鋼軌法盾構(gòu)機(jī)過站施工技術(shù)

李功義 劉志斌 姜 濤

（中鐵十一局集團(tuán)城市軌道工程有限公司，武漢 430000）

目前，軌道交通發(fā)展日新月異，盾構(gòu)法施工建設(shè)地鐵隧道有著安全、高效、成型質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在城市軌道交通建設(shè)中[1]。地鐵站點(diǎn)分布密集，導(dǎo)致各站點(diǎn)之間的隧道區(qū)間變短，盾構(gòu)機(jī)完成隧道施工后往往需要過站進(jìn)行二次始發(fā)。普通過站法就是將盾構(gòu)解體然后吊出再下井、組裝、調(diào)試、再次始發(fā)，這樣不僅成本高、時(shí)間長、而且增加了吊裝風(fēng)險(xiǎn)[2]。研究新型盾構(gòu)過站法就顯得尤為重要。

采用盾構(gòu)機(jī)自進(jìn)過站小車法過站，可以快速實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)過站，但需要針對(duì)不同盾構(gòu)機(jī)定制小車，成本較高[3]。采用外置推進(jìn)式盾構(gòu)機(jī)過站施工技術(shù)，則需要定制盾體移動(dòng)的滑輪且對(duì)滑道質(zhì)量要求較高[4]。鋼軌法過站采用普通鋼軌和外置泵站實(shí)現(xiàn)盾體整體過站，與其他方法相比，具有成本低、操作方便等特點(diǎn)。

1 工程概況

鄭州市軌道交通5號(hào)線工程某標(biāo)段包含3個(gè)地下車站、4個(gè)地下盾構(gòu)區(qū)間，分別為淮河路站、中原路站、建設(shè)西路站；淮河路站—隴海西路站區(qū)間、隴海西路站—中原路站區(qū)間、中原路站—建設(shè)西路站區(qū)間、建設(shè)西路站—西站街站區(qū)間。本標(biāo)段采用2臺(tái)鐵建重工土壓平衡型盾構(gòu)機(jī)施工，管片外徑為6.2m。中原路車站主體結(jié)構(gòu)南端頭井左、右線未設(shè)盾構(gòu)吊裝孔，因此盾構(gòu)將在封閉的車站內(nèi)采用鋼軌法過站。其接收井尺寸為：長13.5m，寬26.4m，凈高7.9m。標(biāo)準(zhǔn)端與端頭井底板落差0.65m，過站區(qū)域長度約300m，寬22.7m，凈高7.3m。盾構(gòu)到達(dá)前，車站主體施工已基本完成，預(yù)留洞口可以滿足下托架、小型機(jī)具和材料要求。

2 鋼軌法盾構(gòu)機(jī)過站施工技術(shù)簡介

盾構(gòu)機(jī)需要沿導(dǎo)軌上鋼托架，推進(jìn)油缸向前推進(jìn)，完成最后一環(huán)的管片拼裝。盾構(gòu)機(jī)在站內(nèi)平移時(shí)將盾體到達(dá)預(yù)定位置后，將其與后配套臺(tái)車斷開。盾體到達(dá)接收托架后同托架焊接為一個(gè)整體，采用2臺(tái)100t、行程2m的千斤頂將盾體與拖架的整體在2根長度為16m的軌道上移動(dòng)。當(dāng)整體平移至軌道的末端時(shí)，采用4臺(tái)100t千斤頂將盾構(gòu)機(jī)頂升，然后移動(dòng)2根軌道進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，往復(fù)循環(huán)直至盾體平移至預(yù)定位置將盾體固定，然后將后配套拖車沿著軌道用卷揚(yáng)機(jī)移動(dòng)至預(yù)定位置，并與主機(jī)組裝，調(diào)試各部分運(yùn)行狀態(tài)，過站完成。

圖1 鋼軌法過站原理

圖2 鋼軌法過站流程

2.1 接收前期準(zhǔn)備

隧道貫通時(shí)，接收托架安裝在預(yù)定位置。采用型鋼將托架支撐在車站底板，以提供盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)的反力[5]。托架軌道上涂抹潤滑油脂，減小盾體與托架之間的摩擦力。延長托架軌道至洞門鋼環(huán)，確保延長部分軌道與原軌道的縱坡不大于35‰。

2.2 臺(tái)車與后配套分離

在盾體完全落在接收托架上以后，就可以進(jìn)行臺(tái)車與后配套分離，在分離之前要收回所有油缸，確認(rèn)停機(jī)位后，洗凈注漿管路，切斷電源、關(guān)閉油路閥門。停機(jī)后要用平板車支撐連接橋，在分離連接橋線路時(shí)要做好分離標(biāo)記并對(duì)水、汽、油、電線路及接頭清潔、包裝。

2.3 鋼軌法平移過站技術(shù)工序流程

2.3.1 盾體橫向移動(dòng)

本項(xiàng)目盾構(gòu)過站需要沿車站橫移，以車站側(cè)墻為反力，在托架中部橫梁端部用100t千斤頂頂推盾構(gòu)機(jī)橫移，每次約平移1m，往復(fù)進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。如此往復(fù)至盾構(gòu)機(jī)可以在車站平移，完成盾構(gòu)機(jī)橫移工序。

2.3.2 盾體縱向移動(dòng)

本次過站需要沿車站縱向移動(dòng)約300m，將千斤頂放于托架下軌道的末端反力支撐處，以軌道上焊接的鋼板提供反力支撐，油缸伸長，油缸底座頂推反力鋼板，托架在軌道上滑動(dòng)至油缸一個(gè)行程。

一個(gè)行程完成后，千斤頂縮回，重新定位反力裝置，頂推至下一個(gè)行程。當(dāng)盾構(gòu)刀盤平移至12m導(dǎo)軌末端時(shí)，用300t千斤頂升起盾構(gòu)機(jī)使托架與軌道分離，用卷揚(yáng)機(jī)向前拖動(dòng)軌道，之后調(diào)整軌道位置，縮回頂升千斤頂，重新開始新的循環(huán)。重復(fù)此步驟，即可完成盾構(gòu)機(jī)縱向平移。

2.3.3 后配套過站

在車站底板上鋪設(shè)軌道，將卷揚(yáng)機(jī)固定在預(yù)定的位置后，將后配套臺(tái)車逐個(gè)斷開，逐一實(shí)現(xiàn)過站。也可以采用55t電機(jī)車作為牽引動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)臺(tái)車整體過站。

3 鋼軌法過站施工要點(diǎn)

3.1 過站技術(shù)準(zhǔn)備

在盾構(gòu)機(jī)到達(dá)之前，需要完成隧道貫通前的測(cè)量，調(diào)整姿態(tài)保證順利出洞，保證盾構(gòu)機(jī)平穩(wěn)地沿導(dǎo)軌上托架。

3.1.1 貫通前測(cè)量與盾構(gòu)姿態(tài)的調(diào)整

盾構(gòu)到站前100m，要對(duì)洞內(nèi)所有的測(cè)量控制點(diǎn)進(jìn)行一次整體的、系統(tǒng)的控制測(cè)量復(fù)測(cè)，對(duì)所有控制點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行精密、準(zhǔn)確的平差計(jì)算。盾構(gòu)到達(dá)前50m要加強(qiáng)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)和隧道線形測(cè)量，并根據(jù)實(shí)測(cè)的洞門位置進(jìn)行必要的調(diào)整盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)。

3.1.2 掘進(jìn)參數(shù)控制

盾構(gòu)進(jìn)入貫通后20環(huán)時(shí)，推力控制在1200t以內(nèi)、推進(jìn)速度控制不超過40mm/min和刀盤轉(zhuǎn)速不超過1.0r/min，上部土壓控制約60kPa。在貫通前的后約5環(huán)，要求掘進(jìn)速度控制在5～10mm/min，并逐漸將土壓減小到0。值得注意的是，在到站階段要密切關(guān)注盾構(gòu)推進(jìn)系統(tǒng)的推進(jìn)速度、推進(jìn)壓力、土倉壓力以及掘進(jìn)出土情況。

3.2 平移前支撐準(zhǔn)備

（1）將盾體及接收托架用鋼板連接起來，防止頂推過程中盾構(gòu)機(jī)出現(xiàn)滑移的現(xiàn)象，焊接采用20mm厚的鋼板，在盾構(gòu)機(jī)前中后底部進(jìn)行焊接，采用二氧化碳保護(hù)焊的方式進(jìn)行焊接。在中盾及尾盾之間兩邊各焊接長度約90cm的25#工字鋼做防扭轉(zhuǎn)連接。

（2）在盾體兩側(cè)焊接四個(gè)支撐座，前支撐座距離切開環(huán)700mm處，后支撐座距盾尾3500mm處，并用三角鋼板斜邊打圓角與盾體焊接，在下部直角邊焊接20mm厚鋼板作為支撐底座連接，之后在底座上加焊20#工字鋼加底座作為頂升千斤頂支座；接收托架長度約9m，鋼軌法的導(dǎo)軌長約12m，平移千斤頂兩個(gè)行程約2m；在盾體兩側(cè)支撐座上方焊接吊耳，盾構(gòu)機(jī)平移時(shí)，頂升千斤頂用手拉葫蘆掛在吊耳上隨盾構(gòu)機(jī)行走。

3.3 工序要點(diǎn)

盾體平移時(shí)，預(yù)先將導(dǎo)軌清理干凈，并涂抹潤滑脂，以降低托架與導(dǎo)軌的摩擦力。千斤頂?shù)姆戳ρb置必須與導(dǎo)軌焊接牢固，頂進(jìn)過程中密切關(guān)注焊縫，防止出現(xiàn)開裂導(dǎo)致盾體出現(xiàn)不均勻移動(dòng)。兩根導(dǎo)軌基本保持平行，當(dāng)導(dǎo)軌出現(xiàn)交叉趨勢(shì)時(shí)應(yīng)頂升盾構(gòu)機(jī)，調(diào)整導(dǎo)軌位置，保證導(dǎo)軌始終在導(dǎo)向裝置內(nèi)。

4 結(jié)語

盾構(gòu)機(jī)在明挖車站站內(nèi)過站中可以采用鋼軌法進(jìn)行過站，該技術(shù)方案有著效率高、成本低、工藝簡單的特點(diǎn)，在車站等地面平整度較高、地面承載力較大的施工環(huán)境具有很強(qiáng)的實(shí)用性。鋼軌法盾構(gòu)過站進(jìn)度可以達(dá)到40m/d，包括前期準(zhǔn)備在內(nèi)過站需要耗費(fèi)約7d。盾構(gòu)機(jī)的過站平移線路可以隨時(shí)調(diào)整，并且保證與車站側(cè)墻及立柱間隙均勻，避免了對(duì)車站結(jié)構(gòu)的損壞，其原理在城市軌道交通建設(shè)中具有廣泛的應(yīng)用性。鋼軌法過站采用的軌道、鋼板均是盾構(gòu)施工中最常見的材料，解決了常規(guī)拆機(jī)時(shí)間長、成本高等問題，降低了吊裝安全風(fēng)險(xiǎn)，其在地鐵施工中有廣泛的應(yīng)用前景。