當于其他過暗挖方式工期短。盾構機過暗挖所需工字鋼、軌道、周轉材料、工具等材料運輸采用電瓶車與雙軌梁，由于暗挖區間沒設吊裝孔，如果采用盾體與臺車分解方式過暗挖，所需材料需要人工搬移至指定位置，采用此方法過暗挖可節約人工費、材料費、設備租憑費，并且整個過暗挖區間安全可控。結合盾構機過暗挖區間的施工經驗，盾構過暗挖從施工工期、施工費用、施工安全風險等方面情況良好。

8 結語

盾構機整機過暗挖區間技術是盾構法中確保區間順利施工的關鍵技術之一，只有通過合理選擇過暗挖方案、統籌安排、精心組織施工，才能保證過暗挖區間的施工成本、工期及安全風險可控，確保企業效益最大化，降低施工成本。