關于地鐵盾構施工中盾構機過站技術的探討

馬輝

【摘?要】盾構施工技術越來越廣泛應用在城市交通、下水道、地下電纜和河流通道隧道施工，保護方法具有適應性強、安全的特點，因此得到了進一步的開發、利用。盾構機的過站是現在隧道施工的重要組成部分，盾構機存在各種形式和方法，但過站的主要目的是希望盾構機能夠快速、安全、順利通過車站結構而不斷掘進。

【關鍵詞】地鐵盾構施工;盾構機;過站技術

1.地鐵工程及盾構技術

1.1地鐵建設工程的施工特點

隨著我國城市經濟的不斷發展，地鐵項目建設規模不斷擴大，在這個過程中，我國的地鐵施工技術體系日益健全，但是整體來看，我國的地鐵施工技術方案參差不齊，相比于國外有些發達國家的地鐵施工技術，我國的地鐵施工技術依舊處于摸索階段，其整體施工體系尚不成熟。地鐵項目工程具備復雜性的特點，其工程建設規模較大，施工周期長，各項施工程序比較繁雜，對于施工技術的選用有著極為嚴格的要求。相比于一般的城市交通建設項目，地鐵施工工程的安全性風險更大，為了增強地鐵項目施工的整體安全性，必須進行科學性施工方法的選擇，實現盾構施工技術體系的健全。

1.2盾構施工技術的工作原理

在地鐵施工中，影響盾構施工技術質量的因素諸多，比如施工機械設備因素、人員應用因素、地質環境因素等。在這個環節中，盾構機是盾構施工技術體系的關鍵性機械設備。暗挖工程是城市地鐵施工體系的關鍵性項目，在工程挖掘過程中，盾構法扮演著重要的施工角色，盾構機盾殼是一種良好的支護設備，通過對油缸、刀盤及其盾殼的結合，可以構成完整性的盾構推進體系，有利于提升地鐵施工的效益，增強施工的穩定性及安全性，避免出現相關的安全事故，實現施工人員人身財產安全的維護。在隧道開挖過程中，需要在開挖面前進行切削裝置的設置，通過對其他機械設備的利用，將切削出的巖土運出隧道外。

1.3盾構機自動化過站裝置

盾構機過站，是指將盾構機刀盤及其盾體部分推移到下一個區間的洞門處，然后將剩余臺車部分再推過來，將盾體與臺車之間的電、液、氣等管路進行連接，然后進行調試驗收，進行下一個區間的盾構機掘進工作。盾構機過站裝置由2臺100t的立式千斤頂帶夾軌器、2臺200t水平千斤頂、4臺200t立式千斤頂以及相配套的液壓泵站、連接管路以及連接鉸接、銷子、定向U型鐵組成。本文主要針對盾構機主機的平移及過站進行詳細說明，臺車采用電瓶車向前推動。

2.系統組成及工作原理

（1）頂升系統：實現將盾構主機頂升的功能，由4臺200t立式千斤頂和液壓泵站以及連接管路組成，以便于在盾構主機下部進行導軌的調整、換向以及盾構機姿態的垂直定位，即通過頂升來實現盾構機的縱橫向轉換和盾構機垂直方向的標高定位。（2）夾軌系統：實現為推進盾構主機向前移動的向后反力而設計的功能，由2臺100t帶夾軌功能的立式千斤頂實現，利用液壓缸的夾緊功能，使液壓缸和鋼軌夾緊，從而為盾構機前進提供反力，這是發明本裝置的核心。（3）推進系統：實現將盾構主機向前推進的功能，由2臺200t水平千斤頂實現。（4）定向裝置：實現盾構機前進過程中的水平粗定向，在盾構基座與導軌的接觸面的4個部位進行焊接U型鐵，通過導軌的定位來確定盾構機的定位。（5）自動過站：通過夾軌系統與推進系統進行鉸接連接，再通過推進系統與盾構主機基座鉸接連接，將液壓泵站放到盾尾，通過人工油泵進行推進油缸的伸縮操作以及夾軌油缸的夾松操作，實現自動過站功能。

3.盾構機過站的施工方法

3.1開挖準備工作

鋼筋綁扎時，按2.2m間距預埋加工好的鋼筋鋼板預埋件，便于提升系統的安裝與使用。起拱位置的鋼筋綁扎前，按照設計圖紙預先彎出設計弧度，然后再用鋼筋套筒機械連接。邊墻部位使用小型鋼模板拼整而成，在邊墻與拱頂起拱位置采用加工定制的異形鋼摸板。混凝土澆筑至拱頂時，用泵管軟管連接提前加工好的鋼模，少量緩慢泵送混凝土，保證拱頂部位混凝土密實。

3.2盾構機破洞前的掘進

為了使盾構機保持良好的姿勢準確出洞，盾構機在破洞前大概30m加強監測對隧道的測量，并必須仔細地控制掘進參數，其目的是調整盾構機的姿態，讓盾構機可以輕松突破預埋洞門環。在正常情況下，盾構機允許偏差為±10mm，而仰角的允許角度偏差范圍為2mm/m，而且必須要避免了俯角姿態的出現。除此之外，從破洞而出前30m就要盡量開始降低擾動土體，使破洞的時候不會導致土體出現大面積塌方。

3.3洞門鑿除

盾構施工中應該在盾構機到來之前預先鑿除洞門，但應該嚴格控制鑿除后圍護結構后洞門掌子面露空的時間限制，通常露空的時間不應該超過48h，否則很容易導致掌子面出現坍塌。應該自上而下進行鑿除洞門，可以保留最后一層的鋼筋網，在盾構機破洞而出的時候刀盤會漸進刮磨鋼筋網，然后停機在進行切割鋼筋，這樣就能夠有效預防出現土體塌方。

3.4盾橫向移動

用鋼絲繩把過站拖車和盾體捆綁牢固，把兩個液壓千斤頂安裝在過站拖車的一邊，然后水平推移始發架，使盾體連同始發架能夠對達到平移的工藝要求。有兩個關鍵點需要在的橫向平移的時候特別注意：首先兩個千斤頂的速度必須是要保持一致;其次始發架在承受千斤頂推力的位置必須起始幀應當加焊筋板進行補強。

3.5盾垂直移動

在平移到位之后，必須把右邊的兩臺千斤頂拆除并在始發架的后部進行再度安裝，在始發架的底部放置好滾輪或是鋼板，并且使用千斤頂推動始發架前移，在盾體開始縱向進行平移前一定要做好兩種準備：一是4件活動底板的使用鋼板進行加工，并始鋪放在始發架前。

再者在中體和前體焊接臨時牛腿，用作于頂升盾體。

3.6盾移位和定位

當始發架移動到洞門前1000mm的時候，再次進行始發架移動，并對準始發架始發的狀態。在推進到位之后，使用兩個千斤頂頂起盾體的單邊，將底部的鋼板抽出，與此同時單邊放進方鋼密排在始發架的底部。在中后部放置好千斤頂，最后再測量定位之后在進行固定。

3.7地下管線、地表建筑保護技術

通過對地表沉降狀況的控制，可以實現地表建筑物及地下管線的有效性保護，這也需要根據工程實踐狀況，進行盾構支護方案的更新，健全盾構支護系統，做好開挖面位置的選擇工作，實現地表壓力控制方案的優化，靈活性的調整地層應力。做好監測工作，實現地表沉降值的有效性控制，優化壁后注漿加固方案，從而有效解決注漿壓力問題，提升工程的預期注漿效果，實現盾構施工區域內地下管線及地表建筑物的有效性保護。

結束語

使用盾構機的流程和方法工藝，縱向移動平臺的施工技術做千斤頂推動盾體整體縱向移動，形成一套完整的配套臺車上部件位置使臺車沿隧道軸過站施工技術也是一個非常有效的方法，在縱向移動時盾構機很容易控制，設備簡單，投資少，效率高，操作簡單，安全以及許多其他的優點，大大縮短工期，加快工程施工進度，為促進我國城市軌道交通施工技術高效、快速發展增磚添瓦。

參考文獻：

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（作者單位：中交一公局集團有限公司）