盾構隧道內螺旋機拔出施工技術

宋陽春

（中鐵十六局北京軌道交通工程有限公司，北京 100101）

0 引言

隨著城市地鐵管網建設規模的不斷擴大，城市地鐵管網建設受既有條件限制無法采用明挖及頂管工藝施工，將更多地采用盾構施工工藝[1]。在土壓平衡盾構施工中，作為盾構的重要組成部分，螺旋輸送機不僅可排除土倉內的碴土，更重要的是具有控制螺旋機底部壓力，進而維持盾構開挖面土壓平衡的作用[2]。因此，土壓盾構螺旋機的拆除與運輸是盾構機拆除工序的關鍵性環節。盾構進出工作井時，卻經常遭遇到出洞口太小等問題，因此始發、接收是關鍵區段，也是施工重難點[3]。

本文以中鐵十六集團的俄羅斯莫斯科地鐵工程為研究背景，提出為了保證拆機工作能夠安全、快速有效開展，先拆螺旋輸送機，再拆后配套設備，最后再拆除盾體的施工裝置的安全拔出方案。通過施工實踐證明，該施工方法可保證土壓平衡盾構螺旋機在超小豎井下能被安全拔出，具有良好的經濟效益。

1 常規盾構機回收工藝

我國常規的盾構接收工法是不將螺旋機與盾體分離，而是將盾構機整體推進接收井基坑后，再將盾構機整體吊出，此時接收井的長度必須大于盾構機整體長度，通常接收井直徑一般至少為16m～20m，此時對接收井的場地要求比較高。

2 新型盾構機回收工藝

由于工作井尺寸限制，此時就需要在盾構機上將螺旋機拆除下來，分別通過接收井吊出。

2.1 螺旋輸送機完整拆卸

螺旋輸送機完整拆卸即將螺旋輸送機作為一個整體一次性拆除，確保螺旋輸送機的完整性；但同時極易發生螺旋輸送機與管片拼裝機、主驅動及襯砌管片碰撞，易發生設備及結構損壞，危及拆卸施工安全。[4]

2.2 螺旋輸送機分體拆除

由于完整拆除工藝存在潛在危險，采取螺旋輸送機分體拆卸，即將螺旋輸送機分成兩段分體拆除，此時將較重的螺旋輸送機分成較輕的幾部分，對施工安全的不利影響會顯著降低。

3 隧道內拆除螺旋機施工工藝

本文針對俄羅斯莫斯科地鐵工程，由于周邊環境場地面積的限制，故需在內拆螺旋輸送機再拆后配套設備限高設備，由始發井口吊裝螺旋機，最后在出洞井口分段拆除盾體。其中最關鍵的是，如何在小直徑豎井的復雜場地環境下安全、經濟、快速地拔出螺旋輸送機是亟需解決的問題。

3.1 隧道內拆除螺旋機流程

（1）拆除管片拼裝機托梁后支撐；將隧道內設備橋至盾體內污水、泥渣等清理干凈，內燃機車軌道延伸至管片拼裝機托梁下方。

（2）拆除螺旋輸送機上的油管、泡沫管以及電纜等，并將各管路端部用膠帶密封住，將各管線從螺旋輸送機下方移出。

（3）將皮帶機皮帶從硫化接口處割斷，并把皮帶從1號拖車下方抽出放在設備橋上，拆除連接橋處皮帶機（斜皮帶）；割除連接橋頂部前端的橫梁。

（4）在拆機架、H架以及管片拼裝機移動架下方適當位置焊接吊耳；在內燃機車上現場焊接組裝拆機架并焊接吊耳，用手拉葫蘆及鋼絲繩拉成三角形加強門架穩固性，在管片拼裝機橫梁下方焊接H型鋼，用以保證拆機過程中管片機的安全。

（5）拆機架吊耳處連接10t手拉葫蘆（2個）；H架下方吊耳連接10t手拉葫蘆（1個），拉緊3個10t葫蘆。

（6）用液壓扭矩扳手和套筒取下螺旋輸送機與前盾連接螺栓；拆下螺旋輸送機與H架連接板的下銷軸。

（7）內燃機車往后緩慢開動將螺旋輸送機拔出前盾套筒，此時應注意前后10t葫蘆的動作配合。

（8）在管片拼裝機移動架下方的吊耳上掛10t葫蘆，將吊帶綁到螺旋輸送機固定節位置并掛在10t葫蘆上，通過管片拼裝機和內燃機車的前后移動配合，將螺旋輸送機緩慢往外拉，此時應注意前后10t葫蘆的動作配合。

（9）手拉葫蘆懸掛到H架的吊耳上，將吊帶綁到固定節吊耳上；手拉葫蘆根據現場情況在連接橋上找吊點，并用吊帶固定住螺旋輸送機后端節；通過手拉葫蘆將螺旋輸送機放到內燃機車上，注意操作過程中不碰撞管片拼裝機；最后拆除內燃機車的吊裝門架。

（10）拆除內燃機車吊裝門架上半部分。

（11）用內燃機車把螺旋輸送機運輸至始發洞口，用吊車把螺旋輸送機吊出。

3.2 施工裝置

針對在狹小直徑豎井內土壓平衡盾構螺旋機接收困難的技術難題，設計了一種H架裝置（見圖1），便于在洞內能更好地拆除螺旋輸送機。該裝置有助于拆除螺旋機工作能夠安全、快速有效開展，工期短，降低了施工成本。

圖1 H架裝置設計圖

4 施工方法

4.1 盾構螺旋輸送機隧道內拆除準備階段

（1）拆除防撞梁。

拆除盾構防溜車裝置的防撞梁，并拆除管片拼裝機托梁后支撐。

（2）清理渣土及盾體污水、泥渣。

在檢修口清理螺旋輸送機內的渣土，降低螺旋輸送機的自重，將隧道內設備橋至盾體內污水、泥渣等清理干凈，內燃機車軌道延伸至管片拼裝機托梁下方，反向旋轉螺旋輸送機1/3圈，避免因斷裂口相互卡住而妨礙后續的螺旋機拆除工作。

（3）拆除螺旋機后方裝置。

割斷皮帶機皮帶，將皮帶機皮帶從硫化接口處割斷，將皮帶拖到1號拖車后，并把皮帶從1號拖車下方抽出放在設備橋上，拆除連接橋處皮帶機（斜皮帶），將設備橋上的皮帶機的前半截機架解體吊到管片車上運出，拆除螺旋輸送機后部平臺。拆除螺旋輸送機上的油管、泡沫管以及電纜等，并將各管路端部用膠帶密封住，將各管線從螺旋輸送機下方移出，割除連接橋頂部前端的橫梁，使得螺旋輸送機后方無阻礙物。

（4）拆除螺旋機管線。

拆除螺旋輸送機上的油管、泡沫管以及電纜等所有管線，將各管路端部用膠帶密封住，并將每根管線進行標識，將管片安裝機伸縮油缸伸出，頂至下面的管片上，將各管線從螺旋輸送機下方移出，為螺旋輸送機的拆除騰出空間。

（5）拆機架、H架以及管片拼裝機移動架制作。

加工制作龍門架，為拆卸螺旋輸送機設計好吊點，采用工字鋼及型鋼焊接成拆機架、H架及管片拼裝機作業平臺，并在渣土車底盤上焊接制作一個工作平臺，其作用相當于小型龍門吊，用于螺旋輸送機的拔出、移動和放倒操作。需要解除渣土車底盤上的制動，使渣土車底盤處于前后方向的自由狀態以保持拆裝全過程中平臺的垂直受力狀態。H型龍門架運輸至隧道內安裝，安裝時根據圖紙要求進行位置定位，保證龍門架的垂直度，龍門架與底部墊塊焊接固定，為提高安全系數，龍門架一側應焊接斜撐頂到管片上，龍門架H架如圖2所示。

圖2 H架實物圖

（6）吊耳的焊接。

在拆機架、H架以及管片拼裝機移動架下方適當位置焊接吊耳；在內燃機車上現場焊接組裝拆機架并焊接吊耳，用手拉葫蘆及鋼絲繩拉成三角形加強門架穩固性，吊耳沿著盾構軸線方向布設，這些吊耳是拆除螺旋輸送機的主要承力吊耳。必要時，在吊耳兩側焊接人字撐，撐腿支在兩側的梁上。在管片拼裝機橫梁下方焊接H型鋼，用以保證拆機過程中管片機的安全。

4.2 盾構螺旋輸送機隧道內拆除步驟

（1）步驟一。

拆機架吊耳處連接10t手拉葫蘆（2個）；H架下方吊耳連接10t手拉葫蘆（1個），拉緊3個10t葫蘆。吊點1、2、3用10t的手拉葫蘆進行輔助起吊，在拆機架處吊點1、2用工字鋼搭建龍門架，作為2個吊點，H架上吊點3位置也使用圓鋼制作作為一個吊點，如圖3所示。吊點位置如圖4所示。

圖3 H架上吊點及圓鋼尺寸示意圖

圖4 螺旋輸送機拆卸吊點位置示意圖

分別在吊點1、2、3位置掛10t手拉葫蘆，再用液壓扭矩扳手和套筒取下螺旋輸送機與前盾連接螺栓，并拆下螺旋輸送機與H架連接板的下銷軸。拆解連接螺栓時，應先將全部的螺栓拆松1～2mm，然后在左上和右上對稱預留4～6顆螺栓，其余螺栓全部拆掉，拆解連接螺栓的過程應該時刻注意觀察三個吊點及螺栓輸送機的受力狀況，并適時作出調整，避免因螺栓輸送機突然擺動移位或手拉葫蘆受力過載。盾體與螺旋輸送機的連接示意圖如圖5所示。

圖5 盾體與螺栓輸送機連接示意圖

（2）步驟二。

吊點位置確定好后，在管片拼裝機移動架下方的吊耳上掛10t葫蘆，將吊帶綁到螺旋輸送機固定節位置并掛在10t葫蘆上，通過管片拼裝機和內燃機車的前后移動配合，慢慢往外移動螺旋輸送機，將吊點3的葫蘆逐漸收緊，并同時釋放吊點1和吊點2的葫蘆，使螺旋輸送機逐漸外移且平放。內燃機車往后緩慢開動將螺旋輸送機拔出前盾套筒，此時應注意前后10t葫蘆的動作配合。

（3）步驟三。

平移時可根據需要在螺旋機下部做支撐，或使用管片運輸車做支撐，輔助螺旋輸送機向外移，直至螺旋輸送機完全移出盾構主機部分。

將手拉葫蘆懸掛到H架的吊耳上，將吊帶綁到固定節吊耳上；手拉葫蘆根據現場情況在連接橋上找吊點，并用吊帶固定住螺旋輸送機后端節；利用盾尾上焊接的吊點及盾殼內原有吊點，配合管片螺栓上的吊點，使用倒換手拉葫蘆的方法將螺旋輸送機向后平移，直至螺旋輸送機完全平放到內燃機車上，注意操作過程中不碰撞管片拼裝機；最后拆除內燃機車的吊裝門架。其螺旋輸送機放置示意圖如圖6所示。

圖6 螺旋輸送機放置示意圖

拆除內燃機車吊裝門架上半部分，吊至管片車上固定后運出洞外，用內燃機車把螺旋輸送機運輸至始發洞口，用吊車把螺旋輸送機吊出，其螺旋輸送機平放和運輸現場圖如圖7（a）、（b）所示。

圖7 螺旋輸送機平放和運輸現場圖

5 施工注意事項

（1）螺旋輸送機拆除之后，使用石棉墊和薄鋼板將螺旋輸送機分斷處的法蘭密封起來，以確保土倉壓力，防止地下水滲入隧道內，以免造成開挖面失穩和地面沉降。

（2）為避免長期停機造成地下水從盾尾密封處滲入隧道內，應加強盾尾油脂注入。

（3）螺旋輸送機分斷處的法蘭接口用石棉墊片封閉后，仍應密切監測土倉壓力，并加強地面監測，土壓值應稍低可稍小推進，應保持土壓。

（4）螺旋輸送機拆卸框架連接要穩固，連接螺栓一定要全數栓接，不能減少數量，以免影響拼接質量。

（5）吊裝時，吊鉤及螺旋輸送機下嚴禁站人，確保現場安全拆卸螺旋輸送機。

（6）為確保螺旋輸送機拔出過程施工的安全，必須在每個作業點之間設有便捷可靠的通訊設備。

（7）為了在狹小的隧道空間內安全有效地對螺旋機進行整體拆檢，需要搭建專用的作業平臺。還需要配備專用液壓泵站來實施轉動螺旋機，關閉螺旋機前閘門等操作。

6 結束語

隨著城市地鐵管網建設規模的不斷擴大，盾構施工工藝應用越來越普遍。土壓平衡盾構的組裝和拆卸是盾構施工中十分重要的工序，而土壓盾構螺旋機的拆除與運輸是盾構機拆除工序的關鍵性環節。盾構進出工作井時，卻常常碰到出洞口太小等問題，因此始發、接收是關鍵區段，也是施工重難點。

本文針對俄羅斯莫斯科地鐵施工中，因接收井極為狹小最小位置僅有7.3m，出口吊裝井口最大僅8.5m，且吊裝井內存在支撐體系，而螺旋機長度為15m，導致吊裝井無法滿足吊裝條件的問題，提出了土壓平衡盾構螺旋機拔出施工方法，首先在洞內拆卸螺旋輸送機，在此基礎上通過使用拆機架、H架以及管片拼裝機移動架及其連接三者的手拉葫蘆進行配合，并通過管片拼裝機和內燃機車的前后移動配合，將螺旋輸送機緩慢往外拉，使其從盾構機中拔出，再拆后配套限高設備，由始發井口吊裝螺旋機，最后在出洞井口分段拆除盾體，確保土壓螺旋運輸機被安全拔出。因此該工法在盾構安全、高效接收的同時可保證盾構分體拆除，有效提高地鐵盾構機的接收效率，縮短工期，降低施工成本。