盾構機整體快速空推過站施工技術研究與應用

摘 "要：該文依托廣州市軌道交通八號線北延段【施工6標】土建工程盾構機整體快速過站項目，在借鑒以往盾構機整體過站的基礎上，主要針對一種盾構整體快速過站裝置及施工方法的功能及適用性能進行系統研究。實施效果表明，采用盾構機整體快速空推過站施工技術，自主研發快速過站裝置整體結構安拆方便，使用簡單，大大節約人力和物力的投入，提高過站施工進度，有效節省盾構機與后配套的拆解及二次組裝調試工期，大大地降低施工成本，社會效益顯著，可為后續工程盾構機過站施工提供技術參考和借鑒。

關鍵詞：盾構機；整體過站；空推；地鐵車站；千斤頂

中圖分類號：U455.43 " " "文獻標志碼：A " " " " "文章編號：2095-2945（2023）20-0150-05

Abstract： This paper relies on the civil engineering shield machine overall fast station crossing project in the north extension section of Guangzhou Rail Transit Line 8， and draws lessons from the previous shield machine integral station crossing project. This paper mainly makes a systematic study on the function and applicable performance of a kind of shield integral fast crossing device and construction method. The implementation results show that by using the construction technology of shield machine， the whole structure of the fast station crossing device is easy to install and disassemble， the use is simple， the input of manpower and material resources is greatly saved， and the construction progress is improved. It can effectively save the disassembly and secondary assembly and commissioning period of the shield machine， greatly reduce the construction cost， achieve remarkable social benefits， and therefore provide technical reference for the follow-up shield machine cross-station construction.

Keywords： shield machine; integral passing station; air push; subway station; jack

在當前城市地鐵建設中，地鐵線路是由多個車站站點和區間隧道組成，即通常在相鄰兩個地鐵車站站點間設置一個盾構法施工區間隧道。實際施工過程中，地鐵車站一般是早于盾構機到達之前就施工完成，盾構機在上一個區間隧道掘進完成后繼續向下一個區間隧道掘進時，此時就需要將盾構機空推過站后再次始發掘進，因此盾構機需要頻繁吊入、吊出及拆卸組裝，二次調試等施工環節嚴重影響施工工期；同時，需要大量的人力物力及財力通入，增加了施工成本。目前，常采用的盾構過站方式主要可分為整體過站和分離過站2種。①整體過站，盾構機貫通后主盾體與臺車不分離進行空推過站，采用千斤頂、托架小車、卷揚機等設備進行盾構主體前移，后配套臺車采用鋪軌跟隨盾構主體前移過站。②分離過站，貫通后主盾體與臺車進行分離空推過站，采用千斤頂、托架小車和卷揚機等設備進行盾構主體前移，后配套臺車采用鋪軌利用電瓶車推動臺車前移過站。以上2種施工方法，整體過站較分離過站效率高，但在實際操作中，存在盾構機過站作業工序繁瑣、工作任務重、作業效率低等不足，嚴重影響整體施工進度。

1 "工程概況

廣州市軌道交通八號線北延段【施工6標】土建工程，主要工程內容包含聚龍站—平沙站區間工程、平沙站、平沙站—小坪站區間工程。平沙站全長231 m，標準段外包總寬20.1 m，開挖深度約17.6 m。車站類型為明挖地下二層島式車站，車站主體采用明挖順做法，過站底板坡度為2‰；盾構在該車站進行整體過站（圖1）。

2 "技術方案設計

以廣州市軌道交通八號線北延段【施工6標】土建工程項目為依托，根據盾構過站類型，施工工藝要求，主要針對一種盾構整體快速過站裝置及施工方法的功能及適用性能進行系統研究，研究技術方案主要是利用盾構自身推進系統結合盾構垂直頂升系統、盾構前移平推系統及盾構托架滑移裝置，通過盾構垂直頂升系統實現盾構頂升，通過盾構自身推進系統、盾構前移平推系統及盾構托架滑移裝置實現盾構機和托架平移，盾構平移、頂升循環直至實現快速空推過站。

1）利用盾構自身推進系統結合盾構垂直頂升系統實現盾體垂直頂升。

2）利用盾構自身推進系統結合盾構前移平推系統及盾構托架滑移裝置，實現盾構前移。

3）對盾構整體過站裝置布局進行設計，實現盾構機在常規車站空間及一定坡度頂推前進。

研究過程的主要內容如下。

1）盾構整體過站裝置布局的總體構造設計。現有盾構過站主要分整體過站與分離過站，分別采用不同的設備及施工方法進行過站，但都效率低、成本高。通過整體過站優化，提高過站效率。

2）盾構垂直頂升系統設計。盾構垂直頂升系統起到使盾體垂直方向脫離盾構托架的作用，由4個液壓千斤頂和4個盾體頂升受力牛腿組成；盾體頂升受力牛腿焊接在盾體前盾與中盾4個點位，千斤頂分別對應頂升裝置對中及調平安裝，液壓泵站利用盾構自帶液壓系統，液壓管路與盾構機液壓泵站相連接并安裝相關液壓閥組。

3）盾構前移平推系統設計。盾構前移平推系統起到使盾體在托架上前移平推的作用，由盾構機自帶其中2個主推千斤頂與液壓系統、2塊A型號管片、2個盾體平推受力牛腿裝置組成；2個平推受力牛腿分別焊接在托架導軌后端，與托架形成受力整體提供盾構前移反力；2塊A型號管片以串放方式放置在盾尾，形成盾構主推千斤頂與牛腿之間力的傳遞作用；通過盾構機管片拼裝模式進行2根主推千斤頂頂升操作。

4）盾構托架滑移裝置設計。盾構托架滑移裝置由4套滑移鋼板、2組鏈條及盾構前移平推系統中的千斤頂和平推受力牛腿組成；4套滑移鋼板一端焊接在盾體前盾與尾盾上，另一端與托架側邊H鋼接觸，2組鏈條連接在2根主推千斤頂與平推受力牛腿之間，在盾體前移與頂升完成后，通過回縮2根主推千斤頂使托架向前滑移，實現盾體在托架上再次前移空間要求。

本次設計研究，設計了一種盾構整體過站快速裝置，主要由托架（盾構接收、始發用的常規托架）、盾構垂直頂升系統、盾構前移平推系統及盾構托架滑移裝置組成。重點解決了以往過站復雜工期長等難題，實現了過站裝置結構簡單，工序方便，能極大提高盾構過站速度，大大節約工期和施工成本，并且也可在一定坡度的車站中實現安全快速過站。整體過站裝置如圖2、圖3所示。

3 "施工過程分析

3.1 "施工工藝流程

盾構機整體快速空推過站技術方案，主要包括盾構機過站前的準備工作、盾構機頂升系統安裝與工藝。具體詳見施工工藝流程圖如圖4所示。

3.2 "操作要點

3.2.1 "盾構機在托架上就位

盾構機掘進到端頭加固區域后，需調整盾構掘進參數（主要以小推力，低扭矩掘進），計算好刀盤掘進里程，掘進至刀盤面碰到連續墻時，盾構停機進行盾尾后3環管片雙液注漿，注漿完成后進行土倉逐級降壓觀察，降壓成功后將盾構機推出加固區進入車站，即將整個盾體推上接收架及盾尾推出洞門。如圖5、圖6所示。

3.2.2 "垂直頂升系統安裝

盾構垂直頂升系統由4個液壓千斤頂和4個盾體頂升受力牛腿組成；盾體頂升受力牛腿焊接在盾體前盾與中盾4個點位，千斤頂分別對應頂升裝置對中及調平安裝，如圖7、圖8所示，液壓泵站利用盾構自帶液壓系統，液壓管路與盾構機液壓泵站相連接并安裝相關液壓閥組。

3.2.3 "盾構前移平推系統安裝

盾構前移平推系統由盾構機自帶其中2個主推千斤頂與液壓系統、2塊A型號管片、2個盾體平推受力牛腿裝置組成，如圖9、圖10所示；2個平推受力牛腿分別焊接在托架導軌后端，與托架形成受力整體提供盾構前移反力；2塊A型號管片以串放方式放置在盾尾，形成盾構主推千斤頂與牛腿之間力的傳遞作用；通過盾構機管片拼裝模式進行2根主推千斤頂頂升操作。

3.2.4 "盾構托架滑移裝置安裝

盾構托架滑移裝置由4套滑移鋼板、2組鏈條及盾構前移平推系統中的千斤頂和平推受力牛腿組成；4套滑移鋼板一端焊接在盾體前盾與尾盾上，另一端與托架側邊H鋼接觸，2組鏈條連接在2根主推千斤頂與平推受力牛腿之間，在盾體前移與頂升完成后，通過回縮2根主推千斤頂使托架向前滑移，實現盾體在托架上再次前移空間要求。

3.2.5 "盾構機頂推平移

平推千斤頂啟動，往外伸頂，通過傳力構件和平推受力牛腿的反作用力，使盾體在托架上水平向前滑移，滑移距離約1 m。

3.2.6 "盾構機垂直頂升

頂升千斤頂啟動，往外伸頂，使盾體垂直上升脫離托架約5 cm，同時滑移板卡住托架，使托架隨之上升。

3.2.7 "盾構托架滑移

平推千斤頂回縮，通過連接件的帶動，結合托架滑移裝置中的鏈條、滑移鋼板及受力牛腿的作用使托架向前滑移對應長度距離。

3.2.8 "盾構機落架

回縮垂直頂升千斤頂，盾體垂直下降，托架也隨之下降，盾體重新放置到托架上。

3.2.9 "循環平移、頂升作業

重復3.2.5—3.2.8操作，直至完成盾構機整體空推過站。盾構機向前平移同時，盾構機牽引后配套臺車同步過站（圖11—圖12）。

3.3 "實施效果

項目2臺盾構機在平沙站中采用盾構機整體快速空推過站，過站速度快，采用盾構機自身主推千斤頂進行前移，充分利用千斤頂伸縮功能，提高了整個過站功效，節省過站機具、設備，利用盾構機的主推千斤頂及液壓系統，僅加裝托架滑移裝置，節省了外加平推千斤頂與泵站，取消了卷揚機及過站小車。安全性高，采用盾構自帶千斤頂及液壓系統穩定性好，整個過站未出現液壓爆管、泄壓等過站，安全穩定性好。盾構機整體過站，空推過程中盾構機主體與后配套未進行拆解，保障了盾構機各系統性能的完整性，為再次始發提供良好機況。

4 "結束語

廣州市軌道交通八號線北延段【施工6標】土建工程項目2臺盾構機在平沙站中采用盾構機整體快速空推過站，該過站技術采用盾構機自身主推千斤頂進行前移，整個千斤頂系統穩定，充分利用千斤頂伸縮功能，提高了整個過站功效，實際過站達到80 m/d；過站利用盾構機自帶主推千斤頂及液壓系統，及托架滑移裝置，節省了外加平推千斤頂與泵站，取消了卷揚機及過站小車；采用盾構自帶千斤頂及液壓系統穩定性好，整個過站未出現液壓爆管、泄壓等過站，安全穩定性好；整個盾構過站盾構機主體與后配套未進行拆解，有效節省了盾構機與后配套的拆解及二次組裝調試工期，保障了盾構機各系統的性能完整性，為再次始發提供良好機況。

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