淺談密閉式車站盾構(gòu)機(jī)平移調(diào)頭施工技術(shù)

（中鐵七局集團(tuán)第三工程有限公司，陜西 西安 710032）

1 工程概況分析

竹園路站東端頭為盾構(gòu)接收及始發(fā)井，采用地下3 層三跨現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，明挖順作法施工。該站采用復(fù)合墻結(jié)構(gòu)，5 號線站臺層內(nèi)襯為1.00 m 厚，端頭井寬度25.20 m，長度為12.05 m，東端頭負(fù)二層板下翻梁與負(fù)三層底板凈空為7.20 m，東端頭為盾構(gòu)調(diào)頭井，盾構(gòu)調(diào)頭后組裝始發(fā)。始發(fā)井左右線負(fù)一層、負(fù)二層板上均已預(yù)留5.00 m×4.00 m 的吊裝口，用于盾構(gòu)機(jī)調(diào)頭所需配件材料及托架、反力架下井組裝。從車站的結(jié)構(gòu)條件上來看，該地鐵火車站主要位于火車站主體結(jié)構(gòu)，如圖1 所示。

站內(nèi)南北站臺是由2 條平行上翻梁分割的，梯形上邊為13.50 m，下邊為14.00 m，從盾構(gòu)機(jī)的結(jié)構(gòu)上來看，該結(jié)構(gòu)全長85.00 m，是由很多后配套和盾體結(jié)構(gòu)構(gòu)成的，后配套包括后配套臺車以及橋架，盾構(gòu)機(jī)的外部直徑為6.00 m，盾體整體長度為9.00 m，盾體含螺旋機(jī)12.50 m，總重達(dá)320 t，由于重量負(fù)載不均勻，因此重心靠近前端，離前部位置3.60 m。

2 選擇合適的調(diào)頭方案

從盾體的施工來看，盾體移位調(diào)頭主要涉及整體吊裝、分體吊裝、鋼柱型移動法、盾體和接收機(jī)體一體利用鋼板之間進(jìn)行摩擦4 種方法。具體來看，整體吊裝主要用于小型盾構(gòu)機(jī)，針對大型盾構(gòu)機(jī)移位調(diào)頭可以采用分體吊裝的方式，在封閉車站中由于受到空間限制，吊裝采用接收機(jī)座位移位的方式，即接收機(jī)基座移動法，該裝置使用方便，而且結(jié)構(gòu)簡單，在封閉車站中這種移位方式得到廣泛應(yīng)用，從后配套臺車的調(diào)頭來看，共有5 種方案。1）在一定的空間條件下，可以在底板內(nèi)部鋪設(shè)軌道，利用電瓶車牽引的方式，配合后配套臺車實現(xiàn)換線操作。2）在臺車調(diào)頭位置設(shè)孔，并且選擇圓鋼放于孔內(nèi)，可將其作為橫梁配合使用，同時利用4 根鋼絲繩掛起下方臺車，推動臺車實現(xiàn)90°轉(zhuǎn)向，在施工前還需要驗算橫梁圓鋼和鋼板的承載力作用，需要在具有吊站機(jī)設(shè)備的基礎(chǔ)上，使用吊車代替手拉葫蘆的方式，能夠顯著提升施工效率。3）將吊車吊出地面并完成180°旋轉(zhuǎn)之后，使用道岔換線，在下井過程中可以使用電瓶車將其牽引至原有位置，并能夠與主機(jī)組裝調(diào)試始發(fā)位置。4）利用鋼板的摩擦作用力，在調(diào)頭區(qū)域內(nèi)鋪設(shè)鋼板，在鋼軌上放置臺車，而在下部焊接鋼板利用鐵鞋在車輪上固定，利用4 個鋼槽能夠?qū)⑴_車焊接于鋼板中，并且使用千斤頂，通過2 個鋼板之間的摩擦作用力進(jìn)行調(diào)頭。5）采用分頭始發(fā)的方式進(jìn)行調(diào)頭，能夠利用端頭擴(kuò)大端實現(xiàn)后配套臺車調(diào)頭工作，安裝延長管線，等到72 環(huán)挖掘之后拆除，并利用端頭緊擴(kuò)大端完成后配套的臺車調(diào)頭工作。

在該次項目施工過程中，由于受到車站內(nèi)結(jié)構(gòu)，環(huán)境等因素的影響，因此前3 種方案無法實現(xiàn)，而第4 和第5 種方案具有較強(qiáng)的可操作性，由于第5 種方案成本較高，而且施工難度大，因此在該研究中需要選擇第4 種方案并進(jìn)行施工優(yōu)化，施工中盾體、橋架以及臺車參數(shù)見表1。

圖1 密閉式車站結(jié)構(gòu)示意圖

在具體實施過程中還需要結(jié)合后配套和車站結(jié)構(gòu)盾體尺寸，通過數(shù)據(jù)分析可以在接收井內(nèi)進(jìn)行盾體掉頭，在站臺上無上翻梁位置進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)后配套的調(diào)頭操作。在具體施工過程有3 個步驟。1）在盾體調(diào)頭時可以使用端頭井底板鋪設(shè)厚度為20 mm 的鋼板，將接收梁和盾體焊接為一體，使用2 個千斤頂利用鋼板的摩擦實現(xiàn)轉(zhuǎn)體，完成盾體的平移旋轉(zhuǎn)以及調(diào)頭[1]，可以利用千斤頂完成盾構(gòu)機(jī)的頂升，之后清理下拖架，固定d 在鋼板底部和托架，鋪上H 型鋼塊以確保盾構(gòu)始發(fā)軸線的正確位置。2）在后配套臺車調(diào)頭時還需要在站內(nèi)底板調(diào)頭位置進(jìn)行鋼板的鋪設(shè)，利用坦克車和卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)成滑輪組，配合倒鏈將臺車旋轉(zhuǎn)到路線連接位置和盾構(gòu)機(jī)上，使之后完成始發(fā)掘進(jìn)。3）需要拆除站內(nèi)，鋼板在底板鋪設(shè)中心道岔，通過道岔將電瓶車能夠緩慢從左到右完成材料的運(yùn)輸?shù)炔僮骱?，即完成站?nèi)調(diào)頭的全部工作。

3 盾構(gòu)調(diào)頭的工藝技術(shù)分析

完成盾構(gòu)接收之后，盾體和接收架需要做好砂漿的清理工作，之后同時旋轉(zhuǎn)平移盾體和接收架，依次完成后配套臺車的調(diào)頭工作，加固始發(fā)價以及房地產(chǎn)的定位裝置，并做好管線連接設(shè)備的調(diào)試工作。鋪設(shè)道岔軌道等，破除洞門維護(hù)結(jié)構(gòu)，開始進(jìn)行始發(fā)掘進(jìn)操作等。

4 盾體調(diào)頭技術(shù)分析

由于盾構(gòu)接收過程中采用箱體回填泡沫的方式，結(jié)合箱體的接收方案完成盾構(gòu)接收之后，還需要破除這種箱體結(jié)構(gòu)在箱體中的托架，清理鋼板并完成端頭井中金屬鋼板的鋪設(shè)。針對其他的調(diào)頭準(zhǔn)備，需要配合后配套臺車和盾體分離，盾體焊接頂升支撐部件，在前中兩側(cè)分別焊接底板，使用厚度為30 mm 的鋼板，確保底板之間緊密焊接，要求底部位置平整。完成操作準(zhǔn)備后，需要使用2 個千斤頂進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，平移90°，之后再利用4 個千斤頂將盾體頂升清理拖架。為確保施工的安全性，可以使用水鉆配合風(fēng)稿的方式來破除盾體盾構(gòu)和托架砂漿，完成一系列的清理工作之后，需要進(jìn)行盾體的下放，使盾體能夠與托架緊密焊接在一起，利用千斤頂進(jìn)行托架的頂推，使盾體結(jié)構(gòu)實現(xiàn)一體化平移、旋轉(zhuǎn)，直至達(dá)到預(yù)期的位置之后，進(jìn)行標(biāo)桿位置的審核，托架頂升之后可以在下部墊一定厚度的一次性鋼板，使其能夠滿足相應(yīng)的標(biāo)高位要求。在這一過程中，要求在臺車調(diào)頭位置進(jìn)行鋼板鋪設(shè)時，需要合理控制鋼板的平滑度和厚度，打磨焊縫并且可以涂抹黃油，在盾體緩慢平移出左線進(jìn)口位置后，需要在下沉段端口井口進(jìn)行回填，向車站內(nèi)延長鋼軌的鋪設(shè)，利用電瓶車將后配套臺車牽引到相應(yīng)的車站調(diào)頭區(qū)域，將臺車通過鋼軌移到鋼板上，并利用4 根槽鋼進(jìn)行抬車的加固[2]，使用2 個千斤頂分別頂升前、后兩輪，當(dāng)達(dá)到一定高度后抽走下方鋼軌，每個臺車輪下方需要放置坦克車實現(xiàn)焊接，并同時配合使用卷揚(yáng)機(jī)等滑輪組，按照預(yù)定軌跡進(jìn)行臺車的移動，將其緩慢移動到路線位置同時頂升之后，割除坦克車并使其能夠進(jìn)入鋼軌中與鋪設(shè)的軌道的實現(xiàn)連接。利用電瓶車能夠使臺車緩慢拉至前方，使其可以與盾構(gòu)機(jī)實現(xiàn)焊接連接。通過研究證明，利用該方法能夠提高施工效率，且在結(jié)構(gòu)空間有限的基礎(chǔ)上，僅通過4 h 就完成了臺車調(diào)頭工作，相比使用鋼板摩擦作用力進(jìn)行平移的施工方案來說，能夠顯著節(jié)約施工成本，縮短工期。同時這種坦克車結(jié)構(gòu)比較簡單，而且可承受較大荷載作用力，維護(hù)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)靈活運(yùn)轉(zhuǎn)，可實現(xiàn)360°不同方位的移動，施工效率較快，相比滑動裝置來說將滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，移動過程中所需的作用力較小，能夠顯著節(jié)約動力成本，在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的噪聲較小，而且運(yùn)動穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的可靠性。

5 施工質(zhì)量控制

在盾構(gòu)接收后，需要完成端頭井底板找平工作，利用植筋的方式連接鋼板和混凝土，在植筋之后還需要對鋼筋和鋼孔進(jìn)行塞焊處理，鋼板孔能夠完成焊接位置的打平打磨和找平。在橋架加固過程中需要提前檢查站內(nèi)的凈空，防止由于加固較高影響正常通行。主機(jī)頂升過程中還需要同步油缸，并由專業(yè)工作人員來操作。牛腿焊接之前需要計算盾體的中心位置，確定最終的牛腿焊接位置。

6 結(jié)語

總而言之，利用該研究的盾構(gòu)調(diào)頭施工方法能夠加快施工進(jìn)度，確保施工安全性。在該次研究中封閉站內(nèi)盾體和后配套平移調(diào)頭施工技術(shù)，能夠為后續(xù)工程施工提供重要的參考。在無法使用大型設(shè)備和接收站及站臺封頂?shù)幕A(chǔ)上，利用該方法能夠完成盾構(gòu)機(jī)和后配套的平移調(diào)頭等施工。