高寒地區盾構機在車站內掉頭施工技術

馮 輝

中國電建集團鐵路建設有限公司，黑龍江哈爾濱 150076

1 施工籌劃

盾構機從工人文化宮站左線下井，掘進博工區間左線，因博物館站已完成封頂，到達博物館站后盾構機主機與后配套臺車各線路斷開，盾構機主機洞內拆解后各部件存放在博物館站右線擴大端處，待盾構機后配套臺車過站完成后，再利用電瓶車將盾構機主機零部件從左線運輸至工人文化宮站井口，下井組裝、調試后進行右線的掘進。

圖1 吊具安裝平面示意圖

2 盾構洞內解體

2.1 盾構機破洞，隧道貫通

盾構機到達博物館站車站前60m左右時，需對盾構機姿態進行測量復核，盾構機豎直方向趨勢控制在+0.6～+1mm/m范圍內，使盾構機到達博物館站時刀盤中心比線路中心高30～50mm，防止盾構機磕頭；機器到達博物館站前6m時，盾構機掘進速度應控制在20mm/min以下。

在隧道貫通前10環時，都要進行人工姿態測量，將人工測量姿態值與自動測量系統測量結果相比較，確保盾構機出洞時垂直姿態在+20～+30mm范圍內，保證盾構機順利接收，當盾構機刀盤缺口推出簾幕板時停止掘進。

2.2 盾體洞內拆機方案

2.2.1 準備工作

（1）如圖1、圖2所示在車站盾構井內安裝盾構機拆解工裝，型鋼采用I45B工字鋼，吊點均采用25t電動葫蘆。

（2）起吊高度為盾體上方2.5m，電動葫蘆與刀盤或盾體之間通過25t卸扣連接。

圖2 吊具安裝剖面示意圖

（3）車站盾構井底部鋪設20mm厚鋼板。

2.2.2 螺旋輸送機拆解

（1）破洞門后，繼續掘進，待前盾出洞約500mm（前盾距離后端封堵墻500mm）后停止推進。

（2）使用葫蘆將二級螺旋機固定。

（3）拆除連接橋上皮帶機架子，拆除二級螺旋機上鎖具螺旋扣及一級螺旋之間的連接螺栓。

（4）將二級螺旋機下放至電瓶車上，運出洞外。

（5）拆除連接橋上干涉橫梁，拆除拼裝機支撐橫梁，拆除螺旋輸送機驅動液壓管路、泡沫膨潤土管路，拆卸螺旋輸送機附近的干涉管路及線路。

（6）在H架上焊接吊耳，固定一級螺旋機前端。

（7）新制拆機門架，并將拆機門架下部焊接至電瓶車上，將門架上部通過葫蘆固定螺旋機后部。

（8）拆卸固定裝置上的連接銷軸。

（9）通過電瓶車及葫蘆的配合，緩慢抽出螺旋機，可通過拼裝機進行輔助吊運。

（10）將一級螺旋機下放至電瓶車上，運出洞外。

2.2.3 刀盤分塊拆解橫移

破洞門后，盾構機到達擴大洞室，由于刀盤拆解后需要原地返回，為了便于刀盤拆解和運輸，刀盤設計為“4+1”分塊形式。刀盤具體拆解流程見圖3。

圖3 刀盤具體拆解流程

刀盤拆解具體步驟如下：

（1）拆解刀盤之前，用專用工具拆除刀盤上回轉接頭及相關管路等需要拆卸的零部件，拆除之后對裸露管路以及接觸面進行保護。泡沫噴嘴、磨損檢測器、超挖油缸等零部件可不拆除，需做保護；

（2）刀盤旋轉至邊塊1與邊塊2，邊塊3與邊塊4對稱位置，用槽鋼或工字鋼固定刀盤，固定位置在邊塊3和邊塊4上，用高壓清洗機清洗刀盤，除去刀盤表面巖碴等殘留物；

（3）刨除各個邊塊刀盤吊裝吊耳位置耐磨板，鉚焊各個邊塊以及中間塊的吊裝吊耳，吊耳焊后需要保溫，緩慢冷卻12h，才能起吊；

（4）用電動葫蘆A和電動葫蘆B同時吊住邊塊1。然后用氣刨按邊塊1分塊線分割出邊塊1，刨除過程中嚴格控制邊塊1的吊裝位置，禁止邊塊1在刨除過程中晃動。邊塊1刨除之后，用電動葫蘆A和電動葫蘆B吊下邊塊1，接著用電動葫蘆E和電動葫蘆F橫移至另外一側，完成邊塊1的拆解；

（5）按步驟4內容，拆解刀盤邊塊2；

（6）用電動葫蘆A和電動葫蘆B同時吊住中間塊，接著用液壓扳手拆除主驅動與刀盤的連接螺栓，拆除過程中，嚴格控制中間塊的吊裝穩定性，禁止中間塊晃動。螺栓拆除之后，用氣刨按中間塊分塊線，分割出中間塊，接著用電動葫蘆A和電動葫蘆B吊下中間塊，然后用電動葫蘆E和電動葫蘆F橫移至另外一側，完成中間塊的拆解；

（7）按步驟4的內容，依次拆解邊塊3和邊塊4，刀盤拆解完成；

（8）整理現場工具和材料，完成刀盤拆除工作，繼續進行下一部件的拆解。

2.2.4 前盾分塊拆解橫移和主驅動拆解橫移

（1）安設接收架，通過推進油缸往前空推2環，即中盾距離后端封堵墻1400mm，空推一環拼裝一環管片，同時進行同步注漿作業。

（2）將主驅動齒輪油、減速機齒輪油、減速機冷卻水、電機冷卻水排放干凈。

（3）拆除主驅動電纜、油脂潤滑管路、冷卻水管路等各連接管線。

（4）依次拆除主驅動電機、減速機并運送到洞外妥善存放；注意在拆除電機、減速機的時候注意各連接端口清潔，并用蓋板封好，防止雜物進入。

（5）拆解人艙與前盾連接螺栓，并將人艙固定在中盾上。（6）拆解前盾與中盾連接螺栓，并使用4個100t千斤頂使前中盾分離。

（7）使用電動葫蘆A和B拆除前盾分塊1并進行橫移，拆解前盾分塊1前需在前盾分塊2、3外側增加支撐。（8）使用固定吊點5和6拆解前盾分塊2、前盾分塊4并進行橫移。（9）使用電動葫蘆A和B拆解主驅動和前盾分塊3并進行橫移。

2.2.5 空推停止

通過推進油缸往前空推2環，即中盾距離后端封堵墻4400mm，此時為盾構機最終停止推進狀態，空推一環拼裝一環管片，同時進行同步注漿作業。

2.2.6 后配套拆解

（1）拆除連接橋及1～6號拖車頂部的皮帶輸送機、通風管、風機、風筒起吊架并通過電瓶車運到至隧道外。

（2）拆除連接橋及1～6號拖車拉桿、連接銷，拆除各拖車之間水、氣、液壓等管路，并對接頭做好保護措施。

（3）將電瓶車底板送至六號拖車框架中間位置，用4個20t千斤頂將拖車頂起，將H型鋼放到電瓶車底板合適位置，緩緩卸下千斤頂，將拖車平穩的降置于電瓶車底板上，如下圖所示，將其運至隧道外。

（4）按照上述方法依次將五號拖車、四號拖車、三號拖車、二號拖車、一號拖車運送至隧道外?？筛鶕娖寇嚲幗M、運載能力及各后配套拖車重量，合理安排每次運輸拖車的數量。

（5）拆除連接橋和主機之間的所有管線固定，拆下連接橋與拼裝機連接的拖拉油缸銷軸。

（6）安裝連接橋工裝。

2.2.7 管片拼裝機和人艙拆解

管片拼裝機拆解。（1）管片拼裝機在拆機前須旋轉180°，使其抓取頭在12點位置處，并將其固定。（2）拆除工作平臺、管路支架（包括內部拖鏈油管等）以及拼裝機大吊耳。（3）安裝拆機支架并拆除管片拼裝機。

注意事項：① 管片拼裝機總重為24t，吊裝過程中確保安全；② 拆除前須將軌道鋪設至所需位置；③ 拆除前須將管片機拆機支架安裝好，并將拼裝機固定牢固；④ 拆除前須在管片上懸掛手拉葫蘆對管片機進行預拉緊，以方便拆除螺栓。（4）拆除螺栓及預拉緊葫蘆，并運輸管片拼裝機至隧道外。人艙拆解。將人艙起吊通過手拉葫蘆起吊放置在平板車上運出洞外。

2.2.8 中盾拆解

（1）拆除中盾內樓梯平臺（需在中盾內增加臨時吊點），拆除平臺時注意保護平臺上的各電氣液壓元器件，以防損傷。

（2）拆除H架并運輸，拆除時需在H架上增加吊耳。

（3）拆解中盾前需要做個中盾上邊塊（中盾分塊1）的鋼支撐，將中盾上邊塊與左右相鄰邊塊間螺栓拆除，拆運上邊塊，拆除上邊塊前需在中盾分塊3、4外側增加支撐，然后依次拆除其它中盾分塊。

2.2.9 前盾、主驅動及刀盤吊運

（1）將前盾分塊吊運出洞。

（2）將主驅動吊運出洞。

（3）將刀盤分塊吊運出洞。

2.2.10 盾尾拆解

將盾尾延擴大端端頭邊緣使用火焰切割割除并運輸到隧洞外。

3 安全保障措施

3.1 施工機械安全控制措施

（1）對投入本工程施工的機電設備和施工設施進行全面的安全檢查，未經有關安全部門驗收的設備和設施不準使用。

（2）加強現場洞內外用電管理、照明、高壓電力線路的架設順直、標準，保證絕緣良好。各種施工機械和電氣設備均設置漏電保護器，確保用電安全。

（3）各種吊運機具設備正式使用前必須組織試吊、試運行。吊裝作業中嚴禁超載。起重作業人員要嚴格執行《起重作業安全操作規程》，確保施工作業人員的安全。

3.2 施工安全技術措施

（1）施工場地采取全封閉模式，嚴格限制非施工生產人員進入場地。

（2）按照防火防爆的有關規定設置油庫等臨時性構筑物，臨時設施區要按規定配足消防器材，所有施工人員要熟悉并掌握消防設備的性能和使用方法。

（3）施工場地的油脂庫、料庫、變電站、門吊及其他高大建筑，設置防雷設施，防止雷擊。

（4）洞門鑿除施工腳手架嚴格按建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范JGJ 130—2001進行。

（6）施工用電必須符合JGJ 46—2005標準。

（7）始發期間工序繁多，施工時盡量避免不同施工工序在施工場地上產生相互干涉。施工人員注意防止滑倒摔跌，施工過程中做好自防、互防與協防。

（8）反力架、洞門防水裝置、洞門鑿除均可能會在高空作業，作業人員應佩戴安全帶。

（9）始發架、反力架安裝過程中進行吊裝時，必須由專人進行指揮，施工人員相互協調作業，臨時固定必須牢固可靠。

（10）管片安裝進行時，非操作人員不得進入管片安裝區域，管片安裝人員也不得站立在管片安裝機上，管片安裝機操作司機在操作過程中隨時關注管片安裝區域內人員情況。

（11）加強施工監控量測，特別是對隧道施工影響范圍內的地表建筑物、地中埋設管線等涉及居民生活和安全的構筑物，制訂專門的監控量測方案，實行專人負責，及時反饋監測信息，調整施工方法，確保地表構筑物的安全。