盾構機平移及頂降臺階施工技術

王彥文

一、工程概況

深圳地鐵16號線龍城西站至數碼城站區間線路設計起點為閣溪三路路口南側，線路出龍城西站后沿黃閣路敷設，呈南-北走向，區間下穿愛聯河左支涵、人行天橋后過清霞路，之后進入數碼城站。本區間范圍線右線YK13+086.588～YK14+240.354，長1 1 5 3.7 6 6 m；本區間范圍左線ZK13+086.588～ZK14+239.202，長1152.614m。區間左右線均從數碼城站小里程端始發，龍城西站大里程端接收。

數碼城站南端頭右線頂板已施做為行車蓋板，地面為黃閣路主干道，車流量大；根據原設計要求，右線盾構機吊裝從出入線右線吊裝后，再平移至右線；由于底板始發端頭左右線高差2290mm，始發井口無集水井布置且地下水較為豐富，施工困難及風險極大，因此南端頭盾構機不具備直接吊裝下井條件，為減少施工風險，保證盾構機組裝安全性，選擇在13軸井口吊裝下井后自左線橫移至右線，再縱移并頂降臺階至1軸位置定位始發。

二、盾體平移施工技術

1.主要技術難點

盾體和托架總重為374t，盾體先進行橫移然后進行縱移，其中縱移距離約為100m，既要保證施工進度，又要最大程度的節約成本。盾體頂降臺階高度為1.4m，盾體下降過程中要保證盾體整體穩定，防止局部失穩使盾體傾覆發生安全事故。

2.主要施工機具、材料

盾體平移施工技術所需要的主要施工機具、材料具體如表1所示。

表1 盾體平移施工技術所的主要施工機具、材料具

3.橫移鋼板鋪設

選用規格為2000×20×6000的Q235鋼板進行鋪設，保證每塊鋼板連接處的平整度，相鄰兩塊鋼板高差不得大于1mm，并點焊牢固，注意鋼板厚度不得低于20mm，否者鋼板容易拱起導致無法平移。鋼板鋪設好后在其表面均勻薄抹一層3號通用鋰基脂，以減小摩擦系數。

4.盾體橫移施工

將盾構機的中盾、前盾、尾盾、刀盤、螺旋機、拼裝機在托架上組裝后，與托架點焊牢固，即可進行盾體橫移，將兩個100t的液壓千斤頂頂在托架側面受力處，采用30mm厚的Q235鋼板焊于鋼板上做為千斤頂的反力頂碼。啟動液壓泵站，千斤頂緩慢伸出頂住托架以達到移動目的，即每次頂推移動距離即為千斤頂有效行程80cm，盾構機從靜止開始向水平方向移動初始推力控制在1000kN以內。中前盾焊接牛腿、支座具體如圖1所示。

圖1 中前盾焊接牛腿、支座

5.盾構機縱移施工

橫移到位后，開始延托架軸線方向平移，及縱移。由于縱移距離長約100m，所以平移需要注意的點有：

（1）采用預鋪規格為［200的槽鋼作為導軌。

（2）在中盾和前盾位置上提前焊接四個牛腿用于千斤頂受力，材料采用30mm厚的Q345B鋼板、4個200t液壓千斤頂，分別放置于提前加工好的支座上方并頂緊牛腿；啟動液壓泵站將盾體升高約200mm，及時關閉液壓泵站上的截止閥，將槽鋼和坦克輪插入到托架下面，并延長至托架前方約20m；8個坦克輪均勻布置且密布于中前盾位置處與托架點焊牢固，千斤頂緩慢下降至坦克輪完全受力。

（3）在托架尾部兩側布置兩個100t液壓千斤頂，在槽鋼上方焊接20mm厚鋼板作為頂碼。啟動泵站，盾體前移。

（4）在前移過程中，不斷的將脫出托架尾部的槽鋼移至托架前方并與已鋪槽鋼連接；遷移盾體直至托架前段到達臺階邊緣，及3軸位置。

三、盾體頂降臺階施工

盾體前移至臺階處，準備頂降臺階。先將托架和盾體整體頂離臺階立面約1m的距離，露出最前面兩個坦克輪，拆除坦克輪，然后將H300×300的型鋼雙拼焊于托架下部，必須滿焊，再將坦克輪焊于H型鋼下部。繼續前移盾體，露出坦克輪后，依次焊接相應的H型鋼和坦克輪。直至托架完全脫離臺階。并在托架下方均均墊好提前預制好的型鋼和鋼板，距離約為1米。

盾體下降時，利用四個400t千斤頂將盾體頂起，由于四個千斤頂受力大小不一，頂升速度也不一致，為防止整體頂升盾體突然失穩而發生傾覆，先頂前盾位置上的兩個液壓頂，然后抽離托架下方一層20mm的鋼板，再放下，同樣的操作頂升中盾位置上的兩個液壓頂再抽取托架下方的鋼板。同時H300×300的型鋼支腿每次割除約400mm并在下方墊好型鋼和鋼板，以增加盾體整體穩定性。依次逐步操作直至盾體下落至底部。

四、坦克輪受力分析

坦克輪所承受載荷為盾構機自重、托架自重、支腿重量。

每條型鋼支腿按最大高差1.4m計，查規范GB/T11263-2017可得300×300型鋼每延米理論重量為93.0kg/m，因此8條支腿共重0.093×8×2=1.488t；即總重合計約為374+14.884+1.488=390.372t≈390t；根據坦克輪廠家提供的技術參數表，每個坦克輪最大承重重量即為坦克輪荷載噸數，由此可知8個坦克輪（4×100t）最大承重為800t，遠遠超過盾體等，因此坦克輪的荷載能力滿足要求。

1.施工過程中的主要受力點集中在托架上，盾體要與托架焊接牢固，成為一個整體，增強托架剛度。

2.每個坦克輪的焊接角度必須一致，防止坦克輪運行軌跡不一致造成型鋼扭曲變形和坦克輪損壞。

3.頂升盾體時必須延托架軸線前后兩個方向分別施頂，防止盾體失穩而發生傾覆。

4.液壓頂必須調試正常后方可使用，不應有漏油、泄壓的現象，液壓千斤頂應能保壓20min以上，液壓泵站與液壓千斤頂的每一路油管接頭處均應配置截止閥。

5.牛腿焊接完成后應對焊縫進行超聲波探傷，符合一級焊縫標準。

五、結語

綜上所述，盾體平移及頂降臺階過程中，為保證安全，液壓泵站及液壓千斤頂的性能和操作是關鍵。在保證安全、質量、成本的前提下，盾體平移優先選用坦克輪和配合槽鋼。針對施工過程中的安全隱患因素較多，技術人員應對現場施工全過程進行旁站、監督、指導，把控每個施工細節。