大轉接始發盾構施工技術在地鐵建設中的應用

李 虎

（中鐵十九局集團軌道交通工程有限公司，北京 101399）

1 工程概述

長春地鐵1 號線自由大路站—南湖大路站區間，設計范圍K21+21.653—K22+234.017，區間始于自由大路，終于南湖大路，隧道覆土14～23 m。區間采用盾構法和礦山法施工，其中盾構法施工范圍K21+083.858—K22+159.700，區間在K21+658.000 處各設置一個聯絡通道。在靠近自由大路站K21+72.085 處設置1 號臨時豎井及橫通道，在靠近南湖大路站K22+185.000 處設置2 號區間臨時豎井及橫通道，前者為盾構機提供接收、平移吊出條件，后者為盾構機提供吊入、平移始發條件。

2 盾構機大轉接始發工程難點及對策分析

2.1 難點分析

正線暗挖隧道南北走向，橫通道東西走向水平垂直插入正線暗挖隧道，將正線暗挖隧道分為兩段，南段標準正線隧道長約44 m，北段擴大正線隧道長20 m，且必須利用橫通道完成盾構施工中的出土運料工作，而盾構機的總長約為80 m，因此盾構機無法實現整體始發。為解決這一問題，施工單位決定采用大轉接施工方法，完成盾構機的始發工作。盾構機大轉接施工難度大，施工效率低，施工成本較高。

2.2 處理措施

（1）將盾構機分割成3 部分擺放，第一部分由盾構機主機、改裝連接橋、改造皮帶機和臨時臺車組成，擺放在北段20 m 正線擴大隧道；第二部分由1、2、3、4 號臺車組成，擺放在南段44 m正線標準隧道內；第三部分由5、6、7、8 號臺車組成，擺放在另一條44 m 正線標準隧道內。

（2）將左右線標準正線隧道內的臺車進行連接，所需連接管路長約為60 m，最后將大轉接施工所需要的全部管路連接成一體后，將第一部分和第二部分盾構機利用上述連接成一體的加長管路進行連接，并將連成一體的管路盤卷放好，在推進過程中逐漸將盤卷的管路放開，直至整個隧道的長度達到盾構機整機長度，完成盾構機大轉接始發工作。

3 盾構機大轉接始發施工準備

3.1 大轉接施工改造設備安裝

大轉接施工需對連接橋、皮帶機和管片吊裝機進行改造安裝，這些設備改造后長度相對縮短。改造后連接橋長度定為11 m，改造后的管片吊裝機可完成在連接橋11 m 范圍內的管片吊裝工作。同時需要設計1 臺臨時臺車，用來支撐螺旋輸送機、管片吊裝機、連接橋架和皮帶機（圖1）。改造連接橋和臨時臺車安裝完成后，安裝改造皮帶機和管片吊裝機，由于皮帶機較短，需要將皮帶機電機安裝在臨時臺車上。管片吊裝機改造后的運距變短，僅能完成半環管片的吊裝工作，因此每環管片需要分兩次才能完成運輸工作。

圖1 改造后的連接橋和臨時臺車位置

3.2 大轉接施工管路連接

受結構條件限制，整個盾構機被分成3 部分擺放在暗挖隧道內，要將這3 部分連接需要大量的管線。南段兩條隧道內的臺車連接大約需要60 m 的管線，而南北兩段盾構機與車架的連接需要約120 m 的管路，且需將管路盤卷在管路支架上。

3.3 地面準備工作

（1）在盾構推進施工前，按常規進行施工用電、用水、通風、排水、照明等設施的安裝工作。

（2）施工材料、設備、機具備齊，以滿足本階段施工要求，管片、連結件等準備有足夠的余量。

（3）井上、井下建立測量控制網，并經復核、認可。

（4）車架安置到位，電纜、管路等接至井下。

3.4 井下準備工作

（1）洞門的密封裝置安裝。由于結構洞圈直徑大于盾構外徑，因此它們之間存有一定的間隙，為了防止盾構始發時及施工期間土體從間隙中流失，在洞圈周圍安裝由橡膠簾布帶、環板、鉸鏈板、弧型插板等組成的密封裝置，并設置注漿孔，以備洞圈注漿[1]。

（2）洞內臨時設施的安裝與搭設。安裝需要分兩個階段考慮，即大轉接始發階段和正常掘進階段。這些臨時設施搭設的主要目的是為了完成橫通道內的運輸，橫通道直角轉入正線暗挖隧道內的運輸，以及正線隧道內的運輸工作。盾構機完成右線施工后，在對左線進行施工時，需將橫通道內的臨時設施拆除。

3.5 盾構始發洞門地基加固處理

為了確保盾構進出洞施工的安全和更好地保護附近的建筑物，盾構進出洞段洞門處需要進行土體加固，采用深孔注漿加固的方式，對洞門處的土體進行加固，加固范圍為隧道上、下、左、右各3 m，長度為12 m。

4 盾構大轉接始發施工技術分析

4.1 洞門噴射混凝土處理

盾構調試完成后，在確保盾構運轉狀態良好的情況下開始掘進。洞門處的初支格珊采用纖維鋼架設，盾構始發時，無需鑿除洞門，由盾構機直接破門掘進。

4.2 盾構大轉接始發

當盾構安裝、調試結束并一切正常后進入始發狀態，刀盤鼻尖距初支10 cm 時開始旋轉刀盤，旋轉速度不超過0.5 r/min，推進速度控制在1 cm/min 之內。為避免刀盤上的刀頭損壞洞口密封裝置，在刀頭和密封裝置上涂抹黃油。盾尾鋼刷中必需充滿盾尾油脂。當盾尾脫出工作井壁后，調整洞圈止水裝置中的弧型板，并與洞門特殊環管片焊接成一體，以防止造成地面塌落。

隨著不斷掘進，前段盾構機與后方臺車的距離越來越遠，所需要的連接管路越來越長。為此，將大轉接施工所需要的管路全部連接好，并設計一個可以盤卷120 m 管線的卷盤，每推進3 環，利用手拉葫蘆等設備從卷盤上釋放3 環管片長度的管線，直至大轉接始發完成。施工過程中需專人看管并完成管路的懸掛工作。

4.3 大轉接施工停機位置的確定

大轉接施工停機位置的決定因素是橫通道以北正線隧道的長度是否大于盾構機總長，本工程所選盾構機總長為80 m，始發時橫通道以北正線隧道長度為20 m，因此最少要掘進60 m。據此決定掘進完成50 環后作為盾構機的停機位置。

4.4 盾構二次連接和調試

盾構機完成大轉接始發后，需要對盾構機進行二次組裝連接。此時需要做的工作是：將大轉接始發時的加長連接管路拆除，并將臨時臺車、改造連接橋、皮帶機及管片吊裝機拆除，回復連接橋和管片吊裝機原貌，然后將后方臺車平移運輸到橫通道以北正線隧道內，最后將這些設備進行二次組裝連接，連接完成后，對盾構機進行二次調試，調試完成后即可繼續掘進。

5 地鐵盾構大轉接始發施工質量管控

在地鐵隧道工程施工過程中，盾構機大轉接始發技術的施工難度大，施工工序繁瑣，存在著多處交叉施工的情況，因此，要重點關注盾構機始發技術的施工質量。

（1）落實始發端頭加固工作，從整個工程的實際情況出發，科學規劃加固施工的范圍和方法，防止施工過程中出現意外事故。

（2）高效管控盾構機的始發狀態，將接收架和導軌安裝好，如果安裝質量不過關，就會導致扣頭或者是扭轉始發問題，給其施工質量造成嚴重的負面影響。

（3）將密封油脂涂抹均勻，科學調整管片，控制盾構機盾尾泄漏問題。

（4）控制盾構機推力和轉速要以施工標準和設計要求為基礎，如果推力和轉速過大會損壞刀具，給掘進施工帶來嚴重威脅。

（5）盾構始發施工前要處理好施工場地，嚴格管理土壓變化和始發出土量，確保整個工程順利施工。

6 結語

在地鐵隧道工程施工過程中使用大盾構機轉接始發技術，使施工安全和施工質量發生了巨大改變，將意外事故的發生率降到最低。地鐵施工企業要將盾構機轉接始發技術研究放在核心位置，深入探究該技術使用過程中的問題，采取相應措施進行處理，使施工安全、施工質量和施工進度滿足工程要求，提升施工企業的經濟收益和社會效益。