淺談地鐵盾構法施工中盾構機轉接始發技術

摘要：盾構法是地鐵隧道施工中一種常見的方法，盾構機轉接始發技術是地鐵盾構法施工中影響施工質量、施工安全以及施工質量的重要環節。文章通過廣東地鐵七號線文光至珠光站的施工實踐，在了解施工工程及設備概況的前提下，探究了盾構機轉接始發技術中準備工作、設備配套、管線連接、始發掘進等技術環節。

關鍵詞：地鐵盾構法；盾構機；轉接始發；管線連接；始發掘進

中圖分類號：U455 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）15-0097-02

1 工程及設備概況

1.1 工程情況

文光至珠光站為地下兩層島式車站，出文光站沿沙河西路行進在YDK3+500左右側穿麗源C兩座（砼7）、B座（砼2～4）兩座建筑，在YDK3+760左右下穿大沙河轉至龍珠大道抵達珠光站。工程隧道主要在城市交通主干道下方敷設，加上要穿越大沙河，明挖法和暗挖法的施工方案均不能解決隧道區間的工程地質和水文地質的難題。綜合考慮，采用盾構法進行隧道施工。盾構機從YDK3+560左右始發井始發至珠光站南段吊出井。工程分為左右兩條線，右線包括16.052m長的短鏈總長896.364m、左線長包括40.617m的短鏈共長804.049m。線路整體呈“V”形坡，先以25.000‰和4.567‰的坡度下坡穿大沙河，過大沙河處，最小覆土厚度為7.3m，后以25.000‰的坡度上坡。工程的難點是在隧道施工兩次穿越大沙河采取盾構法盾構機轉接始發技術的應用。

1.2 設備概況（以海瑞克牌為例）

海瑞克牌盾構機開口率小、進渣口少，刀盤的剛度較高，在硬巖中施工不會出現磨損、變形。這種特性符合文光站到珠光站區間內“上軟下硬”的地質特點。海瑞克牌盾構機設計的開挖直徑適中，前盾、中盾、后盾直徑不相同，有效地防止了盾殼與圍巖的摩擦現象。盾構機的填充質量較高，避免了施工過程中“噴涌”的發生。相比于同類產品海瑞克牌盾構機換刀頻次較低，大約掘進40～50環才需要換一次刀盤。海瑞克牌盾構機一般安裝4道特質加厚型盾尾密封刷，盾尾刷的使用壽命長，施工的密封效果較好。此外，海瑞克牌盾構機的施工效率較高、壓力、溫度等儀表配備齊全、帶壓進倉效率高、配電系統低壓柜散熱較好、螺旋輸送機的扭距較大，卡機的幾率較低。

2 盾構機轉接始發技術探討

2.1 盾構機轉接始發技術的準備工作情況

盾構機轉接始發技術的準備工作包括始發顯現和參數的設置、施工場地周邊環境核查檢測、隧道施工場地的布置、始發端頭的土地加固、盾構機的調試等。考慮到文光至珠光站施工區間的水文地質的實際，盾構始發采取直線的線型，選取始發洞門中心點為左線和右線的坐標、始發井東端距始發洞門中心點的標高以及6環負環、-6環拼裝點等參數，擬合隧道的轉接始發線路。施工場地周邊環境核查檢測的內容包括始發隧道范圍內的所有地下管線、地面建筑物、地質水文情況以及轉接始發端前300m步驟的檢測點的初始值。隧道施工場地的布置的內容是隧道施工場地的圍蔽、消防通道和消防設備的布置、施工臨時供電系統的建立、隧道施工場地的排水、供水、污水防止等設備建立等等。始發端頭的土地加固是結合施工區間的水文地質特征，對始發井的東端10m范圍內用素連續墻持續加固。盾構機的調試是在進行轉接始發錢對盾構機的刀盤的正反轉、螺旋機的伸縮轉動、管片拼裝機的正反軸向移動等性能進行全面檢測。

2.2 盾構機轉接始發技術的設備結構配套

盾構機轉接始發技術的設備機構配套指的是配合盾構機完成地鐵隧道盾構的其他設備。主要包括外置液壓推進系統（由一個液壓站和兩個額定推力為75噸的液壓千斤頂構成）、一臺額定牽引力為5噸，兩個額定牽引力為3噸的卷揚機、額定拉力為1.5噸、3噸、5噸、10噸不等的手動葫蘆12臺、電焊機2臺、管模4臺、空壓機1臺、混泥土攪拌機2臺、隧道軸流通風機2臺、管片車8臺、運渣車、運漿車若干等等。這些設備完成盾構始發端頭素連續墻加固、洞門鑿除、混泥土始發托架澆筑、安裝、分體管路連接、反力架安裝、洞門密封、負環管片安裝、盾構掘進、管片拼裝、盾尾注漿的全過程。

2.3 盾構機轉接始發技術的轉接管線連接

盾構機轉接始發技術的轉接管線連接由始發臺定位、洞門防水設施安裝、導軌的調整、安裝以及負環管片安裝構成。通過把反力架用175H型焊接支撐于車站結構的預埋鋼板上，在兩根支柱底部架設鋼板墊底，始發臺四周用膨脹螺栓固定。洞門防水設施的安裝要保證雙頭螺桿的牢固，用薄螺母將簾布橡膠板和圓環壓板固定。為了保證盾構機始發時刀盤損傷洞門的防水設施，要在簾布橡膠布的側面和邊刀上涂抹黃油。根據始發井的尺寸在軌道經過反力架時候在負環管片內鋪設一定長度的H型鋼軌枕。保持導軌進掌子面與洞門掌子面一定的距離，保證盾構機的刀盤不損害導軌，導軌的材料要使用43kg/m的鋼材。使用錯縫拼裝的方法進行負環管片的連接，封頂塊的向左偏移18度定為-6環管片封頂塊位置。將高為60mm的槽鋼材質的支撐墊點焊在距離近油缸端的盾殼上。在盾殼上焊接吊耳，并用倒鏈固定完成相鄰管片的連接。

2.4 盾構機轉接始發技術轉接始發掘進

盾構機轉接沙發技術的轉接始發掘進的內容是掘進與注漿的開始時間、始發階段的技術參數、始發階段的注漿的參數。轉接始發掘進的開始時間一般為盾構機的刀盤歷程為YDK3+590左右時，注漿的開始時間一般為盾構機的刀盤歷程為YDK3+599左右，總注漿為11.8m3。始發區間從上到下通過的地層分別是強分化帶和中分化帶，主要采用氣壓模式進行轉接始發掘進。掘進時的土倉氣壓不小于1.3bar，掘進的總推力不大于1200噸。在掘進是要加強區間內渣土改良、控制出渣力。掘進時泡沫劑用量在38～40L之間，出渣量控制在55m3。盾構機在始發臺上時，禁止進行盾構的姿態調整；盾構機的盾尾離開始發臺之后，每環姿態的調整量控制在6mm之內。在盾構推進至防滑擋塊處時，及時割除防滑擋塊，以免損壞簾布相交班。注漿的漿液采用水泥砂漿，注漿時要關注洞門的密封裝置的變形程度，避免漏漿現象的發生。

3 質量保證要求

始發階段工序繁多，除了避免不同工序混合之外，還要保證地鐵盾構法的施工效果。避免發生以下情況：其一，始發端頭加固體效果不好或者加固的方法、范圍不當以及盾構機推進不及時會造成隧道始發時或到達時坍塌；其二，始發時，盾構機會出現叩頭或者扭轉始發的情況，推進時盾構機抵達掌子面或剛脫離加固區時也會發生上述情況。通常是因為盾構機的始發姿態不夠低，接收架以及導軌安裝不當導致。其三，由于曲線始發的方位角不對、反力架提供的支撐力不足、盾構機自身測量系統出錯或者初始測量數據輸入不對導致的始發偏移。其四，由于管片姿態不當、密封油脂涂抹不均勻以及管片本身的外弧面接縫處理不當導致的盾構機盾尾泄露。其五，盾構機接觸掌子面是推力、轉速、速度過高導致的刀盤的刀具損壞，也會使始發掘進的質量得不到保障。其六，洞門的密封效果是盾構機轉接始發技術的硬性標準之一。洞門密封性受到注漿的配比、底部壓板的性狀、盾尾與中體的緊密性等因素的影響。其七，始發開始階段如果不能較快建立適合盾構機工作的工作環境，不能嚴格檢查始發出土量及土壓的變化狀況，則會導致地面發生較大沉降。地鐵盾構法要求施工的隧道的土地沉降值不能過大。

4 結語

采取盾構法的施工手段建造文光至珠光區間內的地鐵隧道，積累了盾構機轉接始發技術一些實踐的經驗。工程兩次穿越大沙河，施工范圍的水文地質環境決定了施工始發井的位置，隧道的深度以及始發掘進的時間、注漿的配比等。工程的質量控制點較多，給工程保質按期完成提出了挑戰。

參考文獻

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作者簡介：賀奇峰（1980—），供職于中國水利水電第十三工程局有限公司，研究方向：設備物資管理。

（責任編輯：文 森）