移動式反力架在盾構始發施工中運用

陳宏萍/CHEN Hongping

（中鐵工程裝備集團隧道設備制造有限公司，河南 新鄉 453000）

目前盾構項目始發工作井多在繁華的市區，建筑物密集，可利用場地有限，盾構始發工作井的尺寸經常無法滿足盾構始發需要；另一方面，盾構隧道埋深越來越大，超深工作井設計尺寸往往難以滿足盾構整機始發。受空間限制時必須進行盾構分體始發，傳統盾構始發使用固定反力架提供反力支撐，并安裝負環始發，反力架及負環管片將占用井內垂直運輸空間，對于狹小空間豎井，嚴重影響盾構始發進度和安全，甚至出現因始發工作井空間過小盾構難以始發的局面。為了解決有限空間盾構分體始發困難，采用移動式反力架代替傳統的固定反力架+負環始發成為一種有效的發展方向。

1 移動式反力架的適用范圍及特點

1）移動式反力架始發技術隨著反力架移動，逐步提供較大的垂直運輸空間。為拖車分節下井安裝提供條件，縮短分體始發工期。

2）無須安裝負環管片，反力架體系由鋼結構組成，安拆方便；拆除過程不占用垂直和水平運輸空間，對盾構正常掘進施工影響小。

3）通過反力架移動、支撐延長代替負環管片，鋼管支撐的價格相較管片低，且鋼管支撐重復利用價值高，降低了施工成本。

4）空間利用率高。為狹小空間兩臺盾構雙向分體始發提供條件，對于狹小空間，可在第二臺盾構盾體進洞后釋放工作井空間，盡早實現兩臺盾構同步掘進施工（圖1）。

圖1 移動式反力架在狹小豎井中始發運用

2 移動式反力架工藝原理

移動式反力架體系通過臨時固定盾體，移動架體并延長支撐。盾構分體始發每掘進一環，利用防退裝置構件對盾體進行固定，然后通過步進油缸前移反力架體，加長架體后部架體支撐；循環掘進后反力架移動至盾體進洞后，移動并固定反力架至設計位置，安裝0 環、+1 環管片，完成盾體進洞。移動式反力架體系模型主要由圓環、圓環支撐、反力架體、架體支撐四部分組成，從盾構推進油缸向后依次布置圓環、圓環支撐、反力架體、架體支撐，通過圓環將推進油缸作用力向后傳遞自始發端對側內襯結構側墻（圖2）。

圖2 移動式反力架構造原理圖

3 操作要點及施工工藝流程

1）從反力架尺寸、移動及固定、與推進油缸連接、安拆方便性、姿態可調整、抗浮及抗傾覆等多方面對本工程的移動式反力架進行設計加工，構造詳見圖3。

圖3 移動式反力架構加工設計圖

2）始發臺根據尺寸采用型鋼加工，在工作井底板與內襯墻施工時預埋始發臺安裝預埋件。結構施工完成后，使用龍門起重機加以人工輔助安裝固定始發臺。安裝過程測量跟蹤放樣，安裝完成進行復測。

3）由于工作井空間狹小，采取盾體及配套注漿、油脂、操作室等在井下布置，拖車在地面布置的分體始發方案。盾體采用履帶起重機、門式起重機分塊吊裝至井下組裝，拖車在地面組裝并將管路延伸連接至井下。

4）盾體安裝后，對結構施工預留的反力架預埋件進行測量復核。反力架體、圓環及圓環支撐在地面分塊拼裝連接，使用門式起重機將連接好的分塊架體吊至井下始發臺上組裝成型，利用調節螺桿支撐，將連接成型的反力架體、圓環、圓環支撐移動至盾尾內并定位固定好；然后安裝架體后部的鋼支撐立柱、鋼支撐，最后核查反力架定位及姿態，確認架體抗浮、抗傾覆、變形監測等措施。

5）移動式反力架及盾構組裝完成并通過驗收后，正式開始掘進。掘進時，按照地層及反力架承載能力情況，設定掘進參數；掘進過程盾尾內的圓環將推進油缸推理通過圓環支撐、反力架體、鋼支撐傳遞至內襯結構墻體；期間實時進行反力架變形監測、抗浮及抗傾覆監測；每次掘進環寬加上0.2m 后停機。

6）盾構掘進1 環后，根據地層情況適當降低倉內壓力，并根據倉壓核算防退裝置需提供的反力；將盾體防退牛腿安裝固定到始發臺，對盾體進行臨時固定；盾體固定牢固后，進行推進油缸收回，并拆除反力架抗浮油缸，利用反力架體步進油缸向盾尾內移動架體和圓環至設計位置并固定；然后根據管片環寬延長架體后部鋼管支撐，使用調節油缸調整支撐端與架體連接姿態后固定；再次核查反力架定位及姿態，確認架體抗浮、抗傾覆、變形監測等措施。

7）重復掘進及反力架移動，反力架移動到位并經核查后，根據地層及反力架承載能力情況，再次設定掘進參數恢復掘進；按照每掘進1 環反力架移動1 環的步驟，連續轉換施工。

8）盾體掘進與反力架移動交替進行，反力架移動至設計位置后完成盾體進洞。

9）盾體掘進至設計位置后，再次根據倉壓核算防退裝置需提供的反力并進行盾體固定；然后將圓環及圓環支撐移出盾尾并拆除，將反力架體固定至設計位置并固定。

10）盾尾內反力架部件拆除后，安裝0 環、+1 環管片，并頂至最終固定的反力架體。

11）移動式反力架體最終固定至始發洞門釋放了垂直運輸空間，按照常規盾構分體始發盾體繼續掘進，根據掘進長度和拖車長度，分批完成盾構拖車下井組裝，最終完成盾構分體始發。

移動式反力架盾構始發施工工藝流程圖如圖4 所示。

圖4 移動式反力架盾構始發施工工藝流程圖

4 效益分析

1）工期效益 如表1 所示，通過對盾構分體始發采用移動式反力架無負環始發和采用常規反力架有負環始發在反力架安裝、始發掘進階段每環掘進時間、管片安裝時間、主機進洞時間、拖車下井時間、反力架及負環拆除時間等方面進行對比分析，得出以下結論：盾構分體始發使用移動式反力架與使用負環管片，在盾構分體始發盾體進洞階段，工效相當，移動式反力架拆除時間少于負環管片拆除時間。盾體進洞后，采用移動式反力架可釋放垂直運輸空間，并盡早使用電瓶車+渣+渣車+管片車運輸，施工效率優于采用常規反力架負環管片拆除前階段。

表1 施工工效對比分析表

2）經濟效益 使用移動式反力架施工，不僅保證了盾構始發掘進所需的反力，而且由于鋼支撐的使用，占用了較小的空間，保證了始發作業所需的空間，為盾構的順利、安全、快捷始發提供了場地。用鋼支撐的延伸替代了負環管片，節約了負環管片成本；同時移動反力架體系均為鋼結構，可重復利用或回收，節約了成本。

3）社會效益 通過科學的施工管理、高效的運輸組織、嚴密的安全防范和嚴格的設備管理，確保了分體始發的精準、安全、穩定、快捷施工。該工法成功應用于珠江三角洲水資源配置工程，解決了有限空間2 臺土壓盾構雙向分體始發的難題，成為全線唯一一井2 臺盾構雙向始發的標段，得到了各級單位的一致好評，創造了良好的社會效益。

5 結語

移動式反力架的應用提高了空間利用率，在掘進8m 后即可吊放電瓶車用于渣土、管片等運輸，避免了長期采用人力推渣斗運輸渣土；在掘進20m 后即可下放第2 節車廂，通過2 節車廂運輸大大提高了施工效率；拆除作業過程，對盾構隧道掘進施工影響小，無須停機。

使用移動式反力架，無論泥水或土壓盾構，不受垂直運輸空間限制，均可根據盾體進洞程度安裝拖車，由于首節拖車承擔油脂系統、注漿系統等，利于盾構分體始發掘進。

由于工作井空間限制，一井雙向分體始發采用移動式反力架，可在第二臺盾構進洞后釋放工作井全部空間，進行第二臺盾構分體始發，實現兩臺盾構交叉施工。

綜合以上幾點，移動式反力架的應用大提高了運輸效率，提升了盾構分體始發工效、縮短了分體始發工期，并在狹小空間一井雙向始發應用效果更為突出。