地下空間盾構機主機臺階式降落施工技術研究

傅存海，王海智，李林，蔣忠全

（1.中鐵廣州工程局集團城軌工程有限公司，廣東 廣州 511458；2.中鐵隧道局集團公司，北京 100000）

1 工程概況

1.1 線路概況

深圳市城市軌道交通14號線工程線路全長約50.34km，共設站17座、停車場1座、車輛段1座、主變電所4座（新建2座、改造1座、預留1座）。其中土建一工區包括：福田站～崗廈北樞紐（盾構）；停車場出入線（盾構）；崗廈北樞紐～黃木崗站區間（盾構）；黃木崗站（蓋挖）；黃木崗站～清水河站區間（盾構）；清水河站（明挖）；清水河兩端17號線區間同步工程；清水河站～布吉站區間（盾構）。

1.2 隧道設計概況

由于總體工期安排，車站、明挖區間及中間風井施工優先安排盾構始發、接收井、暗挖豎井的施工，滿足盾構始發、接收及暗挖隧道施工需求，因此車站與區間同時施工而制約，造成盾構機在進、出洞時，會面臨許多施工難題；深圳地鐵14號線土建一工區出入線、崗～黃區間，2條區間線路之間最大高差為1.71m，盾構機落降到達底板的最大距離為2.301m。

圖1 車站盾構出洞橫斷面圖

2 盾構機出洞方法設計

3臺盾構機接收出洞都在崗廈北東段，崗廈北站東端頭為地下3層框架結構。2臺Φ6980用于崗～黃區間、1臺Φ6480用于出入線區間，由于盾構機出洞時，車站主體基本完成。盾構機在崗夏北樞紐出洞端頭墻沿掘進方向12m位置有一道中板下翻梁；盾構機需要通過下翻梁后到達吊裝孔（12m*5m）。接收端底板及右線接收范圍側墻、中板施工完成后，還需要割除4根格構柱，提供盾構接收場地。

崗～黃區間接收端隧道底部距底板約2.24m，因此盾構機步行架不能設計過高，否則盾構機上架后重心過高，總重會增加；平移、步進安全風險將會加大，同時盾構機步進時，需避開結構中下翻梁。因此只能采用常規的步進架，同時需抬高1.74m，待盾構機主體上步行架后，通過下降油缸將步行架下降至下沉段底板，沿掘進方向前移9.3m，到達吊出位置，到達吊出位置，放能吊出。

出入線左線接收先把步行架墊高約1.751m，等盾構完全上步行架后，下降至下沉段底板，然后向南側移動約10m（崗黃區間左線下沉段墊至與出入線左線一樣平），再次下降至底板，然后向前移動約3.8m；再平移然后吊出，車架后退至始發井吊出。

崗黃左線接收先把步行架墊高1.1m，等盾構完全上步行架后，下降至下沉段底板，然后向前移動約3.8m；然后平移在吊出，車架后退至始發井口吊出。

崗～黃右線因縱隔墻影響盾構平移，因此先不施工縱隔墻，接收先把步行架墊高約1.1m，等盾構完全上步行架后，下降至下沉段底板，然后向北側移動約9.5m；在向前平移約3.8m，然后平移再吊出，車架后退至始發井口吊出。

3 盾構機臺階式下降設計

圖2 盾構出洞、下降后設計方案圖

在盾構機出洞接受的步進架下方平鋪￠609鋼支撐用來抬高步進架，使步進架的中心線與盾構機的中心線齊平。根據隧道底部距底板距離的不同進行配置，選著鋼支撐節長0.5m、1m兩種，用工字鋼進行微調。

盾構機兩邊設計用于降落的大行程的油缸，使盾構機順利、平穩的下降，由于盾構機主機總重600T以及空間尺寸的限制，油缸安裝位置不能超出盾構機的最大直徑尺寸位置。盾構機下降油缸行程設計：

（1）行程L：大于1.5m，盾構機可以一次下降到位。但是油缸零行程的基礎尺寸的關系，盾構機下面安裝空間尺寸不足，無法采用。

（2）行程L：0.5m＜L＞1m，盾構機需要分多次下降才能到位，工作效率不高，避免采用。

（3）行程L：1m＜L＞1.5m，盾構機分2次下降才能到位，滿足工作狀況需求，工作效率高，采用。

因此下降油缸行程為1.1m最佳，決定盾構機必須采用分臺階下降的施工方法。設計液壓系統中，充分考慮油管爆裂、油缸瞬間失壓狀態下的狀況發生，采用雙油路控制，防止盾構機突降事故，降低安全風險。

4 盾構機下降施工流程

盾構機下降施工流程見圖3。

5 施工準備

（1）平整盾構機到達區域，平鋪厚度20mm鋼板，鋼板之間接縫進行斷續焊接連為一體，鋼板面涂抹黃油。

（2）鋼支撐檢查：安裝前對其進行徹底檢查，特別是法蘭盤面，一定要平整，如出現凹凸不平，一定修整好。鋼支撐中心位置焊接￠12鋼筋U型拉鉤。

（3）第一層鋼支撐安裝完成，安裝時拉鉤朝卷揚機方向，采用水平尺進行調平，并用工20工鋼三腳支撐的方式分別焊接固定步進架區域四周、過渡段區域四周。

（4）在第二層鋼支撐，同樣安裝時拉鉤朝卷揚機方向，采用水平尺進行調平。

（5）同樣用工20工字鋼三角支撐形式，分別焊接固定步進架區域、過渡段區域四周。

（6）安裝步進架、過渡段中心線一定與盾構機中心線重合。用墊鋪工字鋼來對步進架水平高度進行調整。用鋼支撐作為大斜支撐對步進架端頭進行加固，防止步進架滑動。

（7）盾構機出洞，空推緩慢上架。前后做好觀察，如過渡段+步進架+鋼支撐再盾構緩慢滑動時，發現異常及時停推，待處理加固完成后再進行。

（8）盾構機到達步進架上后，將盾尾后面所有設備及管路進行分離。

（9）將盾構機主機與步進架連接為一個整體。可以用手拉葫蘆，也可以采用鋼板焊接上。防止盾構機下降時，步進架整體脫落。

（10）在盾構機上焊接下降油缸的連接座。焊接三角形的連接座一定要牢固，多層魚鱗堆焊，嚴禁虛焊。

（11）安裝下降油缸及連接座和液壓系統。根據下降油缸的零行程長度，下降油缸支座下墊放長度0.5m的￠609鋼支撐。

圖3 盾構機下降流程

（12）檢查液壓系統，多根下降油缸油管的進出方向一定要同步，油管安裝方便操作，易于觀察，能及時發現油管漏油等突發事件。安裝完成后，進行1次全面的驗收，預演1個人指揮，多人協作的全過程。

（13）將過渡段與步進架連接螺栓拆開進行分離，并拆除過渡段以及過渡段的鋼支撐。

（14）安裝卷揚機。

6 盾構機下降

（1）拆除第二層鋼支撐四周的用于固定的工鋼以及步進架上前端用于固定的大斜鋼支撐。

（2）確認四周無障礙物，方可啟動液壓站。由1個指揮員統一發出指令，操作人員操作，四周旁站觀察人員注意觀察盾構的上升過程是否平穩。如出現異常情況，及時給指揮員反饋信息，馬上停止上升盾構機。每次盾構機上升、下降都先進行1次微量動作，確定無異常再繼續。

圖4 盾構機降落中

（3）盾構機+步進架與第一層鋼支撐完全分離及停止提升。

（4）檢查液壓系統是否有漏油現象。鎖住操作閥，禁停觀察油缸是否回縮現象。液壓站不能停止工作，時刻保持電機運行。

（5）確定安全后，采用長勾的方式，勾住第二層鋼支撐，由卷揚機進行牽引，從外向內逐個、逐層進行拆除。拆除過程中，一定要平穩緩慢，嚴禁“硬拉死拽”如出現鋼支撐發卡現象及時處理，特別注意是否與油管發生干涉與摩擦。

（6）拆除完成后，確定盾構機+步進架下無障礙物后，緩慢回收下降油缸。

（7）盾構機+步進架降落至第一層上，完成第一次降落。

（8）檢查第一層鋼支撐穩定情況，以及全部液壓系統，發現問題及時處理。

（9）檢查下降油缸與盾構機之間三角形連接塊的焊縫，如出現裂紋進行補焊。

（10）拆除第二層鋼支撐與拆除第一層完全相同。

（11）盾構機+步進架降落至底板。再進行盾構機的步進、平移、方向旋轉調整。

7 結語

本施工方法解決了地下空間無法使用大型吊裝設備的前提下，盾構機主機降落的施工難題，其特點在于無須使用大型吊車，同時步進架、鋼支撐可以重復使用，可以大大降低成本，安全風險少，可靠性強，具有很高的推廣價值。