地鐵車站的密閉空間盾構(gòu)機(jī)暗調(diào)頭施工工藝

姜婧婧

（中鐵十九局集團(tuán)第六工程有限公司，江蘇無(wú)錫 214000）

1 工程概況

廣州市軌道交通十八和二十二號(hào)線項(xiàng)目萬(wàn)頃沙站到新增盾構(gòu)井區(qū)間，位于興隆路至同安東圍路之間，線路呈南北走向布置，區(qū)間全長(zhǎng)約1793 m，為盾構(gòu)法施工。區(qū)間從南向北依次下穿六涌、珠江街建筑物群、五涌、興隆路，計(jì)劃盾構(gòu)機(jī)在萬(wàn)頃沙站大里程端始發(fā)，在新增盾構(gòu)井小里程端吊出。盾構(gòu)機(jī)包括盾體及其后配套設(shè)備共長(zhǎng)約86 m，其中盾構(gòu)后配套設(shè)備包括1 節(jié)橋架、5 節(jié)后配套臺(tái)車。盾構(gòu)主機(jī)外徑為6.42 m，盾體整體約9 m，盾體含螺旋機(jī)長(zhǎng)約12.5 m，總體重324 t，由于盾體的載荷分布不均，其重心稍微靠近前端，在距離前端鼻尖3.638 m 的位置。

2 調(diào)頭方案策劃及方案比選

2.1 盾體調(diào)頭

盾體調(diào)頭的方法較多，例如整體吊裝法、分體吊裝法、鋼珠型移動(dòng)裝置移位法、摩擦力移位法（此法的關(guān)鍵思路在于將盾體、接收基座視為完整的結(jié)構(gòu)體，通過(guò)其與鋼板間所形成的摩擦力，達(dá)到高精度移位的效果），具體需根據(jù)施工場(chǎng)景合理選擇。

微型盾構(gòu)機(jī)施工中，其盾體調(diào)頭宜優(yōu)先采用整體吊裝法；當(dāng)?shù)跹b施工環(huán)境較好時(shí)，一般選擇分體吊裝法進(jìn)行大、中型盾構(gòu)機(jī)的移位調(diào)頭施工；對(duì)于吊裝環(huán)境有限的封閉式車站，一般采用后2 種方式進(jìn)行施工。

同時(shí)，基于接收基座利用鋼板間的摩擦進(jìn)行直接移位的方法工藝簡(jiǎn)便、涉及到的裝置相對(duì)較少，對(duì)施工環(huán)境的要求較低，因此廣泛應(yīng)用于封閉式車站內(nèi)的盾體掉頭施工。

2.2 后配套臺(tái)車調(diào)頭

（1）方案1：在站內(nèi)空間較大時(shí)，于底盤鋪設(shè)軌道，通過(guò)電瓶車的牽引作用，將移位換線工作落實(shí)到位。

（2）方案2：于臺(tái)車調(diào)頭處的上方中板開(kāi)設(shè)通孔，然后橫放圓鋼作為橫梁，并在其下安裝；同時(shí)在臺(tái)車的4 角分別懸掛4 根鋼絲繩，在手拉葫蘆的作用下吊起臺(tái)車，并向設(shè)定方向推動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)臺(tái)車的調(diào)頭。另外，在施工前應(yīng)全面分析受力情況，然后合理計(jì)算橫梁圓鋼及中板的承載力算；若地表的穩(wěn)定性良好，可滿足站吊機(jī)的條件，此時(shí)宜配套吊車設(shè)備，將其替代手拉葫蘆，此方式不僅能大幅度提高施工效率，還能省去對(duì)中板承載力的計(jì)算。

（3）方案3：依托于吊車，有序?qū)⑴_(tái)車吊出地面，將臺(tái)車旋轉(zhuǎn)180°并換線，此后借助電瓶車的牽引作用，將臺(tái)車牽引至始發(fā)位置，將其與主機(jī)組裝于一體，按規(guī)范調(diào)試，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并正確處理，以保證整機(jī)裝置可穩(wěn)定運(yùn)行。

（4）方案4：在調(diào)頭區(qū)域底板滿鋪鋼板M，鋼軌下焊接整體鋼板N，鋼軌上停駐臺(tái)車并通過(guò)鐵鞋將車輪進(jìn)行固定，防止在鋼軌上滑動(dòng)；通過(guò)鋼板M、N 間所形成的摩擦作用，順利達(dá)成臺(tái)車調(diào)頭的作業(yè)目標(biāo)。

（5）方案5：分兩個(gè)階段完成調(diào)頭，于端頭井?dāng)U大端將臺(tái)車調(diào)頭。

考慮到項(xiàng)目的實(shí)際情況，前3 種方案的實(shí)施會(huì)受到地鐵站內(nèi)空間及實(shí)際環(huán)境的制約，不能有效開(kāi)展，因此具備一定可操作性的只有方案4、5。但是，方案5 的操作難度大且投資成本高，故項(xiàng)目最終確定選擇方案4 進(jìn)行施工。基于此，施工單位在一定程度上優(yōu)化了方案4，比如考慮到鋼板N 的局限性，在新方案中使用“萬(wàn)向輪重型搬運(yùn)坦克車”（簡(jiǎn)稱“坦克車”）進(jìn)行代替，在很大程度上降低了施工的難度。

2.3 實(shí)施方案綜述

以項(xiàng)目地鐵車站的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、后配套設(shè)備運(yùn)行特性等情況為立足點(diǎn)，利用模擬軟件展開(kāi)建模分析，由此確定具體實(shí)施方案，即在接收井內(nèi)（34 軸-36 軸）組織盾體調(diào)頭作業(yè)；此外，在站臺(tái)無(wú)上翻梁處（10 軸-11 軸）展開(kāi)盾構(gòu)機(jī)后配套的調(diào)頭作業(yè)[1]。分階段依次作業(yè)，主要內(nèi)容有：

（1）盾體調(diào)頭。于端頭井底板處鋪設(shè)20 mm 厚的鋼板，在確保各鋼板具有緊密結(jié)合的關(guān)系后，均勻涂抹黃油，并通過(guò)焊接的方式將盾體與接收架固定為統(tǒng)一整體，再通過(guò)用2 個(gè)100 t 液壓千斤頂利用鋼板間的摩擦作用實(shí)現(xiàn)盾體的轉(zhuǎn)體、平移，完成盾體的調(diào)頭。

（2）后配套調(diào)頭。優(yōu)化后的施工方案是采用“坦克車”代替軌道下的鋼板。在2 臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)的配合下，將臺(tái)車逐漸旋轉(zhuǎn)至右線，然后與盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行連接并調(diào)試，合格后實(shí)施掘進(jìn)作業(yè)。

（3）后續(xù)。盾體和后配套調(diào)頭完成后應(yīng)及時(shí)拆除站內(nèi)鋼板，首先應(yīng)在底板內(nèi)鋪設(shè)2 個(gè)中心道岔，利用電瓶車將鋼板材料或者渣土牽引著道岔的另一側(cè)并及時(shí)運(yùn)出施工現(xiàn)場(chǎng)，從而全部完成盾體及后配套的調(diào)頭環(huán)節(jié)，而盾構(gòu)機(jī)也可以進(jìn)入后續(xù)的正常掘進(jìn)施工環(huán)節(jié)[2]。

3 盾體調(diào)頭方案實(shí)拖

盾構(gòu)接收采用的是制作箱體+箱體內(nèi)回填泡沫砼的方式，在完成了盾構(gòu)接收作業(yè)后應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行箱體的破除工作。

其他調(diào)頭時(shí)，需重點(diǎn)做好如下幾項(xiàng)準(zhǔn)備工作：①盾體焊接頂升牛腿；②于前中盾兩側(cè)各焊2 個(gè)30 mm 鋼板制成的牛腿，3道40 mm 鋼板制成的勁板，2 個(gè)牛腿呈對(duì)稱布置且與盾體牢固焊接，腿底面應(yīng)保持平整，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

正式作業(yè)內(nèi)容有：在現(xiàn)場(chǎng)適配2 個(gè)100 t 液壓式千斤頂，通過(guò)該裝置的應(yīng)用，加之設(shè)置在底板處的反力支點(diǎn)，使墩頭沿著既定的軌跡穩(wěn)定運(yùn)行，或是完成旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，再利用4 個(gè)200 t 液壓式千斤頂將盾體頂升至一定高度，同時(shí)有效清理托架。但是為了保障頂升、移動(dòng)過(guò)程的安全施工，需加強(qiáng)對(duì)墩頭與托架間砂漿的清理，較為適宜的是采取水鉆和人工風(fēng)鎬相結(jié)合的模式，確保該處不存在雜物附著現(xiàn)象，具體見(jiàn)圖2。

圖1 牛腿結(jié)構(gòu)

圖2 盾構(gòu)清理

完成盾構(gòu)的清理后，收回千斤頂將盾體逐漸下放，并再次與托架牢固焊接，然后再利用2個(gè)100 t 液壓式千斤頂將盾體與托架頂升至一定高度，實(shí)現(xiàn)其平移、旋轉(zhuǎn)90°至所需的狀態(tài)。準(zhǔn)確測(cè)量其標(biāo)高，若不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，需要再次頂升托架，并在下面墊設(shè)H 型鋼，直到標(biāo)高符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[3]。

4 后配套臺(tái)車調(diào)頭方案實(shí)施

（1）臺(tái)車調(diào)頭區(qū)域應(yīng)平整鋪設(shè)鋼板，同時(shí)對(duì)焊縫進(jìn)行打磨處理，涂抹黃油增加其光滑度。

（2）當(dāng)盾體逐漸平移出左線井口后，及時(shí)回填下沉段端頭井口，同時(shí)繼續(xù)延長(zhǎng)地鐵站內(nèi)的軌道鋪設(shè)，利用電瓶車將后配套臺(tái)車逐漸牽引至車站站中10 軸-11 軸間的位置，為臺(tái)車調(diào)頭做好準(zhǔn)備。

（3）借助鋼軌的摩擦作用，能夠使臺(tái)車向鋼板移動(dòng)，此后再配套4 根C 型槽鋼，利用此裝置穩(wěn)定臺(tái)車，以免其出現(xiàn)滑動(dòng)等異常現(xiàn)象。①適配2 臺(tái)100 t 液壓式千斤頂，2 臺(tái)設(shè)備協(xié)同作業(yè)，將臺(tái)車的前、后2 輪同時(shí)頂升至一定高度，然后抽走下方的鋼軌，并替換為“坦克車”，再與臺(tái)車輪進(jìn)行有效的焊接；②利用卷?yè)P(yáng)機(jī)與滑輪組及倒鏈的相互作用，根據(jù)設(shè)計(jì)的移動(dòng)軌跡將臺(tái)車慢速移動(dòng)至規(guī)定位置；③再次利用千斤頂?shù)捻斏饔茫斏烈欢ǜ叨群笠瞥疤箍塑嚒保撕蠓湃脘撥墐?nèi)，與站內(nèi)軌道（指的是已經(jīng)鋪設(shè)到位的部分）穩(wěn)定連接，通過(guò)電瓶車的牽引作用，最終將臺(tái)車與盾構(gòu)機(jī)對(duì)接。

（4）1 號(hào)、2 號(hào)、3 號(hào)、4 號(hào)臺(tái)車分別按照以上流程進(jìn)行調(diào)頭。對(duì)于橋架部分，需將其焊接至2 輛管片車上，利用鋼軌間的摩擦作用將橋架移動(dòng)至已鋪設(shè)的鋼板上。另外，橋架需焊接4 個(gè)具有支撐作用的支腿，通常情況下支腿直接與“坦克車”進(jìn)行焊接，確保橋架和管片車可以共同移動(dòng)。對(duì)于超長(zhǎng)的5 號(hào)臺(tái)（14.8 m），應(yīng)當(dāng)先將臺(tái)車的尾架進(jìn)行拆除，從而有效減少臺(tái)車長(zhǎng)度，然后分2次完成5 號(hào)臺(tái)車的調(diào)頭，最后再將尾架與臺(tái)車連接恢復(fù)到原狀。

（5）施工注意事項(xiàng)。①在鋼板鋪設(shè)環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)在盾構(gòu)接收后在端頭井底板鋪設(shè)20 mm 厚鋼板，并保證鋪設(shè)的平整性，然后利用植筋將鋼板與混凝土底面進(jìn)行固定，塞焊鋼板空與鋼筋，然后對(duì)焊縫進(jìn)行打磨處理；②在焊接盾體牛腿前，應(yīng)嚴(yán)格計(jì)算盾體的重心位置，從而盡可能精確的確定焊接位置；③在加固橋架固環(huán)節(jié)，應(yīng)先準(zhǔn)確測(cè)量站內(nèi)凈空，避免橋梁加固高度過(guò)大的情況（此時(shí)不利于設(shè)備的正常通行）；④主機(jī)頂升期間，需要協(xié)調(diào)好千斤頂和油缸的工作狀態(tài)，使其具有同步性，并由專員指揮，嚴(yán)格按照操作流程施工。

5 結(jié)語(yǔ)

在地鐵車站空間有限的條件下，對(duì)大型輔助設(shè)備的使用存在限制時(shí)可以使用簡(jiǎn)單的機(jī)具，完成盾構(gòu)、后配套設(shè)備的平移、調(diào)頭等施工。該工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、投資成本相對(duì)較低，適用于工程的實(shí)際施工條件，也能夠確保在規(guī)定工期內(nèi)完成調(diào)頭施工，同時(shí)也可給類似工程提供技術(shù)參考。