復雜環境下的盾構機平移下沉轉體吊出技術應用*

中鐵五局集團有限公司，湖南 長沙 410000

目前，在地鐵盾構施工中，盾構機過站常常是影響施工安全和進度的重要環節之一[1-4]。選擇吊出過站、空推過站或“先隧后站”的方案需根據車站環境條件選擇。由于“先隧后站”的方案對工期影響較大，目前已較少采用；換乘車站內凈空受限，往往不具備空推過站的條件[5-7]，只能采用吊拆過站的方法。盾構機在站內的平移技術目前已經非常成熟，而盾構下沉以及轉體等技術尚不成熟。超大自重的盾構機下沉操作難度極大，極易出現傾覆的危險，轉體操作對盾構機整體結構性能的影響尚不明確[8]。因此，高效安全的盾構機站內下沉、轉體技術對縮短盾構機的過站時間，節約施工成本都具有非常重要的意義。文章以長沙地鐵5號線大塘站至板塘沖站區間盾構機出站、平移、下沉、轉體、吊拆為例，介紹了復雜條件下盾構機轉體吊拆的技術，旨在為此類情況下的盾構機回收提供借鑒。

1 工程概況及難點

長沙地鐵5號線大塘站至板塘沖站區間隧道采用盾構法施工，盾構機由大塘站始發，從板塘沖站接收。板塘沖站位于萬家麗路與湘府路交叉路口東北角，由于施工場地距西側萬家麗高架橋樁僅8.7m，距南側湘府路快改高架橋樁僅7.4m，因此車站設計方案中只能在右線10單元預留結束井吊裝孔，如圖1所示。

圖1 板塘站預留吊裝孔位置

同時，板塘沖站為換乘站，換乘段樓梯結構處中板下沉致使凈空受限，盾構機不能空推過站，只能在右線10單元（該站施工共劃分為12個單元）預留結束井吊拆。左線區間盾構機型號為CTE6250H-0945，盾構機整長約8.8m，總重量約335t。左線盾構接收后需進行橫向平移，縱向平移、下沉、轉體操作，從而使盾構機到達右線預留吊裝井。如此重量下作業難度極大，保證盾構機在下沉和轉體過程中的平衡，并減小轉體對盾構機結構的影響是該項目的難點。

2 吊拆方案

2.1 施工流程

區間隧道貫通后盾構機前端缺失了地層支撐，應先設置一個接收托架，為盾構機前端提供支撐。根據站內環境，擬定的盾構機吊拆施工流程如下：接收托架安裝→盾構機與臺車分離→盾構機與接收托架連接→盾構機與托架整體橫向平移→液壓泵站與盾構機油缸連接→盾構機行進軌道鋪設→盾體豎向平移（軌道平移）→盾體10單元下沉（疊加式防傾覆牛腿施工工藝）→盾構轉體→盾構機站內移動到位后解體吊出，如圖2所示。

2.2 盾體出洞及平移

首先需在站內設置接收托架接收盾構機，后續管片安裝及背后注漿繼續進行。待盾尾完全出洞后收縮鉸接并固定盾尾，拆開連接橋與拼裝機連接裝置及連接處的各種管線，焊接盾構機與接受托架，如圖3所示。

圖3 盾構機與托架連接

臺車與盾構機分離后，盾構機無外接動力，采用液壓泵站接入盾構機油缸，為盾構機提供過站動力。將反力支撐固定在鋼軌上，反力支撐座安裝完成后，用現有的工字鋼撐桿支撐在反力支撐和底部油缸上，利用盾構機的底部油缸伸長產生動力。油缸伸長至極限后將反力支撐前移，如此循環，直至盾體平移至10單元下沉段。

2.3 盾體下沉

在左線下沉段底板提前橫向布設8道40型鋼支撐，在型鋼支撐上部縱向布設4道43鋼軌，用于盾體及托架從標準段整體平移至下沉段。在盾體兩側對稱布置3組液壓千斤頂推碼及3組疊加式防傾覆牛腿[9]。防傾覆牛腿采用40#工字鋼雙拼焊接而成，主要為防止盾體下沉過程中千斤頂油缸回縮行程不一或不同步導致盾體出現傾斜；千斤頂推碼是由4cm鋼板焊接而成，前盾、中盾及盾尾鉸接靠中盾位置分別設置3組，如圖4所示。

圖4 盾體及托架整體下沉俯視圖

進行下沉作業時，首先應頂升千斤頂6cm，然后抽出托架下部的一層43軌，然后回落千斤頂。落梁速度控制在5mm/min，并實時檢查同步情況。盾體下沉過程中，確保每組油缸回縮同步為關鍵點。在刀盤及盾尾兩側對稱布置4個豎向位移監測點位，測量人員全程旁站監控，做到油缸位移及儀器監測雙重把控。托架穩固后，抽取一層托碼，降低千斤頂的高程，然后頂升千斤頂，抽取底部鋼軌及型鋼，回油下落盾體，直至托架落至下沉段底板。盾體下沉剖面示意圖如圖5所示。

圖5 盾體及托架整體下沉剖面圖

采用方形托碼疊加而成的防傾覆牛腿支撐，不僅能有效保障盾體下沉的施工安全，同時此道工序作業僅需2～3h即可全部完成，大幅度縮短了工序時間、提高了施工效率。

2.4 盾體橫向轉體及吊拆

盾體下沉完成后，將盾體橫向轉體及托架以東北角為旋轉固定點，在刀盤及前盾位置設置千斤頂推動盾體及支架逆時針轉動，將盾構機轉動至吊裝天窗位置，如圖6所示。然后分解吊出刀盤、前盾以及前端托架。再次進行盾體及托架的順時針旋轉平移，依次吊拆盾尾、拼裝機、中盾以及后端托架。

圖6 盾體轉體平移作業示意圖

2.5 對比

兩個吊裝方式對比分析如表1所示，可知采用板塘沖站盾構轉體吊出過站的方式明顯優于站內過站的方式，顯著節約了施工工期和成本。

表1 板塘沖站盾構機站內過站及轉體吊出過站對比分析

3 結束語

通過采用液壓千斤頂平移轉體及疊加式防傾覆牛腿盾體下沉施工工藝，有效地克服了井下及地面復雜的施工條件，最大限度地減少了對地面交通及周邊環境的不利影響，施工工藝簡便，極大降低了安全風險，不僅加快了施工進度，還節約了施工成本，產生了良好的經濟效益，相比于其他施工方案有較為明顯的技術優勢。