淺談移動鋼平臺在重疊隧道井口交替吊裝施工技術(shù)

唐飛，蔣忠全，王振峰，鄧平平，殷婕，洪濤

（中鐵隧道集團三處有限公司，廣州 深圳 512205）

隨著城市發(fā)展交通越來越擁堵，修建地鐵是改善城市交通最有效的方式，城市的地下地鐵也會越建越多，必將會出現(xiàn)多條路線的交叉與重疊，在這種情況下上下重疊隧道，同時施工是在所難免的。

1 工程概況

天津地鐵5、6號線工程文化中心部分第1合同段工程為地鐵5、6號線交匯并行段，由“一站”（環(huán)湖西路站）“四區(qū)間”（組成，其中環(huán)湖西站～賓館西路站區(qū)間為5號、6號線并行區(qū)間。

本工程位于天津市南開區(qū)與河西區(qū)交界處，6號線大致呈東西向布置于賓水道下方，起于水上公園東路與賓水西道交叉路口西側(cè)水上公園東路站，出站后沿賓水道向東穿過水上公園東路、衛(wèi)津南路后，進(jìn)入衛(wèi)津南路與賓水道交叉路口以東的環(huán)湖西路站，出站繼續(xù)沿賓水道向東穿過環(huán)湖中路、環(huán)湖東路、津水橋、紫金山路后止于賓館西路站東端頭；5號線出賓館西路站沿賓水道與6號線并行向西前行進(jìn)入環(huán)湖西路站，出站后繼續(xù)與沿賓水道西行至士英路口附近左轉(zhuǎn)向南繞體育館進(jìn)入體育中心站。

5號線起訖里程DK26+296.184～DK28+815.100，全長2529.468m（以右線計），6號線起訖里程DK27+878～DK29+986.684，全長2090.684m（以右線計），標(biāo)段范圍見圖1所示。

圖1 標(biāo)段范圍示意圖

標(biāo)段5號線以右上左下重疊形式出賓館西路站后沿賓水道西行至DK26+550，兩隧道以立體交叉麻花繼續(xù)前行至DK27+250后，再以左上右下重疊形式進(jìn)入環(huán)湖西路站，出站后繼續(xù)以重疊形式西行至DK27+920后分離，在賓水道與士英路交匯段左轉(zhuǎn)向南繞體育館進(jìn)入體育中心站。線路平面最小曲線半徑300m，最大縱坡25.0‰。

環(huán)湖西路站為地鐵5號、6號線同臺平行換乘站，為地下三層兩柱三跨島式站臺車站，總長333.65m，結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)寬23.3m，基坑開挖深度25.7～27.91m，頂板覆土約3.0m。車站設(shè)5個出入口（其中2個為預(yù)留）、2組風(fēng)亭、1組冷卻塔。

本標(biāo)段四區(qū)間原計劃分別投入四臺盾構(gòu)機施工，兩臺負(fù)責(zé)6號線水～環(huán)區(qū)間、5號線環(huán)～體區(qū)間施工，另兩臺負(fù)責(zé)5、6號線環(huán)～賓區(qū)間施工。但由于工期和其他客觀原因，投入了五臺盾構(gòu)機施工。

區(qū)間隧道內(nèi)采用43kg/m鋼軌鋪設(shè)單線。洞內(nèi)運輸采用重載編組列車，配備兩列編組列車。每個編組由一臺60T變頻電機車牽引5節(jié)18m3礦車、1節(jié)6m3砂漿車和2節(jié)管片車。

2 吊裝運輸方案

常規(guī)施工一條運輸線路上預(yù)留一個井口進(jìn)行一臺龍門吊進(jìn)行吊裝做作業(yè)，上下兩條線必須兩個井口，兩個井口同一條線路上下但相互錯開，錯開距離必須滿足一組列車長度，才能滿足作業(yè)要求，并分別用兩臺龍門吊進(jìn)行吊裝。由于列車編組比較長，滿足這一要求是須要下層作業(yè)線路二倍列車編組長。

由于車站內(nèi)部結(jié)構(gòu)平行施工等因素，無法留有過長空間與時間，而車站結(jié)構(gòu)中立柱比較密集，重載編組列車長，車站內(nèi)無法采用道岔分線，進(jìn)行2條線路相對獨立運輸線路，只有在每條水平運輸線路上，車站頂板、中板只能留一個井口來滿足上下重疊隧道垂直吊裝運輸，一臺40T門吊同時滿足上下兩條線路的碴土起吊、管片及施工材料的下井等。碴土由井下起吊后倒至臨時集土坑，管片及施工材料從井上存放場地吊下放在井下編組列車上。

當(dāng)上下2條隧道線同時進(jìn)行施工時，車站結(jié)構(gòu)的頂板、中板預(yù)留井口，同一個井口需要滿足2條線的吊裝運輸，中板上需要一個就具有打開、關(guān)閉功能的移動鋼平臺。當(dāng)下面一條線吊裝需要運輸施工時，移動鋼平臺能及時打開。當(dāng)上面一條線需要吊裝運輸施工時，移動鋼平臺關(guān)閉進(jìn)口，列車編組能停留在井口中關(guān)閉的移動鋼平臺，才能進(jìn)行吊裝作業(yè)。

3 移動鋼平臺設(shè)計

移動鋼平臺設(shè)計成凹型，這樣平臺上行走軌道與站臺上軌道高度、軌距都同，列車才能平穩(wěn)到達(dá)井口與停留。

3.1 鋼平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）主橋縱梁：采用H型鋼H200×100。

（2）主橋橫梁：采用H型鋼H200×200×。

（3）主橋橋面：8mm人字防滑鋼板，方便操作人員在上作業(yè)。

（4）側(cè)桁架：上主梁采用B400*200（焊接）下主梁采用B300×200×（焊接）弦桿采用H型鋼H125×125×。側(cè)桁架長度為24m。

（5）側(cè)桁架前后有2組提升油缸。油缸行程滿足凹型移動鋼平臺提出井口面上。

（6）提升油缸下方有電機行走機構(gòu)。行走軌道設(shè)計在井口的圈梁上。

注：以上材料材質(zhì)均為Q345。

3.2 設(shè)計建模

采用 midas 對移動鋼平臺整體建模進(jìn)行計算。

3.3 邊界條件及載荷

（1）移動鋼平臺承受的荷載可分為恒載和活載兩類

停留在鋼平臺全部活載列車滿載總重60t、鋼軌與橋面鋪設(shè)鋼板之間為線接觸計算負(fù)載。

（2）載荷組合。

基本組合：1.2×恒載+1.4×活載；標(biāo)準(zhǔn)組合：1.0×恒載+1.0×活載；

基本組合用于結(jié)構(gòu)強度的驗算，標(biāo)準(zhǔn)組合用于結(jié)構(gòu)剛度的驗算。

4 驗算結(jié)果

經(jīng)過計算，移動鋼平臺主體結(jié)構(gòu)的最大彎矩108kN·m，最大剪力359kN，最大撓度值為68mm，最大梁單元應(yīng)力260MPa。如圖2～5所示。

圖2 最大彎矩108kN·m

圖3 最大剪力359kN

綜上可知，移動鋼平臺整體檢算強度能夠滿足受力要求。

5 移動鋼平臺安裝

5.1 軌道鋪架

圖4 最大撓度68mm

圖5 最大強度應(yīng)力260MPa

軌道的鋪設(shè)對移動鋼平臺的安裝起到基礎(chǔ)的決定作用，因此要特別注意。對設(shè)計圖的設(shè)計軌距將軌排鋪設(shè)好，軌道鋪設(shè)一定在井口圈中心位置，每節(jié)軌排之間用螺栓連接好，每節(jié)軌排采用左右割5個膨脹螺栓等距離將固定在地基上，嚴(yán)禁打穿圈梁外，軌面要平順，不能有錯臺；軌距為設(shè)計尺寸，允許偏差±5mm.軌面高度允許偏差±5mm。

在鋪設(shè)過程中，采用機械設(shè)備與人工相結(jié)合的方式，應(yīng)特別注意協(xié)調(diào)指揮，防止出現(xiàn)鋼軌砸傷事件的發(fā)生；安裝人員一定穿戴安全帽、安全帶。

另外，軌道基本鋪設(shè)完成后，用經(jīng)緯儀進(jìn)行測量檢測，是否滿足設(shè)計要求、軌道的直線度和平行度，滿足要求后進(jìn)行固定。

5.2 側(cè)桁架安裝

（1）先在車站井口外的頂板上，將4個行走系統(tǒng)，伸縮套，伸縮塊與2組側(cè)桁架連接，并將螺栓擰緊，形成2個側(cè)桁架組。

（2）通過井口上面的40T龍門吊下放至中板井口邊上的安有軌道的梁上，先將其中一組側(cè)桁架吊裝上軌道，用地錨三角支撐方式固定，防止側(cè)桁架倒塌，再將另一組同樣安裝。

（3）將兩組側(cè)桁架用前后兩端用剛性2根通梁固定，使2組側(cè)桁架形成一個穩(wěn)定的框架結(jié)構(gòu)。

（4）拆除地錨后，用手拉葫蘆將2組側(cè)桁架移動至車站的中板上。在行走輪下面塞三角木，防止側(cè)桁架滑動。

（5）40T龍門吊將凹型的橫梁下放至中板上的平板小車上。并移至到2組側(cè)桁架之間。

（6）手拉葫蘆和滑動的平板小車的輔助下，用高強度螺栓將安裝凹型的橫梁側(cè)桁架連接并緊固。

（7）安裝焊接防滑人字面板。

（8）在中板上安裝液壓系統(tǒng)、電器系統(tǒng)，對移動鋼平臺進(jìn)行移動，提升試驗。

（9）移動鋼平臺進(jìn)行移動在井口位置，下放平臺觀察與井口是否干涉，以及平臺與井口間隙大小。如干涉、間隙過大及時進(jìn)行處理。

（10）在平臺行走軌道上標(biāo)注鋼平臺行走到達(dá)的在大位置，并安裝卡規(guī)器+防撞橡膠塊。

（11）兩端的油缸回收至零行程，放下移動鋼平臺。

（12）安裝焊接列車行走的軌道，軌距900mm，允許偏差±5mm。使移動鋼平臺上列車軌道與站臺板上列車鋼軌上下等高，允許偏差±5mm。如不能滿足，可以在油缸座上加減墊塊進(jìn)行調(diào)整。

（13）40T龍門吊將沙袋堆碼平放在平臺上，每次增加2T，進(jìn)行載重試驗，并在下面底板上井口的側(cè)邊進(jìn)行底部仰視觀察，靜放10～15min，檢查其安全性。最大承重大于設(shè)計重量60T的1.2倍約72T，檢查焊縫是否有裂紋，以及螺栓是否有松動的情況，如出現(xiàn)情況，及時進(jìn)行處理。最后檢查合格后出具安全驗收報告，報送監(jiān)理，方可投入使用。

6 移動鋼平臺施工

(1)當(dāng)重疊隧道的上隧道需要進(jìn)行列車運輸作業(yè)，需要關(guān)閉中板的井口上進(jìn)行吊裝時。

①先將移動鋼平臺兩端的油缸提升，使鋼平臺提升，使移動的鋼平臺凹型梁的下部與中板分離，不產(chǎn)生干涉。

②通過行走電機行走系統(tǒng)，移動至井口位置。接近防撞橡膠塊，速度一定要慢。防止鋼平臺激烈撞擊限制塊。

圖6 移動鋼平臺

③對齊井口，下放鋼平臺，使鋼平臺上的軌道與中板上列車軌道對齊。注意檢查井口四周是否干涉。

④在鋼平臺軌道上固定卡規(guī)器，防止鋼平臺滑動。

⑤編組列車緩慢通過中板列車軌道駛?cè)脘撈脚_上，待吊裝車廂停留在鋼平臺上。

⑥40T龍門吊進(jìn)行吊裝。

⑦吊裝完成，列車編組駛離。

（2）當(dāng)重疊隧道的下隧道需要進(jìn)行列車運輸作業(yè)，需要打開中板的井口進(jìn)行吊裝時。

①先將移動鋼平臺兩端的油缸提升，使鋼平臺提升，使移動的鋼平臺凹型梁的下部與中板之間有一定的間隙，不產(chǎn)生干涉。

②通過行走電機行走系統(tǒng)，將鋼平臺移動出井口位置。

③編組列車緩慢通過底板井口區(qū)，40T龍門吊進(jìn)行吊裝。

④檢查鋼平臺的所有螺栓，看是否有松動以及平臺橫梁是否有裂紋，如有及時緊固和補焊。

進(jìn)行下一次循環(huán)使用。