論盾構機過地鐵車站施工技術

王靜雅 李偉 王洪志

摘要：通過闡述盾構機過站前條件準備、平移過站、過程安全控制、后配套臺車過站等主要過程，分析過站途中出現(xiàn)的各種影響因素及解決方法，對目前逐漸興起的盾構施工技術具有一定的參考意義;區(qū)間隧道采用盾構法施工時，當施工場地狹小，不具備盾構吊裝的條件或由于車站已經封閉、無法吊入盾構機時，可采用盾構機空推過站，將盾構機整機（或分體）頂推和滑移方式通過車站站臺層的方式，進入車站另一端的始發(fā)位置，直接進行下條隧道的施工。

關鍵詞：盾構機;過車站;施工技術

隨著城市地鐵建設的快速發(fā)展，盾構施工技術因具有技術性高、施工工期短、施工安全可控等特點，被廣泛運用于城市地鐵建設。盾構法施工作為現(xiàn)代軌道交通和隧道建設的關鍵技術，對控制和保證地鐵隧道的質量、安全起著至關重要的作用。在地鐵盾構施工過程中，往往由于受現(xiàn)場條件的限制，在盾構機掘進完成一個區(qū)間后要經過某一車站結構，通過頂升或平移過站，減少了盾構到達、解體、吊運和再安裝施工工序，極大地降低了工程風險，節(jié)省了工期。

一、工程概況

某地鐵四號線土建11工區(qū)盾構區(qū)間包含二區(qū)間：九水東路站～靜港路站～沙子口站。本工程采用鐵建重工公司設計和制造ZTE6250型土壓平衡盾構機施工，盾構機在沙子口站端頭下井后向九水東路站方向掘進，到達九水東路站盾構井吊出井接收后吊出。

二、盾構機過車站施工技術

（一）盾構接收準備

盾構接收前，要求做好端頭地層加固，高鐵站接收端均采用Φ800mm@600mm三重管旋噴樁加固，加固范圍隧道縱向長度9m，隧道外兩側各3m。剖面加固范圍為隧道頂板上3m、隧道底板下3m。做好聯(lián)系測量、洞門定位、始發(fā)架定位測量。另外將接收端接收架拆分托運至始發(fā)井，兼做始發(fā)架;做好配套的反力架系統(tǒng);盾構到位前進行洞門鑿除;做好洞門防水裝置安裝;地面準備好負環(huán)管片、盾構出洞應急物資及始發(fā)前報檢工作等。

（二）在始發(fā)井端頭鋪設軌道

（1）盾構機到達始發(fā)井后需平移至始發(fā)位置。因此，始發(fā)井軌道鋪設為地面-下層鋼板-上層鋼板-軌道。（2）下層鋼板選取厚度20mm，尺寸為10.5m×8m;上層鋼板厚度20mm，尺寸10.5m×6m。（3）鋼板之間連接采取焊接的方式，鋼板邊加工45°坡口，鋼板對接時焊縫填充坡口，焊接完畢后打磨鋼板平面，打磨標準要求焊縫高度≤鋼板厚度。（4）鋼板鋪設前應對始發(fā)井底板進行檢查，確保底板無明顯高低落差，保證底板的平整度。如底板高低不平，應使用細沙對底板進行找平。（5）鋼板在底板固定采用焊接方式，與事先底板預埋鋼板焊接。

（三） 重難點

（1）盾構經過區(qū)段，主要為第四系土，由于第四系沉積物形成較晚，大多未膠結，結構比較松散，屬于軟弱地層，這對于施工過程中地層穩(wěn)定性有一定的影響。（2）地層主要由砂卵石土層和泥巖組成，而砂卵石以稍密～密實為主，局部松散，自穩(wěn)能力差;泥巖主要包括中風化和強風化泥巖兩種，都是極軟巖，并且中風化泥巖遇水易軟化。（3）成都地區(qū)地下水豐富，在雨季地下水一般在3.0～4.0m，砂卵石地層滲透系數一般為18～25m/d，滲透系數大，施工時泥巖軟化會產生隱患。在換刀位置，需對砂卵石進行袖閥管注漿加固，但由于地下水流動性大和砂卵石的孔隙率大的特點，導致漿液（單液漿、雙液漿）無法有效凝固，影響地層固結效果。（4）卵石層中卵石含量一般在60%～70%之間，粒徑以2～15cm為主，最大粒徑達20cm。盾構掘進時，大顆粒切削或者破碎困難，加上砂卵石在掘進時與刀盤、刀具，輸送設備以及密封艙內壁摩擦會產生較大的設備磨損，致使長距離掘進面臨較大困難。

（四）盾構機選型

鑒于地層有著較大的滲透性，從經濟性和地層適應性方面考慮，最后決定選擇土壓平衡式盾構機。在施工過程中，為了增強盾構機的適應性，提高施工質量，進行了盾構機小范圍的適應性改造。

三、盾構機平推過站

（一） 盾構機主機頂升

橫向平移到位后，在盾體滾輪位置焊接盾構牛腿，在牛腿下用4臺150t千斤頂頂升盾構機至過站設計高度。基座下用鋼板塊塞墊密實，基座后端焊接支撐頂至端墻。拆除頂升千斤頂，并割除盾殼與基座的連接鋼板。接收基座前段焊接引軌至標準段站臺板，在接收基座中間對稱安裝兩臺100t千斤頂，確定好支撐反力點，通過千斤頂頂推盾構機制標準段軌道。

（二）盾構機縱向前移

盾構機總重337t，軌道潤滑后的摩擦系數取0.15，則盾體縱向移動所產生的摩擦阻力為51t，充分考慮其它不利因素，采用兩臺100t千斤頂頂推，完成盾構機的縱向移動。在過站盾構中心線鋪設過站滾輪軌道及標準段接收軌道，當推進距離滿足第一組過站滾輪焊接位置停止頂進，方可焊接第一組滾輪，繼續(xù)頂推到第二組過站滾輪焊接位置，停止頂推，焊接第二組滾輪。采用兩臺100t抱軌千斤頂和兩臺推進千斤頂將盾體沿著過站軌道頂推至始發(fā)端。盾體每縱向移動1個推進油缸行程為一個循環(huán)，通過交替移動反力裝置位置及伸縮千斤頂的方式，使盾體不斷頂推至二次始發(fā)基座上方。

（三）橫向平移前準備工作

（1）盾構機平推至始發(fā)端頭前先將底板找平，再鋪設尺寸為10.5m×8m的下層鋼板，并將下層鋼板與底板預埋鋼板焊接牢固。（2）在下層鋼板表面均勻涂抹潤滑油脂，油脂涂抹完成后立即鋪設尺寸為10.5m×6m的上層鋼板。上層鋼板擺放中心線應對齊盾構機平推線路中心線，按照要求擺放到位后，清除上層鋼板周圍多余的油脂，對南、北、東三個邊進行焊接。（3）在上層鋼板上鋪設鋼軌，與站內盾構機平推軌道相連接，并將鋼軌與上層鋼板連接牢固。（4）將盾構機平推至上層鋼板，加固過站托架，并將過站托架與上層鋼板連接為一體。同時在始發(fā)井反梁側布置反力支座。

（四）后配套過站

后配套設備由電瓶機車牽引過站。主機過站后，在車站底板鋪設四道鋼軌，中間兩道為電瓶車軌道，兩側為臺車軌道，中間軌道為電瓶車軌道。在車站接收井口、始發(fā)井口軌道以30‰的坡度鋪設至底板。將設備橋橋的前端支撐在一輛管片運送車上，直接利用電瓶機車牽引整個后配套系統(tǒng)向前移動。

四、 結語

綜合各項技術措施將本次盾構連續(xù)下穿運營地鐵隧道及車站施工沉降控制的關鍵因素總結如下：1）采用高精度、高頻率的自動化監(jiān)測系統(tǒng)，實時反饋既有隧道及車站的變形情況。2）根據穿越施工的特點和實際情況，綜合考慮，選擇具有針對性功能的盾構設備。3）根據施工工況的實際情況，合理地劃分施工階段，并采取相應的技術措施，設置針對性的施工參數。4）除上述技術措施之外，在穿越施工之前，需對被穿越的隧道及車站進行詳細的踏勘、調查，特別要確定盾構掘進斷面內無任何障礙物。還需進行針對性的人員組織和設備情況檢查。

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