軌道法盾構(gòu)機(jī)空推過站施工技術(shù)

鄭俊良

（西安市地下鐵道有限責(zé)任公司　 陜西西安　710018 ）

軌道法盾構(gòu)機(jī)空推過站施工技術(shù)

鄭俊良

（西安市地下鐵道有限責(zé)任公司 陜西西安710018 ）

利用鋼軌作為盾構(gòu)機(jī)空推載體具有節(jié)省成本、材料設(shè)備需求量低、推進(jìn)速度快、人工需求量低等優(yōu)點(diǎn)，安全系數(shù)高于利用鋼板法與滾軸法空推。在車站等地面平整度較高、地面承載力較大的施工環(huán)境具有很強(qiáng)的實(shí)用性。就盾構(gòu)機(jī)而言，最快空推進(jìn)度可以達(dá)到40m/班，包括前期準(zhǔn)備在內(nèi)，空推盾體207 m需要耗費(fèi)5 d時(shí)間。結(jié)合西安市地鐵四號(hào)線工程實(shí)踐，重點(diǎn)介紹軌道法盾構(gòu)機(jī)空推過站施工技術(shù)。為同類工程施工提供借鑒。

推過站 頂升盾體 軌道強(qiáng)度 施工技術(shù)

1　工程概況

圖1　西安地鐵四號(hào)線TJSG-12標(biāo)形象圖

西安市地鐵四號(hào)線工程（航天東路站—北客站）土建施工項(xiàng)目D4TJSG-12標(biāo)段，包含兩站三區(qū)間，即含元殿站—大明宮站區(qū)間、大明宮站、大明宮站—大明宮北站區(qū)間、大明宮北站、大明宮北站—余家寨站區(qū)間，其中含元殿站—大明宮站區(qū)間受f2地裂縫、大—玄區(qū)間受f1地裂縫影響，采用礦山法隧道施工，盾構(gòu)施工左線為2 270 m，右線為2 169 m，最大縱坡為28 ‰，直線施工，最大埋深約18.4 m。此次空推過站為右線盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)完成含元殿站—大明宮站，從大明宮站南端頭小里程YCK19+916.830處進(jìn)洞，空推至大明宮站北端頭大里程YCK20+123.850處出洞繼續(xù)推進(jìn)大明宮站—大明宮北站區(qū)間?？胀崎L(zhǎng)度共207 m，車站為兩層雙柱三跨現(xiàn)澆砼箱形框架結(jié)構(gòu)，見圖1。

2　盾構(gòu)機(jī)參數(shù)和空推材料機(jī)具（見表1和表2）

表1　盾體各部件外形尺寸及重量

表2　空推材料機(jī)具統(tǒng)計(jì)表

3　關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1軌道法盾構(gòu)機(jī)空推過站施工流程（見圖2）

圖2　軌道法盾構(gòu)機(jī)空推過站施工流程圖　

3.2關(guān)鍵技術(shù)工藝

3.2.1頂升盾體

頂升盾體使用4個(gè)200 t的、行程為25 cm的液壓千斤頂，千斤頂由液壓泵站供能。頂升盾體時(shí)，將千斤頂放置于焊接在盾體上的牛腿正下方并確保千斤頂放置平穩(wěn)，啟動(dòng)液壓泵站并加載壓力，緩慢平衡頂升盾體。待盾體頂升高度達(dá)到20 cm時(shí)，檢查盾體及油缸是否平穩(wěn)。確保盾體不會(huì)突然掉落或傾倒，然后鎖死液壓泵站。盾體頂升結(jié)束。

3.2.2放置盾體空推軌道

確定盾體頂升穩(wěn)定后，可向始發(fā)架下部安放軌道，軌道應(yīng)放置在始發(fā)托架正下方，與始發(fā)托架軌道平齊。并從前后兩端分別加固軌道。加固方法為地面打20 mm直徑螺紋鋼，利用螺紋鋼夾緊軌道防止軌道偏移或傾倒。軌道上應(yīng)均勻涂抹黃油，減小軌道與始發(fā)托架之間摩擦。

3.2.3千斤頂卸載，下降盾體至軌道

下降盾體時(shí)應(yīng)注意平穩(wěn)緩慢進(jìn)行。隨時(shí)觀察軌道與盾體接觸情況，若出現(xiàn)單邊先接觸到軌道，應(yīng)立即停止確認(rèn)軌道是否未放置平穩(wěn)并及時(shí)調(diào)整軌道位置，始發(fā)托架與軌道接觸部位應(yīng)焊接鐵鞋，防止空推過程中盾體偏離空推軌道。確保空推時(shí)消除因?yàn)檐壍婪胖貌徽_造成的危險(xiǎn)源。

3.2.4安裝在軌重物推移機(jī)

本次使用50 t在軌重物推移機(jī)由液壓鉗和頂推油缸兩部分組成。液壓鉗作用為夾緊軌道并為頂推油缸提供反力支撐，頂推油缸提供盾體空推前行的動(dòng)力。放置在軌重物推移機(jī)應(yīng)注意檢查液壓鉗鉗口螺紋是否完整、無(wú)裂紋；油缸應(yīng)放置平穩(wěn)，防止推進(jìn)過程中因受力不均導(dǎo)致盾體推移偏向或傾倒。

4　軌道強(qiáng)度驗(yàn)算

本次實(shí)例采用標(biāo)準(zhǔn)鋼軌，鋼軌材質(zhì)為Q235B。材料彈性模量為E，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，鋼軌截面積A=65.8 cm2，鋼軌重量為g=51.51 kg/m，鋼軌截面慣性矩Ix=2 037 cm4。鋼軌抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算。

鋼軌可看做是等截面直桿，受軸向拉力

盾體重量m1=280 000 kg，始發(fā)托架重量m2=5000 kg。

載荷計(jì)算

摩擦力F=μN(yùn)=μ（m1+m2）g=427.5 kN，式中：μ=0.15。

軌道強(qiáng)度校核

因此，滿足使用要求。

圖3　軌道魚尾板、螺栓連接俯視圖　

5　連接螺栓的抗剪強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度驗(yàn)算（見圖3）

螺栓用6.8級(jí)M24螺栓，抗剪強(qiáng)度取0.7σs=336，安全系數(shù)取n=1.5，

許用剪應(yīng)力?。郐樱?224 MPa

單個(gè)螺栓剪切面的剪切力Q=71.25 kN

螺栓的有效受力面積A=352.5 mm2

抗剪強(qiáng)度校核：τ=Q/A=202MPa＜［τ］

連接螺栓有3個(gè)擠壓面，中段的擠壓力大且擠壓計(jì)算面積小，對(duì)中段作校核，鋼軌中部的厚t=15.5mm，螺栓抗壓強(qiáng)度取1.7。

σs=816MPa安全系數(shù)取n=1.5，

許用擠壓應(yīng)力取［σ］c=544 MPa

單個(gè)螺栓所受擠壓力Pc=F/3

擠壓計(jì)算面積Ac=dt

擠壓強(qiáng)度校核σc=383 MPa

因此，滿足使用要求。

6　盾體頂推油缸推力計(jì)算

式中：f為靜摩擦系數(shù)取0.15；w被推移物體的重力；P為推力。

頂推油缸推力與軌道所受摩擦力相等，故P=F=427.5 kN。

7　結(jié)語(yǔ)

目前我國(guó)各大城市均有在建地鐵施工項(xiàng)目，地鐵項(xiàng)目與城際高鐵、過江隧道不同，車站與車站之間距離往往較短，因此空推過站就成為制約地鐵項(xiàng)目進(jìn)度的一大因素。本空推過站方法在傳統(tǒng)過站方法的基礎(chǔ)上優(yōu)化了盾構(gòu)機(jī)空推的滑動(dòng)方式，并在經(jīng)過計(jì)算的前提下成功應(yīng)用，大大縮短了空推時(shí)間，節(jié)約了材料、設(shè)備及人工成本。根據(jù)上述計(jì)算方法，可根據(jù)盾構(gòu)機(jī)型號(hào)不同，盾體尺寸及重量的不同考慮更換高標(biāo)準(zhǔn)軌道或增加支撐軌道數(shù)量，并對(duì)應(yīng)更換大推力油缸。就本盾構(gòu)機(jī)而言，最快空推進(jìn)度可以達(dá)到40m/班，包括前期準(zhǔn)備在內(nèi)空推盾體207 m需要耗費(fèi)5 d時(shí)間。

［1］肖昱.地鐵區(qū)間隧道穿越粉細(xì)砂地層土壓平衡盾構(gòu)施工技術(shù)［J］.國(guó)防交通工程與技術(shù)，2015（4）

［2］王春河.盾構(gòu)機(jī)空推過礦山法段地鐵隧道施工技術(shù)［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2010（3）

［3］羅炬華.島式車站盾構(gòu)機(jī)過站技術(shù)探討［J］.設(shè)備管理與維修，2015（4）

Construction Technology of Empty Push through the Station with Shield Machine on Rails

ZHENG Jun-liang
（Xi'an Metro Co.， Ltd. Xi'an Shaanxi710018China）

Using rails beneath shield machine to help empty push has the advantages of saving costs， low demand on materials and devices， fast progress in push work， less labor， etc.， and it has higher safety coefficient than pushing with steel plates and rollers. It is very practical in environments like stations where the ground is flat and smooth with higher carrying capacity. As to speed， the shield machine can push to as fast as 40m per shift and it takes 5 days to proceed 207 m including the time spent on preparation work. Taking the project of Line 4 of Xi'an metro as an example， this paper introduces the technology of empty push through the station with shield machine on rails， which provides reference to projects alike.

push through the station jacking shieldrail intensity construction technology

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-1816（2016）03-0036-05

2016-06-18

鄭俊良（1965-），男，工程師，研究方向地鐵造價(jià)管理。