盾構機鋼板+導軌接收空推平移技術探討

趙志龍，朱英偉，周建偉，楊芳盛，徐 樁

（中建交通建設集團有限公司，北京 100042）

1 工程概況

長春地鐵?2?號線?BT08?標包括?2?站?1?區(qū)間，即世紀大街站、世紀大街站—東方廣場站區(qū)間、東方廣場站。區(qū)間左、右線均采用盾構法施工，左、右線設計起迄點里程范圍均為?K39+17.862～K39+992.257，設計范圍內(nèi)左、右線長度分別為?974.36??m?和?974.395??m。采用?2?臺盾構機進行隧道掘進，從世紀大街站東端頭始發(fā)，自西向東掘進，計劃到達東方廣場站西端頭后拆解吊出。

東方廣場站西側(cè)擴大端處上方存在66??kV?架空高壓電線，此高壓線每排?4?根，上下共設置?3?排，距地面最近的高壓線距離為?13.5??m。圍擋內(nèi)設有?1?座高壓線塔，高壓線塔中心距離基坑南側(cè)鉆孔樁外邊為?17.5??m，高壓線已確定無法遷改。因此，該處不具備盾構機拆解吊裝條件，需將盾構機空推平移至隧道軌排井位置后將盾構機吊出（圖?1）。

圖1 東方廣場接收端平面布置示意圖（單位：m）

2 接收技術分析

根據(jù)東方廣場接收端底板、側(cè)墻的尺寸以及盾構機與車站的空間位置關系，計劃采用鋼板?+?導軌的形式進行接收。井口第1段鋼板采用雙層鋼板，下層鋼板焊接固定于底板預埋件，上下?2?層鋼板可相對滑動。盾構機推上上層鋼板后，需將盾構機前端連同上層鋼板向車站中心方向平移。平移完成后，盾構機繼續(xù)向前空推約?26??m，行至車站軌排井位置進行拆解、吊出。

2.1 擴大端及正常段（空推段）車站設計變更

確定采用鋼板+導軌平移及空推施工方案后，提前對車站的尺寸尤其是正常段底板的標高進行了技術復核。車站正常段中板與底板間的原設計凈距為6??010??mm，盾構機的外徑為?6??280??mm，不滿足盾構機通過的空間要求，且盾構機下緣與正常段底板面高差為720??mm，高差過大，盾構機很難空推通過。在車站底板施工前與設計單位溝通、商討，最終變更設計方案：采用將空推段底板降低?700??mm?的方案，待盾構機拆除完成后，再采用?C20?混凝土將站臺回填至設計標高；同時，在盾構機出洞前，根據(jù)盾構機的姿態(tài)反算出擴大端處地板標高，在盾構機出洞前對擴大端的下沉段采用?C20?混凝土回填至該標高（圖?2、圖?3）。

圖2 底板設計變更示意圖（單位：mm）

圖3 盾構中線與回填面標高示意圖（單位：mm）

2.2 接收鋼板及導軌設計

（1）為保證盾構機出洞后能夠安全平穩(wěn)地空推和平移，本次設計采用鋼板+導軌的組合形式。由于受車站水平空間的影響，對第?1?段（出洞段）接收鋼板進行了可平移設計，鋼板采用國標?12??000??mm×2??500??mm×20??mm?或者大于?20??mm?厚度的鋼板，導軌選用?43??kg/m?鋼軌。

（2）根據(jù)空推距離要求，采用?3?段?12??m?長國標鋼板進行鋪設，第?1?段為?2?塊鋼板疊加，下層鋼板通過焊接固定于事先做好的底板預埋件上，上層鋼板與下層鋼板疊合，2?層鋼板之間抹黃油潤滑。第?2?段與第?3?段鋼板沿第?1?段鋼板平移之后的角度布置，并與底板上事先做好的預埋件焊接牢固。

（3）鋼板上鋪設導軌，導軌采用鋼軌形式，2?條鋼軌的中心距為?1??500??mm，對稱于盾構機出洞實際中心線鋪設。采用焊接壓板對軌道進行固定（壓板的一側(cè)焊接在鋼板上，另一側(cè)壓在軌道上），內(nèi)側(cè)壓板間距?300??mm，外側(cè)壓板間距?400??mm。軌道兩側(cè)加焊防翻轉(zhuǎn)“7”字立板，立板間距?500??mm，與焊接壓板間隔布置（圖?4）。

圖4 接收端鋼板鋪設示意圖（單位：mm）

（4）在底板澆筑前，每段鋼板位置設置?8～10?塊預埋件。覆蓋在底板上的鋼板需與預埋件焊接固定。

（5）為保證盾構機推上第?1?塊鋼板后，前端能夠順利平移，要求保證?2?塊鋼板間平整，無雜物、凹凸、焊渣等，并預先在?2?層鋼板間涂抹黃油。資料顯示?2?塊鋼板在有潤滑的情況下，靜摩擦系數(shù)在?0.1～0.12?之間。本工程取盾體的總重量為?300??t，靜摩擦系數(shù)取?0.12，則盾體在平移時所需的推力為?36??t，考慮到環(huán)境因素選用100??t?液壓千斤頂。

（6）為保證鋼板在?100??t?液壓千斤頂頂推受力位置的剛度，對該位置的鋼板設置加勁肋。

（7）為保證盾構機能夠平穩(wěn)推上鋼軌，在出洞位置?2?根導軌以及同一塊鋼板上的?2?根鋼軌連接位置的前方鋼軌設置坡面，坡面的高度?50～100??mm，長度?300??mm。

（8）為保證空推過程平順，在導軌軌面抹黃油進行潤滑。

2.3 洞門引軌設置

洞門環(huán)梁長度?800??mm，盾構機出洞門后還需要跨過?500～800??mm?的集水坑，盾構機前盾重心靠前容易發(fā)生扎頭。為保證其出洞后不出現(xiàn)“扎頭”現(xiàn)象，需在洞門環(huán)梁設置引軌，引軌一般采用?43??kg/m軌制作，長度在?300～400??mm?之間，高度根據(jù)洞門的大小和盾構機外徑的關系以及洞門和盾構機與設計軸線的偏差來確定。長春地鐵?2?號線?BT08?標世—東區(qū)間右線，在洞門澆筑與盾構機掘進偏差不計的情況下，洞門鋼環(huán)的半徑為?3??310??mm，盾構機前端的半徑為?3??140??mm，則引軌的高度為?170??mm，2?條引軌與洞門圓心的夾角約為?60°（圖?5）。

圖5 引軌設計示意圖（單位：mm）

2.4 盾構機出洞推上引軌

長春地鐵?2?號線?BT08?標右線盾構機頂樁后，實測盾構機前端姿態(tài)，水平?+11??mm，垂直?+26??mm，誤差在允許范圍內(nèi)。選用?170??mm?高引軌（43??kg/m鋼軌下焊鋼板），引軌長度?400??mm，坡面長度?200??mm。為確保刀盤進入洞門環(huán)梁之后能夠繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，引軌擺放時，非坡面端緊貼洞門環(huán)梁外側(cè)（洞門簾布位置）。

盾構機破樁出洞，下方破碎樁體和渣土清理完成后，將盾構機推上引軌（圖?6）。

圖6 盾構機出洞清理后推上引軌

2.5 盾構機推上第1段鋼板后平移

盾構機整體推上第?1?段鋼板后，切斷固定上層鋼板的擋塊，確保切口平整無阻力。在刀盤位置采用?100??t?液壓千斤頂頂推上層鋼板，推進過程中觀察油壓、推力以及上層鋼板的變形情況。如推力突增或鋼板發(fā)生變形則停止頂推，檢查鋼板間是否有焊渣、凸起等障礙物影響頂進，清除障礙后恢復頂進，直至盾構機前端向左平移?380??mm?停止。隨后，對上層鋼板與下層鋼板的搭接位置重新焊接固定。

2.6 盾構機空推至軌排井位置拆解（圖7）

（1）盾構機在第?1?段鋼板頂推到位并將鋼板焊接牢固后，將第?2?段和第?3?段鋼板沿第?1?段鋼板的走向鋪設固定于底板上，之后安裝和固定鋼軌。繼續(xù)拼裝管片并空推直至到達軌排井吊裝位置解體。

（2）空推時拼裝?1?塊?A?型管片提供反力，盾構機下部?3?組千斤頂頂推管片向前行進。

（3）推進過程中，導軌抹黃油進行潤滑。

（4）勻速推進，推進速度不超過?100??mm/min。

（5）空推過程中，盾構機兩側(cè)嚴禁站人。

圖7 盾構機空推至軌排井位置

3 結束語

實踐證明，采用鋼板+導軌進行接收、平移和空推技術克服了盾構接收端由于客觀條件限制不能直接吊裝的難題，有效地降低了施工成本，且施工效率高、安全、穩(wěn)定。在今后的盾構隧道施工中，盾構機的始發(fā)和接收還會受到各種場地條件和客觀因素的制約，在不影響施工質(zhì)量的前提下，始發(fā)和接收需要結合實際施工條件進行優(yōu)化和創(chuàng)新。

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