盾構機曲線接收、過站及二次始發施工技術

王位

摘 要：該文以南京地鐵6號線項目盾構機完成圓曲線接收、始發及平移為例，詳細闡述了盾構機曲線過站及始發、接收施工技術的應用要點，通過對接收托架布設，完成盾構機安全接收，并通過整個盾構平移，完成盾構機姿態的調整，避免了盾構機在圓曲線段始發時盾構姿態不可調整造成的姿態超限的情況發生，保證了成型隧道軸線，間接的保證了施工隧道質量。

關鍵詞：曲線接收;過站;二次始發;平移

1 工程概況

南京地鐵六號線隧道區間長3.7km，本區間設6座聯絡通道，其中2座兼廢水泵房，1座區間中間風井兼聯絡通道;另在2#聯絡通道及中央風井之間設置一座區間電纜隧道豎井。

盾構機始發出十月廣場站后沿恒競路敷設，以半徑R=700m向北行進，途中下穿眾多建構筑物，側穿220kV港石線2M48港石06號電桿后到達過中間風井。

風井主體采用地下二層雙柱三跨結構，鋼筋混凝土箱型框架結構，基坑長32m，寬26.8m，區間中間位于本項目區間R=700m圓曲線上，盾構機處于曲線狀態進行始發、接收和過站，為達到盾構機安全準確的接收和始發，就對本項目盾構機過中間風井的施工提出了嚴格要求，已達到施工效率的高效、安全、精準。

2 盾構機過站施工

2.1 盾構機過站前的技術措施

考慮到中間風井平面結構尺寸為26.8m*32m且接收和始發均處于隧道曲線段，為滿足項目施工的安全性，項目接收、平移及始發均采用鋼托架結構，接收1號和平移2號托架采用2套長8.6米寬6.1米托架，始發3號托架采用長4.6米寬3.61米托架，接收1號托架與隧道中心自洞門位置相切布設，平移2號托架與接收1號托架處于統一軸線，始發3號托架與隧道中心線于始發洞門位置相割布設，下一個割點距離始發洞門16米，具體布設示意圖如下：

待盾構機主機部分全部上2號接收托架之后，用盾構機下部3根推進油缸將盾構機前移至2號接收托架指定位置，當盾構機盾體整個到底2號接收托架指定位置后，開始進行2號接收托架頭尾旋轉，將2號接收托架與始發托架軸線進行重合，當2號接收托架與始發托架距離70cm時，2個托架軸線進行重合，此時2號接收托架尾部距盾構機線路中心線偏差277mm，考慮到洞門始發時安裝40cm洞門延伸鋼環，始發托架擺放位置需距離始發洞門位置不小于60cm，滿足盾構始發尺寸要求。

按此狀態布設，始發托架頭部布設完成后托架尾部距隧道中心線偏差65mm，此時盾構機直線掘進至12米時盾構機姿態與隧道中心線重合，期間盾構機姿態與隧道中心線最大偏差+26mm，盾構機行自12米進至16米時與隧道中心線偏差最大為-33mm，掘進每環盾構機相對于隧道軸線偏移量數據如下表：

滿足盾構機姿態≤50mm的要求。

2.2 盾構機接收施工

下放托架前，于平移托架下方滿鋪1.6cm鋼板，鋼板之間進行滿焊并打磨焊縫，保證底板面的極度平順為后續盾構機連同盾構機整體平移工作做準備，鋼板四周與底板混凝土之間每隔2米做一根φ18的鋼筋地錨，以固定鋼板的穩定性。由于接收托架在盾構接收時要承受縱向、橫向的推力，所以在盾構接收前，必須于托架2兩側做防偏支撐、防移動支撐，托架四周采用工字鋼支撐在風井底板結構四周，托架與托架之間用進行支撐鏈接傳力于風井結構。

為保證盾構機接收過程中不出現盾構機啃軌現象，在接收托架頭部各焊接2根導向軌，為便于接收，接收導軌安裝高于接收基座10～20mm。

2.3盾構機平移施工

盾構機出洞，整個盾構機主機掘進至1號接收托架之上，開始安裝下部單塊管片利用盾構機下部3根油缸繼續進行盾構機前移，盾構機上托架前對托架軌道表面涂抹潤滑油脂，直至盾構機整個盾體前移至2號平移托架盾構機前移示意圖如下：

當盾構機主機達到2號托架后，拆除盾尾內的單塊管片，在底板鋪設的鋼板上焊接反力牛腿，并在牛腿后部與側墻之間用工字鋼進行支撐，利用2根120T液壓泵站油缸開始進行2號托架連同盾構機旋轉、平移，與始發托架軸線進行對準重合，完成盾構機始發姿態確定。

每次旋轉油缸伸出量小于2cm，第一次應進行試頂，人員應撤離到安全區域，一旦反力牛腿發生形變，應立即停止繼續加壓，并由技術負責人安排相關人員對焊縫及地基鋼板，頂塊的焊縫等外觀進行檢查，查看是否有焊縫開裂、構件變形等情況，并對檢查的內容進行記錄。檢查后無異常方可繼續旋轉，每次油缸推進都要檢查關鍵部位的質量情況，確認安全繼續施工。

托架連和盾構機偏移到位后，開始進行測量復核盾構機此時姿態數據并加固2號托架四周支腿，調整完成后2號接收托架距離始發托架0.7m，頭部左偏線路中心線76mm，考慮到旋轉時，盾構機主機會與連接橋有一定夾角，本項目使用盾構機最小轉彎半徑為R250m，牽引油缸最大行程250mm，盾構機旋轉時可分別調整2個牽引油缸的伸縮量，當旋轉到位時，左側牽引油缸伸出量為163mm，右側為99mm，均處于油缸行程之內，此時盾構機刀盤與連接橋尾部曲線半徑為399.3mm，滿足盾構機最小半徑的要求。旋轉過程中安排專人進行牽引油缸的伸縮并時刻觀察油缸行程量。

經過施工整個盾構機完成平移后，盾構機左右牽引油缸伸出量相差3cm，滿足盾構機的設計性能。

2.4盾構機風井內維修施工

根據施工計劃，過風井將進行整盤刀具和盾尾刷的更換，修補刀盤外部磨損較大的耐磨焊，更換刀盤上泡沫孔保護刀和焊接式貝殼刀，優先將無法在洞內進行更換的配件完成更換為第一原則，保證后續盾構設備使用效率。

2.6始發反力架安裝

根據盾構施工籌劃，當旋轉平移2號接收托架到位后，2號接收托架距接收洞門最小距離10.3米，可下放反力架的立柱及反力架上部分，進行反力架的拼裝及斜撐等加固。

本項目采用的反力架為6片組裝式反力架，尺寸寬6.4m，高8.1m，總重量大約13噸，單片最大重量3.7噸，材料為Q235。其結構見下圖：

等盾構機主機到位后，反力架開始進行拼裝，此時先從隧道內將反力架下部分通過電瓶車運進盾構機內，將下部擺放到位后，通過外部吊車將反力架左右2側立柱垂直下放，進行底部與兩側拼接，固定到位后進行上部上蓋下放，完成整個反力架安裝。

在盾構主機前移完畢后進行反力架的安裝。反力架安裝原則為縱向軸線應與始發割線重合，反力架端面應與始發托架軸線垂直，垂直度應控制在±3mm之內，確保負環管片與反力架撐環密貼。在安裝反力架時，反力架端面與始發臺水平軸垂直，以便盾構軸線與隧道設計軸線保持平行。

反力架支撐設計，反力架四周支撐采用常規支撐，額外在反力架與中板位置焊接2個7字型支架（圖八），防止反力架受力上移，反力架側面選用6道18cm工字鋼支撐，所有支腿加固完成后，用10cm工資鋼進行所有支腿連接，防止支腿受側滑動變形。并且因始發段處于曲線段，反力架姿態應垂直于盾構機始發割線，與風井結構呈現夾角（圖九）。

2.7 盾構機二次始發

本項目盾構機中間風井始發，隧道中心線處于R700m圓曲線上，為擬合隧道中心線，盾構機始發采用割線始發。

1、始發基臺安裝前首先對洞門中心三維坐標進行復測，并與設計值比較，洞口直徑至少測量水平和垂直兩個方向，本項目左線始發洞門水平偏差-7mm，垂直偏差+16mm，右線始發洞門水平偏差-2mm，垂直偏差-14mm。

2、始發基座安裝時，為防止盾構栽頭，實際測放中心軸線應比設計軸線略高10～20mm。

3、始發托架頭部布設完成后托架尾部距隧道中心線偏差65mm，此時盾構機直線掘進至12米時盾構機姿態與隧道中心線重合，期間盾構機姿態與隧道中心線最大偏差+26mm，盾構機行自12米進至16米時與隧道中心線偏差最大為-33mm，滿足≤50mm的要求，且盾構機始發進洞左側距洞門最小距離133mm，右側距離洞門最小距離79mm，處于安全距離。

始發推進注意事項：

（1）盾構機切口進入簾布前，為避免刀盤上的刀頭損壞洞口密封裝置，在刀頭和密封裝置上涂抹黃油以減少摩擦力。

（2）當盾尾脫出工作井壁后，檢查洞圈止水裝置與管片的緊密程度，以防止水、土、從間隙中流失而造成地面沉降，對周圍環境產生不利影響。

（3）始發時盾構應迅速上靠，在油壓顯示約等于靜止土壓力時，用刀盤切削加固土體，并開始穿越加固區。在這段區域施工時，土壓力設定值應略低于理論值，推進速度不宜過快，盾構坡度可略大于設計坡度，待盾構出加固區時，為防止由于正面土壓變化而造成盾構突然“磕頭”，必需將土壓力的值設定成略高于理論值，并在推進時按工況條件在盾構正面加入發泡劑或泥，以改良正面的土體，施工過程中根據地層變形量等信息反饋，對土壓力設定值、推進速度等施工參數作及時調整。

（4）盾構始發時，應密切觀察盾構機推力與后盾結構受力情況，要保證后盾結構安全，如發現結構變形，應立即停止推進，采取必要措施后，方可恢復推進。

（5）由于洞門外側土體已加固，盾構在加固層推進時，應由豐富經驗的盾構司機進行操作，并根據推力、扭矩等參數適當加水慢速推進，加固土層力學性質復雜，加水量、大刀盤轉速及油壓和推進速度應隨時調整。

3 結論

根據南京項目盾構機曲線順利接收，完成盾構機過站平移，完成盾構機所需始發時盾構姿態，并完成順利始發，此曲線始發、接收和過站施工工藝極大的節約了盾構機拆機過站所需要工期，也減少了整環管片拼裝過站所面臨的管片受力不均勻側傾風險，降低了項目施工成本，可為類似工況施工提供借鑒。

參考文獻

[1]鐘志全.無吊裝條件下的盾構機平移過站.盾構工程，2017。