地鐵車站的密閉空間盾構(gòu)機暗調(diào)頭施工工藝

姜婧婧

（中鐵十九局集團第六工程有限公司，江蘇無錫 214000）

1 工程概況

廣州市軌道交通十八和二十二號線項目萬頃沙站到新增盾構(gòu)井區(qū)間，位于興隆路至同安東圍路之間，線路呈南北走向布置，區(qū)間全長約1793 m，為盾構(gòu)法施工。區(qū)間從南向北依次下穿六涌、珠江街建筑物群、五涌、興隆路，計劃盾構(gòu)機在萬頃沙站大里程端始發(fā)，在新增盾構(gòu)井小里程端吊出。盾構(gòu)機包括盾體及其后配套設(shè)備共長約86 m，其中盾構(gòu)后配套設(shè)備包括1 節(jié)橋架、5 節(jié)后配套臺車。盾構(gòu)主機外徑為6.42 m，盾體整體約9 m，盾體含螺旋機長約12.5 m，總體重324 t，由于盾體的載荷分布不均，其重心稍微靠近前端，在距離前端鼻尖3.638 m 的位置。

2 調(diào)頭方案策劃及方案比選

2.1 盾體調(diào)頭

盾體調(diào)頭的方法較多，例如整體吊裝法、分體吊裝法、鋼珠型移動裝置移位法、摩擦力移位法（此法的關(guān)鍵思路在于將盾體、接收基座視為完整的結(jié)構(gòu)體，通過其與鋼板間所形成的摩擦力，達到高精度移位的效果），具體需根據(jù)施工場景合理選擇。

微型盾構(gòu)機施工中，其盾體調(diào)頭宜優(yōu)先采用整體吊裝法；當?shù)跹b施工環(huán)境較好時，一般選擇分體吊裝法進行大、中型盾構(gòu)機的移位調(diào)頭施工；對于吊裝環(huán)境有限的封閉式車站，一般采用后2 種方式進行施工。

同時，基于接收基座利用鋼板間的摩擦進行直接移位的方法工藝簡便、涉及到的裝置相對較少，對施工環(huán)境的要求較低，因此廣泛應(yīng)用于封閉式車站內(nèi)的盾體掉頭施工。

2.2 后配套臺車調(diào)頭

（1）方案1：在站內(nèi)空間較大時，于底盤鋪設(shè)軌道，通過電瓶車的牽引作用，將移位換線工作落實到位。

（2）方案2：于臺車調(diào)頭處的上方中板開設(shè)通孔，然后橫放圓鋼作為橫梁，并在其下安裝；同時在臺車的4 角分別懸掛4 根鋼絲繩，在手拉葫蘆的作用下吊起臺車，并向設(shè)定方向推動，從而實現(xiàn)臺車的調(diào)頭。另外，在施工前應(yīng)全面分析受力情況，然后合理計算橫梁圓鋼及中板的承載力算；若地表的穩(wěn)定性良好，可滿足站吊機的條件，此時宜配套吊車設(shè)備，將其替代手拉葫蘆，此方式不僅能大幅度提高施工效率，還能省去對中板承載力的計算。

（3）方案3：依托于吊車，有序?qū)⑴_車吊出地面，將臺車旋轉(zhuǎn)180°并換線，此后借助電瓶車的牽引作用，將臺車牽引至始發(fā)位置，將其與主機組裝于一體，按規(guī)范調(diào)試，及時發(fā)現(xiàn)問題并正確處理，以保證整機裝置可穩(wěn)定運行。

（4）方案4：在調(diào)頭區(qū)域底板滿鋪鋼板M，鋼軌下焊接整體鋼板N，鋼軌上停駐臺車并通過鐵鞋將車輪進行固定，防止在鋼軌上滑動；通過鋼板M、N 間所形成的摩擦作用，順利達成臺車調(diào)頭的作業(yè)目標。

（5）方案5：分兩個階段完成調(diào)頭，于端頭井擴大端將臺車調(diào)頭。

考慮到項目的實際情況，前3 種方案的實施會受到地鐵站內(nèi)空間及實際環(huán)境的制約，不能有效開展，因此具備一定可操作性的只有方案4、5。但是，方案5 的操作難度大且投資成本高，故項目最終確定選擇方案4 進行施工?；诖?，施工單位在一定程度上優(yōu)化了方案4，比如考慮到鋼板N 的局限性，在新方案中使用“萬向輪重型搬運坦克車”（簡稱“坦克車”）進行代替，在很大程度上降低了施工的難度。

2.3 實施方案綜述

以項目地鐵車站的結(jié)構(gòu)特點、后配套設(shè)備運行特性等情況為立足點，利用模擬軟件展開建模分析，由此確定具體實施方案，即在接收井內(nèi)（34 軸-36 軸）組織盾體調(diào)頭作業(yè)；此外，在站臺無上翻梁處（10 軸-11 軸）展開盾構(gòu)機后配套的調(diào)頭作業(yè)[1]。分階段依次作業(yè)，主要內(nèi)容有：

（1）盾體調(diào)頭。于端頭井底板處鋪設(shè)20 mm 厚的鋼板，在確保各鋼板具有緊密結(jié)合的關(guān)系后，均勻涂抹黃油，并通過焊接的方式將盾體與接收架固定為統(tǒng)一整體，再通過用2 個100 t 液壓千斤頂利用鋼板間的摩擦作用實現(xiàn)盾體的轉(zhuǎn)體、平移，完成盾體的調(diào)頭。

（2）后配套調(diào)頭。優(yōu)化后的施工方案是采用“坦克車”代替軌道下的鋼板。在2 臺卷揚機的配合下，將臺車逐漸旋轉(zhuǎn)至右線，然后與盾構(gòu)機進行連接并調(diào)試，合格后實施掘進作業(yè)。

（3）后續(xù)。盾體和后配套調(diào)頭完成后應(yīng)及時拆除站內(nèi)鋼板，首先應(yīng)在底板內(nèi)鋪設(shè)2 個中心道岔，利用電瓶車將鋼板材料或者渣土牽引著道岔的另一側(cè)并及時運出施工現(xiàn)場，從而全部完成盾體及后配套的調(diào)頭環(huán)節(jié)，而盾構(gòu)機也可以進入后續(xù)的正常掘進施工環(huán)節(jié)[2]。

3 盾體調(diào)頭方案實拖

盾構(gòu)接收采用的是制作箱體+箱體內(nèi)回填泡沫砼的方式，在完成了盾構(gòu)接收作業(yè)后應(yīng)當及時進行箱體的破除工作。

其他調(diào)頭時，需重點做好如下幾項準備工作：①盾體焊接頂升牛腿；②于前中盾兩側(cè)各焊2 個30 mm 鋼板制成的牛腿，3道40 mm 鋼板制成的勁板，2 個牛腿呈對稱布置且與盾體牢固焊接，腿底面應(yīng)保持平整，其結(jié)構(gòu)見圖1。

正式作業(yè)內(nèi)容有：在現(xiàn)場適配2 個100 t 液壓式千斤頂，通過該裝置的應(yīng)用，加之設(shè)置在底板處的反力支點，使墩頭沿著既定的軌跡穩(wěn)定運行，或是完成旋轉(zhuǎn)動作，再利用4 個200 t 液壓式千斤頂將盾體頂升至一定高度，同時有效清理托架。但是為了保障頂升、移動過程的安全施工，需加強對墩頭與托架間砂漿的清理，較為適宜的是采取水鉆和人工風鎬相結(jié)合的模式，確保該處不存在雜物附著現(xiàn)象，具體見圖2。

圖1 牛腿結(jié)構(gòu)

圖2 盾構(gòu)清理

完成盾構(gòu)的清理后，收回千斤頂將盾體逐漸下放，并再次與托架牢固焊接，然后再利用2個100 t 液壓式千斤頂將盾體與托架頂升至一定高度，實現(xiàn)其平移、旋轉(zhuǎn)90°至所需的狀態(tài)。準確測量其標高，若不能達到設(shè)計要求，需要再次頂升托架，并在下面墊設(shè)H 型鋼，直到標高符合設(shè)計標準[3]。

4 后配套臺車調(diào)頭方案實施

（1）臺車調(diào)頭區(qū)域應(yīng)平整鋪設(shè)鋼板，同時對焊縫進行打磨處理，涂抹黃油增加其光滑度。

（2）當盾體逐漸平移出左線井口后，及時回填下沉段端頭井口，同時繼續(xù)延長地鐵站內(nèi)的軌道鋪設(shè)，利用電瓶車將后配套臺車逐漸牽引至車站站中10 軸-11 軸間的位置，為臺車調(diào)頭做好準備。

（3）借助鋼軌的摩擦作用，能夠使臺車向鋼板移動，此后再配套4 根C 型槽鋼，利用此裝置穩(wěn)定臺車，以免其出現(xiàn)滑動等異?，F(xiàn)象。①適配2 臺100 t 液壓式千斤頂，2 臺設(shè)備協(xié)同作業(yè)，將臺車的前、后2 輪同時頂升至一定高度，然后抽走下方的鋼軌，并替換為“坦克車”，再與臺車輪進行有效的焊接；②利用卷揚機與滑輪組及倒鏈的相互作用，根據(jù)設(shè)計的移動軌跡將臺車慢速移動至規(guī)定位置；③再次利用千斤頂?shù)捻斏饔茫斏烈欢ǜ叨群笠瞥疤箍塑嚒?，此后放入鋼軌?nèi)，與站內(nèi)軌道（指的是已經(jīng)鋪設(shè)到位的部分）穩(wěn)定連接，通過電瓶車的牽引作用，最終將臺車與盾構(gòu)機對接。

（4）1 號、2 號、3 號、4 號臺車分別按照以上流程進行調(diào)頭。對于橋架部分，需將其焊接至2 輛管片車上，利用鋼軌間的摩擦作用將橋架移動至已鋪設(shè)的鋼板上。另外，橋架需焊接4 個具有支撐作用的支腿，通常情況下支腿直接與“坦克車”進行焊接，確保橋架和管片車可以共同移動。對于超長的5 號臺（14.8 m），應(yīng)當先將臺車的尾架進行拆除，從而有效減少臺車長度，然后分2次完成5 號臺車的調(diào)頭，最后再將尾架與臺車連接恢復到原狀。

（5）施工注意事項。①在鋼板鋪設(shè)環(huán)節(jié)，應(yīng)當在盾構(gòu)接收后在端頭井底板鋪設(shè)20 mm 厚鋼板，并保證鋪設(shè)的平整性，然后利用植筋將鋼板與混凝土底面進行固定，塞焊鋼板空與鋼筋，然后對焊縫進行打磨處理；②在焊接盾體牛腿前，應(yīng)嚴格計算盾體的重心位置，從而盡可能精確的確定焊接位置；③在加固橋架固環(huán)節(jié)，應(yīng)先準確測量站內(nèi)凈空，避免橋梁加固高度過大的情況（此時不利于設(shè)備的正常通行）；④主機頂升期間，需要協(xié)調(diào)好千斤頂和油缸的工作狀態(tài)，使其具有同步性，并由專員指揮，嚴格按照操作流程施工。

5 結(jié)語

在地鐵車站空間有限的條件下，對大型輔助設(shè)備的使用存在限制時可以使用簡單的機具，完成盾構(gòu)、后配套設(shè)備的平移、調(diào)頭等施工。該工藝相對簡單、投資成本相對較低，適用于工程的實際施工條件，也能夠確保在規(guī)定工期內(nèi)完成調(diào)頭施工，同時也可給類似工程提供技術(shù)參考。