盾構(gòu)機(jī)鋼板+導(dǎo)軌接收空推平移技術(shù)探討

趙志龍，朱英偉，周建偉，楊芳盛，徐 樁

（中建交通建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100042）

1 工程概況

長(zhǎng)春地鐵?2?號(hào)線?BT08?標(biāo)包括?2?站?1?區(qū)間，即世紀(jì)大街站、世紀(jì)大街站—東方廣場(chǎng)站區(qū)間、東方廣場(chǎng)站。區(qū)間左、右線均采用盾構(gòu)法施工，左、右線設(shè)計(jì)起迄點(diǎn)里程范圍均為?K39+17.862～K39+992.257，設(shè)計(jì)范圍內(nèi)左、右線長(zhǎng)度分別為?974.36??m?和?974.395??m。采用?2?臺(tái)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行隧道掘進(jìn)，從世紀(jì)大街站東端頭始發(fā)，自西向東掘進(jìn)，計(jì)劃到達(dá)東方廣場(chǎng)站西端頭后拆解吊出。

東方廣場(chǎng)站西側(cè)擴(kuò)大端處上方存在66??kV?架空高壓電線，此高壓線每排?4?根，上下共設(shè)置?3?排，距地面最近的高壓線距離為?13.5??m。圍擋內(nèi)設(shè)有?1?座高壓線塔，高壓線塔中心距離基坑南側(cè)鉆孔樁外邊為?17.5??m，高壓線已確定無法遷改。因此，該處不具備盾構(gòu)機(jī)拆解吊裝條件，需將盾構(gòu)機(jī)空推平移至隧道軌排井位置后將盾構(gòu)機(jī)吊出（圖?1）。

圖1 東方廣場(chǎng)接收端平面布置示意圖（單位：m）

2 接收技術(shù)分析

根據(jù)東方廣場(chǎng)接收端底板、側(cè)墻的尺寸以及盾構(gòu)機(jī)與車站的空間位置關(guān)系，計(jì)劃采用鋼板?+?導(dǎo)軌的形式進(jìn)行接收。井口第1段鋼板采用雙層鋼板，下層鋼板焊接固定于底板預(yù)埋件，上下?2?層鋼板可相對(duì)滑動(dòng)。盾構(gòu)機(jī)推上上層鋼板后，需將盾構(gòu)機(jī)前端連同上層鋼板向車站中心方向平移。平移完成后，盾構(gòu)機(jī)繼續(xù)向前空推約?26??m，行至車站軌排井位置進(jìn)行拆解、吊出。

2.1 擴(kuò)大端及正常段（空推段）車站設(shè)計(jì)變更

確定采用鋼板+導(dǎo)軌平移及空推施工方案后，提前對(duì)車站的尺寸尤其是正常段底板的標(biāo)高進(jìn)行了技術(shù)復(fù)核。車站正常段中板與底板間的原設(shè)計(jì)凈距為6??010??mm，盾構(gòu)機(jī)的外徑為?6??280??mm，不滿足盾構(gòu)機(jī)通過的空間要求，且盾構(gòu)機(jī)下緣與正常段底板面高差為720??mm，高差過大，盾構(gòu)機(jī)很難空推通過。在車站底板施工前與設(shè)計(jì)單位溝通、商討，最終變更設(shè)計(jì)方案：采用將空推段底板降低?700??mm?的方案，待盾構(gòu)機(jī)拆除完成后，再采用?C20?混凝土將站臺(tái)回填至設(shè)計(jì)標(biāo)高；同時(shí)，在盾構(gòu)機(jī)出洞前，根據(jù)盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)反算出擴(kuò)大端處地板標(biāo)高，在盾構(gòu)機(jī)出洞前對(duì)擴(kuò)大端的下沉段采用?C20?混凝土回填至該標(biāo)高（圖?2、圖?3）。

圖2 底板設(shè)計(jì)變更示意圖（單位：mm）

圖3 盾構(gòu)中線與回填面標(biāo)高示意圖（單位：mm）

2.2 接收鋼板及導(dǎo)軌設(shè)計(jì)

（1）為保證盾構(gòu)機(jī)出洞后能夠安全平穩(wěn)地空推和平移，本次設(shè)計(jì)采用鋼板+導(dǎo)軌的組合形式。由于受車站水平空間的影響，對(duì)第?1?段（出洞段）接收鋼板進(jìn)行了可平移設(shè)計(jì)，鋼板采用國標(biāo)?12??000??mm×2??500??mm×20??mm?或者大于?20??mm?厚度的鋼板，導(dǎo)軌選用?43??kg/m?鋼軌。

（2）根據(jù)空推距離要求，采用?3?段?12??m?長(zhǎng)國標(biāo)鋼板進(jìn)行鋪設(shè)，第?1?段為?2?塊鋼板疊加，下層鋼板通過焊接固定于事先做好的底板預(yù)埋件上，上層鋼板與下層鋼板疊合，2?層鋼板之間抹黃油潤(rùn)滑。第?2?段與第?3?段鋼板沿第?1?段鋼板平移之后的角度布置，并與底板上事先做好的預(yù)埋件焊接牢固。

（3）鋼板上鋪設(shè)導(dǎo)軌，導(dǎo)軌采用鋼軌形式，2?條鋼軌的中心距為?1??500??mm，對(duì)稱于盾構(gòu)機(jī)出洞實(shí)際中心線鋪設(shè)。采用焊接壓板對(duì)軌道進(jìn)行固定（壓板的一側(cè)焊接在鋼板上，另一側(cè)壓在軌道上），內(nèi)側(cè)壓板間距?300??mm，外側(cè)壓板間距?400??mm。軌道兩側(cè)加焊防翻轉(zhuǎn)“7”字立板，立板間距?500??mm，與焊接壓板間隔布置（圖?4）。

圖4 接收端鋼板鋪設(shè)示意圖（單位：mm）

（4）在底板澆筑前，每段鋼板位置設(shè)置?8～10?塊預(yù)埋件。覆蓋在底板上的鋼板需與預(yù)埋件焊接固定。

（5）為保證盾構(gòu)機(jī)推上第?1?塊鋼板后，前端能夠順利平移，要求保證?2?塊鋼板間平整，無雜物、凹凸、焊渣等，并預(yù)先在?2?層鋼板間涂抹黃油。資料顯示?2?塊鋼板在有潤(rùn)滑的情況下，靜摩擦系數(shù)在?0.1～0.12?之間。本工程取盾體的總重量為?300??t，靜摩擦系數(shù)取?0.12，則盾體在平移時(shí)所需的推力為?36??t，考慮到環(huán)境因素選用100??t?液壓千斤頂。

（6）為保證鋼板在?100??t?液壓千斤頂頂推受力位置的剛度，對(duì)該位置的鋼板設(shè)置加勁肋。

（7）為保證盾構(gòu)機(jī)能夠平穩(wěn)推上鋼軌，在出洞位置?2?根導(dǎo)軌以及同一塊鋼板上的?2?根鋼軌連接位置的前方鋼軌設(shè)置坡面，坡面的高度?50～100??mm，長(zhǎng)度?300??mm。

（8）為保證空推過程平順，在導(dǎo)軌軌面抹黃油進(jìn)行潤(rùn)滑。

2.3 洞門引軌設(shè)置

洞門環(huán)梁長(zhǎng)度?800??mm，盾構(gòu)機(jī)出洞門后還需要跨過?500～800??mm?的集水坑，盾構(gòu)機(jī)前盾重心靠前容易發(fā)生扎頭。為保證其出洞后不出現(xiàn)“扎頭”現(xiàn)象，需在洞門環(huán)梁設(shè)置引軌，引軌一般采用?43??kg/m軌制作，長(zhǎng)度在?300～400??mm?之間，高度根據(jù)洞門的大小和盾構(gòu)機(jī)外徑的關(guān)系以及洞門和盾構(gòu)機(jī)與設(shè)計(jì)軸線的偏差來確定。長(zhǎng)春地鐵?2?號(hào)線?BT08?標(biāo)世—東區(qū)間右線，在洞門澆筑與盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)偏差不計(jì)的情況下，洞門鋼環(huán)的半徑為?3??310??mm，盾構(gòu)機(jī)前端的半徑為?3??140??mm，則引軌的高度為?170??mm，2?條引軌與洞門圓心的夾角約為?60°（圖?5）。

圖5 引軌設(shè)計(jì)示意圖（單位：mm）

2.4 盾構(gòu)機(jī)出洞推上引軌

長(zhǎng)春地鐵?2?號(hào)線?BT08?標(biāo)右線盾構(gòu)機(jī)頂樁后，實(shí)測(cè)盾構(gòu)機(jī)前端姿態(tài)，水平?+11??mm，垂直?+26??mm，誤差在允許范圍內(nèi)。選用?170??mm?高引軌（43??kg/m鋼軌下焊鋼板），引軌長(zhǎng)度?400??mm，坡面長(zhǎng)度?200??mm。為確保刀盤進(jìn)入洞門環(huán)梁之后能夠繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，引軌擺放時(shí)，非坡面端緊貼洞門環(huán)梁外側(cè)（洞門簾布位置）。

盾構(gòu)機(jī)破樁出洞，下方破碎樁體和渣土清理完成后，將盾構(gòu)機(jī)推上引軌（圖?6）。

圖6 盾構(gòu)機(jī)出洞清理后推上引軌

2.5 盾構(gòu)機(jī)推上第1段鋼板后平移

盾構(gòu)機(jī)整體推上第?1?段鋼板后，切斷固定上層鋼板的擋塊，確保切口平整無阻力。在刀盤位置采用?100??t?液壓千斤頂頂推上層鋼板，推進(jìn)過程中觀察油壓、推力以及上層鋼板的變形情況。如推力突增或鋼板發(fā)生變形則停止頂推，檢查鋼板間是否有焊渣、凸起等障礙物影響頂進(jìn)，清除障礙后恢復(fù)頂進(jìn)，直至盾構(gòu)機(jī)前端向左平移?380??mm?停止。隨后，對(duì)上層鋼板與下層鋼板的搭接位置重新焊接固定。

2.6 盾構(gòu)機(jī)空推至軌排井位置拆解（圖7）

（1）盾構(gòu)機(jī)在第?1?段鋼板頂推到位并將鋼板焊接牢固后，將第?2?段和第?3?段鋼板沿第?1?段鋼板的走向鋪設(shè)固定于底板上，之后安裝和固定鋼軌。繼續(xù)拼裝管片并空推直至到達(dá)軌排井吊裝位置解體。

（2）空推時(shí)拼裝?1?塊?A?型管片提供反力，盾構(gòu)機(jī)下部?3?組千斤頂頂推管片向前行進(jìn)。

（3）推進(jìn)過程中，導(dǎo)軌抹黃油進(jìn)行潤(rùn)滑。

（4）勻速推進(jìn)，推進(jìn)速度不超過?100??mm/min。

（5）空推過程中，盾構(gòu)機(jī)兩側(cè)嚴(yán)禁站人。

圖7 盾構(gòu)機(jī)空推至軌排井位置

3 結(jié)束語

實(shí)踐證明，采用鋼板+導(dǎo)軌進(jìn)行接收、平移和空推技術(shù)克服了盾構(gòu)接收端由于客觀條件限制不能直接吊裝的難題，有效地降低了施工成本，且施工效率高、安全、穩(wěn)定。在今后的盾構(gòu)隧道施工中，盾構(gòu)機(jī)的始發(fā)和接收還會(huì)受到各種場(chǎng)地條件和客觀因素的制約，在不影響施工質(zhì)量的前提下，始發(fā)和接收需要結(jié)合實(shí)際施工條件進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新。

[1]施仲衡.地下鐵道設(shè)計(jì)與施工[M].陜西西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1997.

[2]田海波.復(fù)雜條件下盾構(gòu)接收綜合技術(shù)研究[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2017，54（1）.

[3]劉建國.深圳地鐵盾構(gòu)隧道施工技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)[J].隧道建設(shè)，2012，32（1）.

[4]崔青玉，陳壽根，李茂文.盾構(gòu)機(jī)下落平移施工設(shè)計(jì)研究[J].四川建筑，2011，31（2）.

[5]趙洪巖，趙俊蘭.淺析復(fù)雜場(chǎng)地盾構(gòu)機(jī)井下平移吊裝施工技術(shù)[J].北方工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，27（1）.

[6]鐘志全.無吊裝條件下的盾構(gòu)機(jī)平移過站[J].建筑機(jī)械化，2009，30（12）.