山體隧道盾構洞內拆解關鍵技術

陳志敏，黃金平

（廣東華隧建設集團股份有限公司，廣東 廣州 510308）

某隧道工程項目隧洞總長7.7km，開挖直徑8.8m，隧洞最大埋深達102m，地質復雜，長達7km隧洞按地質條件劃分為軟巖區和硬巖區，12 條斷裂帶分布其中。其中軟巖區采用開挖直徑8.8m 海瑞克土壓平衡盾構法進行施工，硬巖區采用鉆爆法施工。由于盾構段工程位于低山丘陵段，常規吊裝的話就意味著要在山里修筑一處深度約100m、直徑約20m 的接收井，施工風險較大且工期長，經過各方專家詳細論證，決定采用洞內拆解盾構的方式解決問題。

1 洞內拆解基本原理

盾構到達預定拆解位置后，破洞而出，平推到預先施工好的擴大洞室內的平臺上的托架上，然后進行拆解，吊運。

拆解吊裝通過設計一套頂升器加懸臂梁組合工裝進行拆機作業（圖1），頂升器沿洞室縱向兩邊軌道梁行走，頂升行程可達為9m，頂升器上面的橫梁上布置吊裝橫梁，并在橫梁上安裝吊鉤。拆機要完成的主要工作內容包括刀盤的分割拆解吊出；主機與后配套的分離；后配套的后拉至始發井后吊出；螺旋機的拆解吊出；拼裝機和行走梁的拆解吊出；盾體塊和主驅動的拆解吊出等。

圖1 頂升器加懸臂梁組合工裝示意圖

2 洞內刀盤拆解

在盾構破洞門后，向前頂升到洞門口的托架上，然后到達預定的拆機位置，拆除刀盤上的刀具，將刀盤需要吊出的分塊轉動到最底邊，在刀盤下塊上焊接吊耳，行走頂升塔至刀盤吊裝位置，錨頭連接吊具并連接刀盤吊點，在刀盤里處利用2 個5t 葫蘆在側向帶力，防止刀盤刨割后吊出的擺動過大。參見圖2，切割開刀盤下塊后，通過吊裝設備的頂升、行走等動作將刀盤吊至SPMT 模板車位置裝車，將刀盤下塊從3 號支洞運出。

圖2 刀盤邊塊吊裝裝車示意圖

然后轉動刀盤，將刀盤第2 塊轉動到下面，按同樣的方法將刀盤第2 塊切割，吊出，然后裝車從支洞內運出。按照同樣的方法，拆解刀盤第3 塊，第4 塊。參見圖3。

圖3 刀盤切割劃分示意圖

然后拆解刀盤第5 塊前，首先拆除刀盤后面與之相連接的回轉中心，將回轉中心暫存于主驅動內的空間，然后在刀盤中間塊上焊接吊耳，利用頂升塔將刀盤第5 塊吊出運走。

3 洞內主驅動拆解吊裝

吊裝主驅動時，因洞室內的上升空間限制，連接吊鉤后上升空間不夠位置頂升。故在10.5m吊裝梁上使用2 根?65×2m 的鋼絲繩和兩個55t 卡環，主驅動連接吊具后，此時的可頂升478mm，滿足主驅動的吊運。

參見圖4，將主驅動起吊行走頂升器至左側之后，先組裝主驅動的翻身工況，并將主驅動坐落至地面。在左1 吊梁上連接?65×1.5m 鋼絲繩2 根和55t 卡環至吊點上。右側的吊梁直接連接2 個35t 倒鏈葫蘆。專人操作吊裝系統，將輔助工拉動倒鏈葫蘆，將主驅動吊起翻身至水平，裝車、運走。

圖4 主驅動翻身、裝車示意圖

4 洞內盾體拆解

1）盾尾和盾體的分離 斷開盾體和盾尾之間的鉸接油缸，然后在盾體外兩側布置兩個100t 千斤頂，借助千斤頂的頂升將盾體和盾尾分離，同時盾尾留在管片內，盾體完全上到接收托架上。

2）牛腿的焊接 盾構主體整體平移出洞后落在始發托架上，在盾體兩側焊接牛腿。根據牛腿焊接要求，將牛腿焊接與盾體重心對稱的指定位置上。然后將盾體與托架牛腿焊接成為整體。

3）盾體下降600mm 在托架四個牛腿位置的支撐盾邊上分別布置支墩及500t 千斤頂底面焊接至牛腿上，利用4 個500t 千斤頂交替受力，使盾體下降600mm 坐落至洞口平臺的鋼板上。在隧洞內兩側布置錨點，掛手拉葫蘆將多余的支墩撤除。

4）盾體向前平移 盾體下降后，在托架底部及兩側焊接限位卡板，將乙烯板布置在托架底部的限位卡槽之間，在盾體托架與平移軌道梁之間起潤滑作用。在托架前方布置兩80t 牽引油缸，通過托的固定錨點與托架相連，盾體連同托架開始整體平移至預定的拆解位置。

5）盾體下降850mm 平移到需第二次下降正上方后，頂升4 個牛腿下的千斤頂，使托架和平移橫梁脫離接觸，然還利用葫蘆拆除平移梁，然后緩慢縮回千斤頂，讓托架降落到下面預先布置的方形支墩上。在托架四個牛腿位置的支撐盾邊上再次分別布置850 高的支墊在牛腿上的正下方。參照前一步下降方法將盾體下降至坑底地面上。

6）焊接安裝懸臂梁 通過隨車起重機，將500t 頂升器組裝而成。由于上升空間限制，無法在吊裝系統的吊梁上再橫架吊梁。此時采用通過在盾體上塊上焊接懸臂梁后，可直接將盾體上塊吊起。

7）起吊盾體上塊 盾體頂塊焊接完懸臂梁后，專人操作頂升器，通過系統的頂升功能，兩組頂升器同步頂升并將盾體上塊緩慢受力，查看兩組頂升器受力是否相同。有偏差，調整受力偏差。拆除盾體上塊與主驅動和側塊之間的連接螺栓，將盾體上塊頂升200mm 后，然還頂升器向左行走運至左邊空曠位置裝車。

8）盾體上塊裝車與運輸 將盾體上塊向左吊運4 000mm 位置后，到達裝車位置上方，緩緩下降頂升器，然后為盾體上塊焊接支撐架坐落SPMT 模板車上，裝車完畢后，將懸臂梁切割拆除。專人操作SPMT 模板車，將模板車由縱向轉變為橫向后，將盾體上塊從支洞運出到洞室外指定點。

9）安裝頂升器上吊裝橫梁和掛鉤 拆解吊裝完盾體上塊后，上面有部分空間空余出來，在吊裝盾體其他部件時，采用在頂升器上安裝橫梁和吊鉤的方式進行剩余部分的拆解和吊裝。將頂升器上的10m 吊裝梁上橫架2 根10.5m 吊裝梁，布置在指定位置上，并在每個吊裝梁上組裝2 個吊鉤，共4 個吊鉤。

10）盾體右塊的拆解吊裝 在吊裝盾體右塊時，先在盾體右塊上焊接吊耳，探傷合格后，用頂升器右側的2 個吊鉤與吊耳連接，拆除盾體間的連接螺栓后，頂升器緩緩起升，待盾體右塊脫離接觸后，頂升器沿著軌道梁向左行走4 000mm，到達左側空曠的翻身位置。因擴大洞室內空間有限，為了解決翻身問題，需在頂升器左側的2 個吊鉤上連接2 個35t 倒鏈葫蘆，使盾體的右邊塊能翻轉至水平，裝車、運走。參照盾體右塊的方法拆解吊裝盾體左分塊。參見圖5。

圖5 盾體拆解吊裝示意圖

11）米字架的拆解吊裝 將米字架吊起，翻身，往左行走3 400mm 后，將米字架降落地面。使用吊鉤吊起，裝車、運走。

12）盾體底塊的拆解吊裝 將吊裝梁上的4 個吊鉤將盾體底塊吊起，頂升器整體往左4 700mm，然后下降裝車，至此，完成盾構所有主要部件的拆解和吊裝。

5 小 結

盾構在隧道內拆解，需將盾殼留在土體內作為隧道結構的初襯，并將內部設備逐一拆除，同時須保證整個盾構拆解的安全。盾構拆解都要求在最短的時間內完成，這就必須對拆除順序做最優化的部署并設計專用的吊裝設備，本次洞內盾構脫殼拆解的順利實施，為今后類似地質、施工條件下的盾構施工提供了參考。