論盾構機過地鐵車站施工技術

王靜雅 李偉 王洪志

摘要：通過闡述盾構機過站前條件準備、平移過站、過程安全控制、后配套臺車過站等主要過程，分析過站途中出現的各種影響因素及解決方法，對目前逐漸興起的盾構施工技術具有一定的參考意義;區間隧道采用盾構法施工時，當施工場地狹小，不具備盾構吊裝的條件或由于車站已經封閉、無法吊入盾構機時，可采用盾構機空推過站，將盾構機整機（或分體）頂推和滑移方式通過車站站臺層的方式，進入車站另一端的始發位置，直接進行下條隧道的施工。

關鍵詞：盾構機;過車站;施工技術

隨著城市地鐵建設的快速發展，盾構施工技術因具有技術性高、施工工期短、施工安全可控等特點，被廣泛運用于城市地鐵建設。盾構法施工作為現代軌道交通和隧道建設的關鍵技術，對控制和保證地鐵隧道的質量、安全起著至關重要的作用。在地鐵盾構施工過程中，往往由于受現場條件的限制，在盾構機掘進完成一個區間后要經過某一車站結構，通過頂升或平移過站，減少了盾構到達、解體、吊運和再安裝施工工序，極大地降低了工程風險，節省了工期。

一、工程概況

某地鐵四號線土建11工區盾構區間包含二區間：九水東路站～靜港路站～沙子口站。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，盾構機在沙子口站端頭下井后向九水東路站方向掘進，到達九水東路站盾構井吊出井接收后吊出。

二、盾構機過車站施工技術

（一）盾構接收準備

盾構接收前，要求做好端頭地層加固，高鐵站接收端均采用Φ800mm@600mm三重管旋噴樁加固，加固范圍隧道縱向長度9m，隧道外兩側各3m。剖面加固范圍為隧道頂板上3m、隧道底板下3m。做好聯系測量、洞門定位、始發架定位測量。另外將接收端接收架拆分托運至始發井，兼做始發架;做好配套的反力架系統;盾構到位前進行洞門鑿除;做好洞門防水裝置安裝;地面準備好負環管片、盾構出洞應急物資及始發前報檢工作等。

（二）在始發井端頭鋪設軌道

（1）盾構機到達始發井后需平移至始發位置。因此，始發井軌道鋪設為地面-下層鋼板-上層鋼板-軌道。（2）下層鋼板選取厚度20mm，尺寸為10.5m×8m;上層鋼板厚度20mm，尺寸10.5m×6m。（3）鋼板之間連接采取焊接的方式，鋼板邊加工45°坡口，鋼板對接時焊縫填充坡口，焊接完畢后打磨鋼板平面，打磨標準要求焊縫高度≤鋼板厚度。（4）鋼板鋪設前應對始發井底板進行檢查，確保底板無明顯高低落差，保證底板的平整度。如底板高低不平，應使用細沙對底板進行找平。（5）鋼板在底板固定采用焊接方式，與事先底板預埋鋼板焊接。

（三） 重難點

（1）盾構經過區段，主要為第四系土，由于第四系沉積物形成較晚，大多未膠結，結構比較松散，屬于軟弱地層，這對于施工過程中地層穩定性有一定的影響。（2）地層主要由砂卵石土層和泥巖組成，而砂卵石以稍密～密實為主，局部松散，自穩能力差;泥巖主要包括中風化和強風化泥巖兩種，都是極軟巖，并且中風化泥巖遇水易軟化。（3）成都地區地下水豐富，在雨季地下水一般在3.0～4.0m，砂卵石地層滲透系數一般為18～25m/d，滲透系數大，施工時泥巖軟化會產生隱患。在換刀位置，需對砂卵石進行袖閥管注漿加固，但由于地下水流動性大和砂卵石的孔隙率大的特點，導致漿液（單液漿、雙液漿）無法有效凝固，影響地層固結效果。（4）卵石層中卵石含量一般在60%～70%之間，粒徑以2～15cm為主，最大粒徑達20cm。盾構掘進時，大顆粒切削或者破碎困難，加上砂卵石在掘進時與刀盤、刀具，輸送設備以及密封艙內壁摩擦會產生較大的設備磨損，致使長距離掘進面臨較大困難。

（四）盾構機選型

鑒于地層有著較大的滲透性，從經濟性和地層適應性方面考慮，最后決定選擇土壓平衡式盾構機。在施工過程中，為了增強盾構機的適應性，提高施工質量，進行了盾構機小范圍的適應性改造。

三、盾構機平推過站

（一） 盾構機主機頂升

橫向平移到位后，在盾體滾輪位置焊接盾構牛腿，在牛腿下用4臺150t千斤頂頂升盾構機至過站設計高度?；掠娩摪鍓K塞墊密實，基座后端焊接支撐頂至端墻。拆除頂升千斤頂，并割除盾殼與基座的連接鋼板。接收基座前段焊接引軌至標準段站臺板，在接收基座中間對稱安裝兩臺100t千斤頂，確定好支撐反力點，通過千斤頂頂推盾構機制標準段軌道。

（二）盾構機縱向前移

盾構機總重337t，軌道潤滑后的摩擦系數取0.15，則盾體縱向移動所產生的摩擦阻力為51t，充分考慮其它不利因素，采用兩臺100t千斤頂頂推，完成盾構機的縱向移動。在過站盾構中心線鋪設過站滾輪軌道及標準段接收軌道，當推進距離滿足第一組過站滾輪焊接位置停止頂進，方可焊接第一組滾輪，繼續頂推到第二組過站滾輪焊接位置，停止頂推，焊接第二組滾輪。采用兩臺100t抱軌千斤頂和兩臺推進千斤頂將盾體沿著過站軌道頂推至始發端。盾體每縱向移動1個推進油缸行程為一個循環，通過交替移動反力裝置位置及伸縮千斤頂的方式，使盾體不斷頂推至二次始發基座上方。

（三）橫向平移前準備工作

（1）盾構機平推至始發端頭前先將底板找平，再鋪設尺寸為10.5m×8m的下層鋼板，并將下層鋼板與底板預埋鋼板焊接牢固。（2）在下層鋼板表面均勻涂抹潤滑油脂，油脂涂抹完成后立即鋪設尺寸為10.5m×6m的上層鋼板。上層鋼板擺放中心線應對齊盾構機平推線路中心線，按照要求擺放到位后，清除上層鋼板周圍多余的油脂，對南、北、東三個邊進行焊接。（3）在上層鋼板上鋪設鋼軌，與站內盾構機平推軌道相連接，并將鋼軌與上層鋼板連接牢固。（4）將盾構機平推至上層鋼板，加固過站托架，并將過站托架與上層鋼板連接為一體。同時在始發井反梁側布置反力支座。

（四）后配套過站

后配套設備由電瓶機車牽引過站。主機過站后，在車站底板鋪設四道鋼軌，中間兩道為電瓶車軌道，兩側為臺車軌道，中間軌道為電瓶車軌道。在車站接收井口、始發井口軌道以30‰的坡度鋪設至底板。將設備橋橋的前端支撐在一輛管片運送車上，直接利用電瓶機車牽引整個后配套系統向前移動。

四、 結語

綜合各項技術措施將本次盾構連續下穿運營地鐵隧道及車站施工沉降控制的關鍵因素總結如下：1）采用高精度、高頻率的自動化監測系統，實時反饋既有隧道及車站的變形情況。2）根據穿越施工的特點和實際情況，綜合考慮，選擇具有針對性功能的盾構設備。3）根據施工工況的實際情況，合理地劃分施工階段，并采取相應的技術措施，設置針對性的施工參數。4）除上述技術措施之外，在穿越施工之前，需對被穿越的隧道及車站進行詳細的踏勘、調查，特別要確定盾構掘進斷面內無任何障礙物。還需進行針對性的人員組織和設備情況檢查。

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