基于大直徑盾構(gòu)的工作井內(nèi)整機(jī)平移關(guān)鍵技術(shù)研究

王鋒

（中鐵二十局集團(tuán)第三工程有限公司，重慶 400065）

1 引言

進(jìn)入21世紀(jì)，城市軌道交通地下空間的開發(fā)建設(shè)迎來了空前的大發(fā)展，在城市軌道建設(shè)中采用盾構(gòu)法施工的項(xiàng)目也越來越多。然而，由于城市鬧市區(qū)的周圍環(huán)境復(fù)雜，盾構(gòu)法采用的盾構(gòu)機(jī)設(shè)備因周圍環(huán)境的影響，往往需要特殊的施工工藝才能滿足盾構(gòu)施工作業(yè)。例如，鄭州地鐵[1]面臨高壓線下施工距離不足的問題，采用混凝土結(jié)構(gòu)柱延后的工法讓盾構(gòu)平移，實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)始發(fā)的目的；深圳地鐵9號(hào)線[2]采取盾構(gòu)平移技術(shù)使施工完的盾構(gòu)機(jī)成功順利吊裝出井；上海上中路隧道[3]給出了超大直徑盾構(gòu)機(jī)在豎井內(nèi)原位掉頭及平移的施工工法，解決傳統(tǒng)施工需要重新拆裝盾構(gòu)機(jī)的不足；北京地鐵16號(hào)線[4]通過研發(fā)一種推進(jìn)系統(tǒng)，解決了盾構(gòu)平移過站的施工難題。在國(guó)內(nèi)關(guān)于盾構(gòu)機(jī)的調(diào)頭及平移施工方法主要基于現(xiàn)行規(guī)范[5，6]規(guī)定及周邊環(huán)境條件，本文創(chuàng)新行地提出了一種適合大直徑盾構(gòu)的工作井內(nèi)整機(jī)平移的施工技術(shù)，有效解決了城市密集空間下大直徑盾構(gòu)機(jī)難吊裝下井的難題，并縮短了施工工期，降低了成本。

2 工程概況

成都軌道交通17號(hào)線二期工程土建六工區(qū)含2站1區(qū)間，區(qū)間出二仙橋站沿建設(shè)北路三段敷設(shè)進(jìn)入踏水橋站，共設(shè)有2座聯(lián)絡(luò)通道，其中，1座兼廢水泵房。

工程投入2臺(tái)鐵建重工生產(chǎn)的ZTE8600盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)施工，受二仙橋站蜀龍五期匝道橋凈空限制，始發(fā)端頭不具備盾構(gòu)機(jī)吊裝下井條件，2臺(tái)盾構(gòu)機(jī)均設(shè)置在盾構(gòu)右線吊裝孔南側(cè)場(chǎng)地吊裝下井，因此，左線盾構(gòu)機(jī)吊裝在右線吊裝孔下井后，需要平移至左線。蜀龍五期匝道橋凈空7 m，距離吊裝區(qū)域7 m，履帶吊距離匝道橋15.1 m，盾構(gòu)機(jī)平移示意圖如圖1所示。

圖1 二仙橋站盾構(gòu)機(jī)平移示意圖

吊裝端頭地質(zhì)情況為：地層自上而下依次為<1-2>雜填土、<3-2-3>黏土（硬塑）、<3-8-1>卵石土（稍密）、<3-8-2>卵石土（中密）、<3-4-4>中細(xì)砂（稍密）、<3-8-3>卵石土（密實(shí)）、<5-1-2>強(qiáng)風(fēng)化泥巖、<5-1-3>中等風(fēng)化泥巖地層。二仙橋站始發(fā)井端頭地層及平面如圖2所示。

圖2 二仙橋站始發(fā)井端頭地層及平面圖

二仙橋站因地面構(gòu)建筑物影響，左線盾構(gòu)機(jī)無法直接吊裝到左線始發(fā)井，需先吊裝到右線始發(fā)井，通過平移設(shè)備將主機(jī)及后配套拖車平移至左線始發(fā)井，然后進(jìn)行組裝，大直徑盾構(gòu)平移施工存在以下工程難點(diǎn)：

1）工作井內(nèi)大直徑盾構(gòu)機(jī)整體平移工法的選擇、平移裝置的配置及細(xì)部措施，為技術(shù)難點(diǎn)。

2）盾構(gòu)機(jī)平移在地下工作井凈空高度約9.2 m的狹小空間作業(yè)，為施工難點(diǎn)。

3 平移施工準(zhǔn)備

盾構(gòu)平移工作，主要是盾體和拖車兩部分進(jìn)行平移，盾體含各部件（刀盤+前盾+中盾+尾盾+螺旋輸送機(jī)+管片拼裝機(jī)）組合之后整體移動(dòng)至指定的位置，拖車是分批次將各節(jié)拖車進(jìn)行移動(dòng)至指定位置。盾構(gòu)機(jī)主機(jī)長(zhǎng)度約10.9 m，整機(jī)長(zhǎng)度約106 m，總質(zhì)量約1 200 t。由于各部件重量較重，因此，施工中嚴(yán)格控制施工工藝，是確保盾構(gòu)平移是否成功的關(guān)鍵。

盾構(gòu)平移施工工藝為：工作井口軌道鋪設(shè)→拖車平移裝置下井→平移各節(jié)拖車至指定位置（依次完成6#、5#、4#、3#、2#、1#、連接橋等拖車平移）→吊出平移拖車裝置及拆除滑移軌道→始發(fā)托架下井→螺旋機(jī)及盾體下井組裝→盾體平移→平移結(jié)束。

3.1 工作井口軌道鋪設(shè)

底板清理干凈，清理底板凝固的混凝土塊及格構(gòu)柱突出底板部分。對(duì)工作井底板采用中粗砂進(jìn)行找平處理，然后在底板滿鋪4道20 mm厚鋼板，鋼板四周用φ28 mm鋼筋錨固，防止鋼板移動(dòng)。在底板水平方向鋪設(shè)4條軌道，軌距900 mm，2列軌道之間相距7 m，每隔2 m安裝1個(gè)軌道拉桿。軌道間距與拖車平移裝置保持一致，為拖車平移裝置提供行走。根據(jù)拖車平移裝置要求，需保證安裝的滑移軌道平整穩(wěn)固，連接處高差≤2 mm，不平整位置需要調(diào)整處理。

3.2 馬鐙安裝

工作井拖車平移軌道安裝完成后，兩邊軌道各放1個(gè)渣斗底盤作為拖車平移裝置。由于工作井與車站存在高差，需在工作井內(nèi)鋪設(shè)保證鋪設(shè)的軌道與車站的軌道一致?？紤]工作井拖車易進(jìn)入車站內(nèi)，故將工作井內(nèi)的軌道標(biāo)高提高1 cm。根據(jù)設(shè)備廠家提供的各部件質(zhì)量表可知，1#拖車最重約46 t，馬鐙只需滿足1#拖車承重即可；本次馬鐙制作采用250H型鋼制作。依據(jù)公式：

式中，H為腹板高度；B為翼緣寬度；t1為腹板厚度；t2為翼緣厚度；r為圓角半徑，L為型鋼的長(zhǎng)度。當(dāng)L=1 m時(shí)，受力面積為0.25 m2，承載的重量為720 kN（72 t），能滿足受力需求。因此，底盤頂面放8個(gè)馬鐙可滿足受力需求，分?jǐn)?個(gè)渣斗，1個(gè)渣斗上放置4個(gè)馬鐙即可，如圖3所示。

圖3 底盤上馬鐙放置后剖面圖

4 大直徑盾構(gòu)機(jī)平移

4.1 拖車平移

拖車平移時(shí)，首先將拖車平移裝置放置于井口滑移軌道上，在平移拖車裝置上安裝拖車行走軌道，控制軌道面與車站鋪設(shè)的軌道面高差一致，方便拖車平移至始發(fā)井口后牽引到車站。當(dāng)拖車下井后放置于平移拖車裝置軌道上，采用H型鋼焊接固定，使拖車與平移拖車裝置連成整體，確保拖車移動(dòng)時(shí)穩(wěn)固。利用10 t的卷?yè)P(yáng)機(jī)、滑輪組及鋼絲繩將平移拖車牽引至左線井口中心位置，連接平移拖車裝置上鋪設(shè)軌道與車站軌道，滿足拖車在軌道運(yùn)行，拆除拖車在平移拖車裝置上的加固，用牽引電機(jī)車將拖車牽引至車站內(nèi)，完成拖車平移。

4.2 盾體平移

拖車平移完畢后，拆除工作井內(nèi)的拖車平移裝置和滑移軌道，為盾體平移提供空間。工作井內(nèi)底板需保證表面高差≤2 mm，表面平整度≤4 mm/m2。滿鋪鋼板厚度20 mm，接縫處采用坡口焊滿焊，并保持焊縫平整牢固，不平整位置進(jìn)行打磨處理。

在井口底板的鋼板表面涂抹黃油，盾構(gòu)機(jī)始發(fā)托架吊裝下井，然后，依次完成盾體各部件吊裝下井，并且在托架上完成盾體主機(jī)組裝工作。如圖4所示，將盾體與托架焊接成整體，在鋼板上焊接反力裝置擋塊作為反力支撐，利用液壓泵站和4個(gè)200 t千斤頂組合，頂推托架整體平移，鋼板上抹黃油減少移動(dòng)托架和鋼板之間的摩阻力；在鋼板上焊接擋板提供反作用力，4個(gè)千斤頂均勻放置在托架旁，同步加力；過程中注意擋板有無脫焊跡象和不同步跡象，如有異常，立即停止操作，調(diào)整好受力方向后在進(jìn)行。頂推托架平移至左線，頂推過程中反力架裝置與千斤頂之間增加型鋼擋塊作為傳遞，最終完成盾體平移。

圖4 千斤頂布置示意圖

4.3 拖車平移施工要點(diǎn)

1）拖車平移裝置滑移軌道鋪設(shè)時(shí)應(yīng)放樣，確保軌間距誤差在≤3 mm；

2）拖車平移前，卷?yè)P(yáng)機(jī)應(yīng)牢固固定在車站底板；

3）側(cè)墻預(yù)埋件上各安裝一個(gè)定滑輪，定滑輪安裝標(biāo)高應(yīng)與拖車平移裝置牽引點(diǎn)高差一致；

4）拖車平移時(shí)應(yīng)將拖車與平移設(shè)備臨時(shí)焊接，連成整體防止側(cè)翻；

5）拖車平移裝置放置拖車的軌道，標(biāo)高略高于車站標(biāo)準(zhǔn)段底板標(biāo)高5~10 mm；

6）過程中拖車平移裝置需勻速滑行，平穩(wěn)施工。

4.4 盾體平移施工要點(diǎn)

1）施工場(chǎng)地底板采用黃沙找平，鋪設(shè)的鋼板與鋼板之間緊密靠攏，并焊接牢固；

2）鋼板上泥土等雜物清理干凈、焊疤必須打磨處理，盾體平移前在鋼板上涂抹黃油；

3）盾構(gòu)機(jī)平移前盾體與托架固定牢固，每側(cè)用5塊400 mm×200 mm×20 mm的鋼板滿焊處理，防止側(cè)翻；

4）液壓泵站千斤頂在推進(jìn)過程中，嚴(yán)格控制推進(jìn)速度；并設(shè)專人觀測(cè)盾構(gòu)機(jī)和托架變形情況，一旦出現(xiàn)異常馬上停止，查明原因處理后再繼續(xù)施工；

5）為千斤頂提供反力的構(gòu)件必須加固牢靠，與鋼板滿焊連接并設(shè)加筋板，千斤頂兩側(cè)設(shè)擋塊防止千斤頂側(cè)滑；

6）平移過程技術(shù)人員、機(jī)械人員全程旁站，確保安全施工。

5 結(jié)語

本文介紹城市軌道建設(shè)中大直徑盾構(gòu)機(jī)在工作井內(nèi)采取托架平移裝置和盾體始發(fā)托架實(shí)現(xiàn)平移的施工實(shí)例，從工作井內(nèi)鋼板鋪設(shè)、拖車平移、盾體平移等工作順利完成歷時(shí)1個(gè)月，解決成都地鐵二仙橋站左線盾構(gòu)入井、組裝、始發(fā)的難題，并節(jié)省了工期。這次成功的工作井內(nèi)整機(jī)平移的施工為今后類似工程的積累了一定的施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)地鐵類似工程的盾構(gòu)平移技術(shù)提供參考，具有良好的推廣前景。