淺談移動鋼平臺在重疊隧道井口交替吊裝施工技術

唐飛，蔣忠全，王振峰，鄧平平，殷婕，洪濤

（中鐵隧道集團三處有限公司，廣州 深圳 512205）

隨著城市發展交通越來越擁堵，修建地鐵是改善城市交通最有效的方式，城市的地下地鐵也會越建越多，必將會出現多條路線的交叉與重疊，在這種情況下上下重疊隧道，同時施工是在所難免的。

1 工程概況

天津地鐵5、6號線工程文化中心部分第1合同段工程為地鐵5、6號線交匯并行段，由“一站”（環湖西路站）“四區間”（組成，其中環湖西站～賓館西路站區間為5號、6號線并行區間。

本工程位于天津市南開區與河西區交界處，6號線大致呈東西向布置于賓水道下方，起于水上公園東路與賓水西道交叉路口西側水上公園東路站，出站后沿賓水道向東穿過水上公園東路、衛津南路后，進入衛津南路與賓水道交叉路口以東的環湖西路站，出站繼續沿賓水道向東穿過環湖中路、環湖東路、津水橋、紫金山路后止于賓館西路站東端頭；5號線出賓館西路站沿賓水道與6號線并行向西前行進入環湖西路站，出站后繼續與沿賓水道西行至士英路口附近左轉向南繞體育館進入體育中心站。

5號線起訖里程DK26+296.184～DK28+815.100，全長2529.468m（以右線計），6號線起訖里程DK27+878～DK29+986.684，全長2090.684m（以右線計），標段范圍見圖1所示。

圖1 標段范圍示意圖

標段5號線以右上左下重疊形式出賓館西路站后沿賓水道西行至DK26+550，兩隧道以立體交叉麻花繼續前行至DK27+250后，再以左上右下重疊形式進入環湖西路站，出站后繼續以重疊形式西行至DK27+920后分離，在賓水道與士英路交匯段左轉向南繞體育館進入體育中心站。線路平面最小曲線半徑300m，最大縱坡25.0‰。

環湖西路站為地鐵5號、6號線同臺平行換乘站，為地下三層兩柱三跨島式站臺車站，總長333.65m，結構標準寬23.3m，基坑開挖深度25.7～27.91m，頂板覆土約3.0m。車站設5個出入口（其中2個為預留）、2組風亭、1組冷卻塔。

本標段四區間原計劃分別投入四臺盾構機施工，兩臺負責6號線水～環區間、5號線環～體區間施工，另兩臺負責5、6號線環～賓區間施工。但由于工期和其他客觀原因，投入了五臺盾構機施工。

區間隧道內采用43kg/m鋼軌鋪設單線。洞內運輸采用重載編組列車，配備兩列編組列車。每個編組由一臺60T變頻電機車牽引5節18m3礦車、1節6m3砂漿車和2節管片車。

2 吊裝運輸方案

常規施工一條運輸線路上預留一個井口進行一臺龍門吊進行吊裝做作業，上下兩條線必須兩個井口，兩個井口同一條線路上下但相互錯開，錯開距離必須滿足一組列車長度，才能滿足作業要求，并分別用兩臺龍門吊進行吊裝。由于列車編組比較長，滿足這一要求是須要下層作業線路二倍列車編組長。

由于車站內部結構平行施工等因素，無法留有過長空間與時間，而車站結構中立柱比較密集，重載編組列車長，車站內無法采用道岔分線，進行2條線路相對獨立運輸線路，只有在每條水平運輸線路上，車站頂板、中板只能留一個井口來滿足上下重疊隧道垂直吊裝運輸，一臺40T門吊同時滿足上下兩條線路的碴土起吊、管片及施工材料的下井等。碴土由井下起吊后倒至臨時集土坑，管片及施工材料從井上存放場地吊下放在井下編組列車上。

當上下2條隧道線同時進行施工時，車站結構的頂板、中板預留井口，同一個井口需要滿足2條線的吊裝運輸，中板上需要一個就具有打開、關閉功能的移動鋼平臺。當下面一條線吊裝需要運輸施工時，移動鋼平臺能及時打開。當上面一條線需要吊裝運輸施工時，移動鋼平臺關閉進口，列車編組能停留在井口中關閉的移動鋼平臺，才能進行吊裝作業。

3 移動鋼平臺設計

移動鋼平臺設計成凹型，這樣平臺上行走軌道與站臺上軌道高度、軌距都同，列車才能平穩到達井口與停留。

3.1 鋼平臺結構設計

（1）主橋縱梁：采用H型鋼H200×100。

（2）主橋橫梁：采用H型鋼H200×200×。

（3）主橋橋面：8mm人字防滑鋼板，方便操作人員在上作業。

（4）側桁架：上主梁采用B400*200（焊接）下主梁采用B300×200×（焊接）弦桿采用H型鋼H125×125×。側桁架長度為24m。

（5）側桁架前后有2組提升油缸。油缸行程滿足凹型移動鋼平臺提出井口面上。

（6）提升油缸下方有電機行走機構。行走軌道設計在井口的圈梁上。

注：以上材料材質均為Q345。

3.2 設計建模

采用 midas 對移動鋼平臺整體建模進行計算。

3.3 邊界條件及載荷

（1）移動鋼平臺承受的荷載可分為恒載和活載兩類

停留在鋼平臺全部活載列車滿載總重60t、鋼軌與橋面鋪設鋼板之間為線接觸計算負載。

（2）載荷組合。

基本組合：1.2×恒載+1.4×活載；標準組合：1.0×恒載+1.0×活載；

基本組合用于結構強度的驗算，標準組合用于結構剛度的驗算。

4 驗算結果

經過計算，移動鋼平臺主體結構的最大彎矩108kN·m，最大剪力359kN，最大撓度值為68mm，最大梁單元應力260MPa。如圖2～5所示。

圖2 最大彎矩108kN·m

圖3 最大剪力359kN

綜上可知，移動鋼平臺整體檢算強度能夠滿足受力要求。

5 移動鋼平臺安裝

5.1 軌道鋪架

圖4 最大撓度68mm

圖5 最大強度應力260MPa

軌道的鋪設對移動鋼平臺的安裝起到基礎的決定作用，因此要特別注意。對設計圖的設計軌距將軌排鋪設好，軌道鋪設一定在井口圈中心位置，每節軌排之間用螺栓連接好，每節軌排采用左右割5個膨脹螺栓等距離將固定在地基上，嚴禁打穿圈梁外，軌面要平順，不能有錯臺；軌距為設計尺寸，允許偏差±5mm.軌面高度允許偏差±5mm。

在鋪設過程中，采用機械設備與人工相結合的方式，應特別注意協調指揮，防止出現鋼軌砸傷事件的發生；安裝人員一定穿戴安全帽、安全帶。

另外，軌道基本鋪設完成后，用經緯儀進行測量檢測，是否滿足設計要求、軌道的直線度和平行度，滿足要求后進行固定。

5.2 側桁架安裝

（1）先在車站井口外的頂板上，將4個行走系統，伸縮套，伸縮塊與2組側桁架連接，并將螺栓擰緊，形成2個側桁架組。

（2）通過井口上面的40T龍門吊下放至中板井口邊上的安有軌道的梁上，先將其中一組側桁架吊裝上軌道，用地錨三角支撐方式固定，防止側桁架倒塌，再將另一組同樣安裝。

（3）將兩組側桁架用前后兩端用剛性2根通梁固定，使2組側桁架形成一個穩定的框架結構。

（4）拆除地錨后，用手拉葫蘆將2組側桁架移動至車站的中板上。在行走輪下面塞三角木，防止側桁架滑動。

（5）40T龍門吊將凹型的橫梁下放至中板上的平板小車上。并移至到2組側桁架之間。

（6）手拉葫蘆和滑動的平板小車的輔助下，用高強度螺栓將安裝凹型的橫梁側桁架連接并緊固。

（7）安裝焊接防滑人字面板。

（8）在中板上安裝液壓系統、電器系統，對移動鋼平臺進行移動，提升試驗。

（9）移動鋼平臺進行移動在井口位置，下放平臺觀察與井口是否干涉，以及平臺與井口間隙大小。如干涉、間隙過大及時進行處理。

（10）在平臺行走軌道上標注鋼平臺行走到達的在大位置，并安裝卡規器+防撞橡膠塊。

（11）兩端的油缸回收至零行程，放下移動鋼平臺。

（12）安裝焊接列車行走的軌道，軌距900mm，允許偏差±5mm。使移動鋼平臺上列車軌道與站臺板上列車鋼軌上下等高，允許偏差±5mm。如不能滿足，可以在油缸座上加減墊塊進行調整。

（13）40T龍門吊將沙袋堆碼平放在平臺上，每次增加2T，進行載重試驗，并在下面底板上井口的側邊進行底部仰視觀察，靜放10～15min，檢查其安全性。最大承重大于設計重量60T的1.2倍約72T，檢查焊縫是否有裂紋，以及螺栓是否有松動的情況，如出現情況，及時進行處理。最后檢查合格后出具安全驗收報告，報送監理，方可投入使用。

6 移動鋼平臺施工

(1)當重疊隧道的上隧道需要進行列車運輸作業，需要關閉中板的井口上進行吊裝時。

①先將移動鋼平臺兩端的油缸提升，使鋼平臺提升，使移動的鋼平臺凹型梁的下部與中板分離，不產生干涉。

②通過行走電機行走系統，移動至井口位置。接近防撞橡膠塊，速度一定要慢。防止鋼平臺激烈撞擊限制塊。

圖6 移動鋼平臺

③對齊井口，下放鋼平臺，使鋼平臺上的軌道與中板上列車軌道對齊。注意檢查井口四周是否干涉。

④在鋼平臺軌道上固定卡規器，防止鋼平臺滑動。

⑤編組列車緩慢通過中板列車軌道駛入鋼平臺上，待吊裝車廂停留在鋼平臺上。

⑥40T龍門吊進行吊裝。

⑦吊裝完成，列車編組駛離。

（2）當重疊隧道的下隧道需要進行列車運輸作業，需要打開中板的井口進行吊裝時。

①先將移動鋼平臺兩端的油缸提升，使鋼平臺提升，使移動的鋼平臺凹型梁的下部與中板之間有一定的間隙，不產生干涉。

②通過行走電機行走系統，將鋼平臺移動出井口位置。

③編組列車緩慢通過底板井口區，40T龍門吊進行吊裝。

④檢查鋼平臺的所有螺栓，看是否有松動以及平臺橫梁是否有裂紋，如有及時緊固和補焊。

進行下一次循環使用。