論盾構(gòu)機過地鐵車站施工技術(shù)

王靜雅 李偉 王洪志

摘要：通過闡述盾構(gòu)機過站前條件準備、平移過站、過程安全控制、后配套臺車過站等主要過程，分析過站途中出現(xiàn)的各種影響因素及解決方法，對目前逐漸興起的盾構(gòu)施工技術(shù)具有一定的參考意義;區(qū)間隧道采用盾構(gòu)法施工時，當(dāng)施工場地狹小，不具備盾構(gòu)吊裝的條件或由于車站已經(jīng)封閉、無法吊入盾構(gòu)機時，可采用盾構(gòu)機空推過站，將盾構(gòu)機整機（或分體）頂推和滑移方式通過車站站臺層的方式，進入車站另一端的始發(fā)位置，直接進行下條隧道的施工。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)機;過車站;施工技術(shù)

隨著城市地鐵建設(shè)的快速發(fā)展，盾構(gòu)施工技術(shù)因具有技術(shù)性高、施工工期短、施工安全可控等特點，被廣泛運用于城市地鐵建設(shè)。盾構(gòu)法施工作為現(xiàn)代軌道交通和隧道建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)，對控制和保證地鐵隧道的質(zhì)量、安全起著至關(guān)重要的作用。在地鐵盾構(gòu)施工過程中，往往由于受現(xiàn)場條件的限制，在盾構(gòu)機掘進完成一個區(qū)間后要經(jīng)過某一車站結(jié)構(gòu)，通過頂升或平移過站，減少了盾構(gòu)到達、解體、吊運和再安裝施工工序，極大地降低了工程風(fēng)險，節(jié)省了工期。

一、工程概況

某地鐵四號線土建11工區(qū)盾構(gòu)區(qū)間包含二區(qū)間：九水東路站～靜港路站～沙子口站。本工程采用鐵建重工公司設(shè)計和制造ZTE6250型土壓平衡盾構(gòu)機施工，盾構(gòu)機在沙子口站端頭下井后向九水東路站方向掘進，到達九水東路站盾構(gòu)井吊出井接收后吊出。

二、盾構(gòu)機過車站施工技術(shù)

（一）盾構(gòu)接收準備

盾構(gòu)接收前，要求做好端頭地層加固，高鐵站接收端均采用Φ800mm@600mm三重管旋噴樁加固，加固范圍隧道縱向長度9m，隧道外兩側(cè)各3m。剖面加固范圍為隧道頂板上3m、隧道底板下3m。做好聯(lián)系測量、洞門定位、始發(fā)架定位測量。另外將接收端接收架拆分托運至始發(fā)井，兼做始發(fā)架;做好配套的反力架系統(tǒng);盾構(gòu)到位前進行洞門鑿除;做好洞門防水裝置安裝;地面準備好負環(huán)管片、盾構(gòu)出洞應(yīng)急物資及始發(fā)前報檢工作等。

（二）在始發(fā)井端頭鋪設(shè)軌道

（1）盾構(gòu)機到達始發(fā)井后需平移至始發(fā)位置。因此，始發(fā)井軌道鋪設(shè)為地面-下層鋼板-上層鋼板-軌道。（2）下層鋼板選取厚度20mm，尺寸為10.5m×8m;上層鋼板厚度20mm，尺寸10.5m×6m。（3）鋼板之間連接采取焊接的方式，鋼板邊加工45°坡口，鋼板對接時焊縫填充坡口，焊接完畢后打磨鋼板平面，打磨標(biāo)準要求焊縫高度≤鋼板厚度。（4）鋼板鋪設(shè)前應(yīng)對始發(fā)井底板進行檢查，確保底板無明顯高低落差，保證底板的平整度。如底板高低不平，應(yīng)使用細沙對底板進行找平。（5）鋼板在底板固定采用焊接方式，與事先底板預(yù)埋鋼板焊接。

（三） 重難點

（1）盾構(gòu)經(jīng)過區(qū)段，主要為第四系土，由于第四系沉積物形成較晚，大多未膠結(jié)，結(jié)構(gòu)比較松散，屬于軟弱地層，這對于施工過程中地層穩(wěn)定性有一定的影響。（2）地層主要由砂卵石土層和泥巖組成，而砂卵石以稍密～密實為主，局部松散，自穩(wěn)能力差;泥巖主要包括中風(fēng)化和強風(fēng)化泥巖兩種，都是極軟巖，并且中風(fēng)化泥巖遇水易軟化。（3）成都地區(qū)地下水豐富，在雨季地下水一般在3.0～4.0m，砂卵石地層滲透系數(shù)一般為18～25m/d，滲透系數(shù)大，施工時泥巖軟化會產(chǎn)生隱患。在換刀位置，需對砂卵石進行袖閥管注漿加固，但由于地下水流動性大和砂卵石的孔隙率大的特點，導(dǎo)致漿液（單液漿、雙液漿）無法有效凝固，影響地層固結(jié)效果。（4）卵石層中卵石含量一般在60%～70%之間，粒徑以2～15cm為主，最大粒徑達20cm。盾構(gòu)掘進時，大顆粒切削或者破碎困難，加上砂卵石在掘進時與刀盤、刀具，輸送設(shè)備以及密封艙內(nèi)壁摩擦?xí)a(chǎn)生較大的設(shè)備磨損，致使長距離掘進面臨較大困難。

（四）盾構(gòu)機選型

鑒于地層有著較大的滲透性，從經(jīng)濟性和地層適應(yīng)性方面考慮，最后決定選擇土壓平衡式盾構(gòu)機。在施工過程中，為了增強盾構(gòu)機的適應(yīng)性，提高施工質(zhì)量，進行了盾構(gòu)機小范圍的適應(yīng)性改造。

三、盾構(gòu)機平推過站

（一） 盾構(gòu)機主機頂升

橫向平移到位后，在盾體滾輪位置焊接盾構(gòu)牛腿，在牛腿下用4臺150t千斤頂頂升盾構(gòu)機至過站設(shè)計高度。基座下用鋼板塊塞墊密實，基座后端焊接支撐頂至端墻。拆除頂升千斤頂，并割除盾殼與基座的連接鋼板。接收基座前段焊接引軌至標(biāo)準段站臺板，在接收基座中間對稱安裝兩臺100t千斤頂，確定好支撐反力點，通過千斤頂頂推盾構(gòu)機制標(biāo)準段軌道。

（二）盾構(gòu)機縱向前移

盾構(gòu)機總重337t，軌道潤滑后的摩擦系數(shù)取0.15，則盾體縱向移動所產(chǎn)生的摩擦阻力為51t，充分考慮其它不利因素，采用兩臺100t千斤頂頂推，完成盾構(gòu)機的縱向移動。在過站盾構(gòu)中心線鋪設(shè)過站滾輪軌道及標(biāo)準段接收軌道，當(dāng)推進距離滿足第一組過站滾輪焊接位置停止頂進，方可焊接第一組滾輪，繼續(xù)頂推到第二組過站滾輪焊接位置，停止頂推，焊接第二組滾輪。采用兩臺100t抱軌千斤頂和兩臺推進千斤頂將盾體沿著過站軌道頂推至始發(fā)端。盾體每縱向移動1個推進油缸行程為一個循環(huán)，通過交替移動反力裝置位置及伸縮千斤頂?shù)姆绞?，使盾體不斷頂推至二次始發(fā)基座上方。

（三）橫向平移前準備工作

（1）盾構(gòu)機平推至始發(fā)端頭前先將底板找平，再鋪設(shè)尺寸為10.5m×8m的下層鋼板，并將下層鋼板與底板預(yù)埋鋼板焊接牢固。（2）在下層鋼板表面均勻涂抹潤滑油脂，油脂涂抹完成后立即鋪設(shè)尺寸為10.5m×6m的上層鋼板。上層鋼板擺放中心線應(yīng)對齊盾構(gòu)機平推線路中心線，按照要求擺放到位后，清除上層鋼板周圍多余的油脂，對南、北、東三個邊進行焊接。（3）在上層鋼板上鋪設(shè)鋼軌，與站內(nèi)盾構(gòu)機平推軌道相連接，并將鋼軌與上層鋼板連接牢固。（4）將盾構(gòu)機平推至上層鋼板，加固過站托架，并將過站托架與上層鋼板連接為一體。同時在始發(fā)井反梁側(cè)布置反力支座。

（四）后配套過站

后配套設(shè)備由電瓶機車牽引過站。主機過站后，在車站底板鋪設(shè)四道鋼軌，中間兩道為電瓶車軌道，兩側(cè)為臺車軌道，中間軌道為電瓶車軌道。在車站接收井口、始發(fā)井口軌道以30‰的坡度鋪設(shè)至底板。將設(shè)備橋橋的前端支撐在一輛管片運送車上，直接利用電瓶機車牽引整個后配套系統(tǒng)向前移動。

四、 結(jié)語

綜合各項技術(shù)措施將本次盾構(gòu)連續(xù)下穿運營地鐵隧道及車站施工沉降控制的關(guān)鍵因素總結(jié)如下：1）采用高精度、高頻率的自動化監(jiān)測系統(tǒng)，實時反饋既有隧道及車站的變形情況。2）根據(jù)穿越施工的特點和實際情況，綜合考慮，選擇具有針對性功能的盾構(gòu)設(shè)備。3）根據(jù)施工工況的實際情況，合理地劃分施工階段，并采取相應(yīng)的技術(shù)措施，設(shè)置針對性的施工參數(shù)。4）除上述技術(shù)措施之外，在穿越施工之前，需對被穿越的隧道及車站進行詳細的踏勘、調(diào)查，特別要確定盾構(gòu)掘進斷面內(nèi)無任何障礙物。還需進行針對性的人員組織和設(shè)備情況檢查。

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