觀景口水利樞紐超長距離硬巖頂管施工回退技術(shù)

巨宏偉

（中鐵十八局集團(tuán)隧道工程有限公司，401120，重慶）

重慶市觀景口水利樞紐輸水隧洞施工中，有2條隧洞長度超過2 000 m，分別為3號(hào)無壓隧洞（長3 224 m）和6號(hào)無壓隧洞（長2 178 m），采用了長距離硬巖頂管機(jī)對(duì)頂施工方法。當(dāng)頂管機(jī)掘進(jìn)至預(yù)定位置后，采用頂管機(jī)回退技術(shù)，使頂管機(jī)成功從隧洞退出。

一、頂管回退技術(shù)原理

長距離頂管機(jī)可回退技術(shù)原理為：通過對(duì)頂管機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，使刀盤可拆分，并將頂管機(jī)主機(jī)增加擴(kuò)徑盾體，實(shí)現(xiàn)主機(jī)與擴(kuò)徑盾在洞內(nèi)分離；當(dāng)頂管機(jī)主機(jī)回拖時(shí)用專門設(shè)計(jì)的回拖機(jī)運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)頂管機(jī)與刀盤中心塊快速回退；當(dāng)頂管機(jī)主機(jī)與刀盤中心塊完成回退后，再將洞內(nèi)掌子面的刀盤邊塊和擴(kuò)徑塊體進(jìn)行拆解，然后運(yùn)出洞外，完成整個(gè)頂管機(jī)回退過程。

二、頂管機(jī)回退流程和技術(shù)要點(diǎn)

根據(jù)頂管機(jī)回退的總體規(guī)劃和施工條件，確定頂管機(jī)回退的總體流程，分系統(tǒng)、分部位、分時(shí)段地進(jìn)行頂管機(jī)回退。回退時(shí)要采取安全保障措施，確保頂管機(jī)順利回退與轉(zhuǎn)場(chǎng)。

頂管機(jī)回退主要步驟：回退準(zhǔn)備工作→中繼間拆除及閉合→洞內(nèi)管線拆除→后配套臺(tái)車回退→風(fēng)管及水管拆除→主機(jī)分離回退→刀盤邊塊及擴(kuò)徑盾拆除回退。

1.回退準(zhǔn)備工作

（1）人員組織準(zhǔn)備

在頂管機(jī)回退時(shí)每天安排3個(gè)班組進(jìn)行作業(yè)，每班安排15人，每班8 h。拆卸工作開始前，要做好技術(shù)交底工作，讓參與拆卸的每一個(gè)工人了解拆卸工作流程、拆卸技術(shù)要點(diǎn)和安全注意事項(xiàng)等。

（2）工器具準(zhǔn)備

頂管機(jī)回退拆卸的常規(guī)工器具主要是重型開口扳手、千斤頂、導(dǎo)鏈、吊帶、鋼絲繩、割槍、電焊機(jī)等。

專用工具準(zhǔn)備包括液壓扭矩扳手、刀盤螺栓拆卸專用扳手、回退液壓泵站及卷揚(yáng)機(jī)、主機(jī)行走輪、專用手拉葫蘆、刀盤邊塊及擴(kuò)徑盾運(yùn)輸小車等。

（3）設(shè)備行走通道準(zhǔn)備

頂管機(jī)回退前要做好行走通道的準(zhǔn)備工作，主要為中繼間通道和管節(jié)之間的接縫處理，隧洞內(nèi)的中繼間若為鋼結(jié)構(gòu)中繼間，臺(tái)車和主機(jī)回拖輪的行走位置用鋼板進(jìn)行鋪設(shè)；管節(jié)之間的間隙則用砂漿進(jìn)行填充，保證回拖設(shè)備的膠輪可以順利通過。

（4）技術(shù)準(zhǔn)備

在頂管機(jī)回退前將設(shè)備相關(guān)技術(shù)圖紙和資料準(zhǔn)備好。

2.中繼間拆除及閉合

洞內(nèi)中繼間拆卸及閉合從1號(hào)中繼間依次向后拆卸和閉合，拆卸一個(gè)閉合一個(gè)；沒有啟用并且與主機(jī)相近的中繼間可以提前拆除并閉合。中繼間的拆除及閉合要在盡可能短的時(shí)間內(nèi)完成，以免管節(jié)在靜止時(shí)間過長后摩阻力增大，造成中繼間閉合失效。

中繼間油缸及支座拆除后，油缸卡子要復(fù)位，保證油管拆卸及安裝時(shí)不被污染。拆除后的中繼間油缸及支座可以和管路一起運(yùn)出洞外。

中繼間油缸要從上至下依次拆卸，同時(shí)要及時(shí)拆卸行程傳感器及控制盒等電氣設(shè)備，避免在拆卸過程中發(fā)生損壞。進(jìn)排漿伸縮管也要同步拆卸。

3.洞內(nèi)管線運(yùn)輸及雜物清除

洞內(nèi)管線主要包括進(jìn)排漿管路、膨潤土管路、閥站、信號(hào)電纜、高壓電纜、測(cè)量水管等，洞內(nèi)的管線根據(jù)需要依次進(jìn)行拆除，排漿管路及膨潤土管路拆除后利用平板車運(yùn)出洞外。同步要將洞內(nèi)的雜物全部清理出洞，為后續(xù)主機(jī)回退運(yùn)輸留出足夠的通道。管線運(yùn)輸可以采用小的三輪車或者自制的運(yùn)輸小車，以提高運(yùn)輸效率。

4.后配套臺(tái)車回退

頂管機(jī)后配套拖車等配套設(shè)備在主機(jī)分離過程中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)不使用的后配套臺(tái)車進(jìn)行回退?；赝饲?，首先將后配套拖車之間的連接板、管路及電纜拆除，拆除后的管路及線纜固定在相應(yīng)臺(tái)車上，并依次進(jìn)行回退?；赝诉^程中要保持臺(tái)車平衡，防止臺(tái)車傾覆。

5.主機(jī)拆除及回拖

在主機(jī)拆除時(shí)首先啟動(dòng)刀盤，將刀盤上的12號(hào)邊刀轉(zhuǎn)動(dòng)到刀盤的正上方并拆除7～15號(hào)刀具，再將刀盤中心塊與邊塊及擴(kuò)徑盾尾擋板連接螺栓拆除；然后再將主機(jī)與擴(kuò)徑盾尾擋板及首節(jié)管防扭裝置拆除，拆除完成后在盾尾底部安裝特制木墊板，保證主機(jī)順利回退。

主機(jī)與刀盤邊塊及擴(kuò)徑盾分離前，首先拆卸下刀盤上的滾刀，以減輕機(jī)頭的重量，降低主機(jī)內(nèi)盾與刀盤及擴(kuò)徑盾的分離難度，在主機(jī)內(nèi)盾與刀盤及擴(kuò)徑盾分離成功后用專用工具進(jìn)行回拖，當(dāng)主機(jī)的中盾回拖出擴(kuò)徑盾后，在中盾位置安裝行走拖車；行走拖車安裝成功后，繼續(xù)對(duì)主機(jī)進(jìn)行回拖，當(dāng)?shù)侗P回拖到前擴(kuò)徑盾與中盾連接處時(shí)安裝主機(jī)回拖輪。在主機(jī)分離過程中可以使用鉸接油缸對(duì)主機(jī)姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整，提高主機(jī)從擴(kuò)徑盾中分離效率。

頂管機(jī)回退步驟：頂管機(jī)主機(jī)拆卸準(zhǔn)備工作→刀盤中心塊與邊塊分離→擴(kuò)徑盾與內(nèi)盾分離→內(nèi)盾脫離第一個(gè)3 m→內(nèi)盾脫離第二個(gè)3 m并正?；赝?。

（1）頂管主機(jī)拆卸準(zhǔn)備工作

頂管機(jī)在到達(dá)掘進(jìn)位置前10 m，主機(jī)調(diào)向應(yīng)平緩，鉸接油缸差值不宜太大；頂管機(jī)到達(dá)掘進(jìn)位置后，刀盤與掌子面保證留有部分間隙，以免刀盤受到頂力影響拆除困難；調(diào)整主機(jī)姿態(tài)并將鉸接油缸全部收回；關(guān)閉主機(jī)進(jìn)排漿液壓閘閥。

停止掘進(jìn)前，首先應(yīng)將鉸接油缸全部伸出，留出最大空間；然后運(yùn)行進(jìn)排漿系統(tǒng)，將刀盤內(nèi)部的石渣物料全部循環(huán)清理干凈，同時(shí)將進(jìn)排漿管路內(nèi)部的泥渣也清理干凈。完成該項(xiàng)工作后，將1號(hào)和2號(hào)中繼間油缸持續(xù)泄壓，降低刀盤的壓力，防止木墊板回彈造成刀盤與掌子面緊貼而無法拆卸刀盤。

1號(hào)和2號(hào)中繼間泄壓完成后，在準(zhǔn)備拆卸刀盤邊塊與中心塊前，將鉸接油缸全部收回，使刀盤與掌子面留有足夠的空間，確保刀盤邊塊不受力。

（2）刀盤邊塊與中心塊分離

通過刀盤控制面板（點(diǎn)動(dòng)模式）將刀盤1號(hào)邊塊轉(zhuǎn)動(dòng)到正上方（12號(hào)刀），再拆除刀盤中心塊與邊塊連接螺栓。

（3）擴(kuò)徑盾與內(nèi)盾脫離

擴(kuò)徑盾與主機(jī)前盾脫離前按圖紙拆除相應(yīng)的螺栓及結(jié)構(gòu)件，并在擴(kuò)徑盾和主機(jī)尾部底下位置安裝木板，在脫離時(shí)可以使主機(jī)順利從擴(kuò)徑盾內(nèi)滑出。所有拆除后的螺栓在結(jié)構(gòu)面分開后，將螺栓安裝到原來位置或者整理收集存入庫房內(nèi)。拆除擴(kuò)徑盾與主機(jī)前盾的連接螺栓、拆除連接擋板、拆除防偏轉(zhuǎn)裝置。

主機(jī)與擴(kuò)徑盾體結(jié)構(gòu)件螺栓拆除后，主機(jī)通過混凝土管上吊點(diǎn)安裝手拉葫蘆將其脫離，回拖小車與內(nèi)盾尾部通過螺栓連接。

（4）內(nèi)盾回拖第一個(gè)3 m

用手拉葫蘆將主機(jī)向后拉約3 m的位置后，在刀盤位置安裝行走輪，見圖1。

圖1 回退第一個(gè)3 m示意圖

（5）內(nèi)盾回退第二個(gè)3 m并正?；赝?/p>

用手拉葫蘆將主機(jī)再向后拉大約3 m的位置，主機(jī)全部進(jìn)入混凝土管節(jié)后，實(shí)現(xiàn)正?；赝?，見圖2。

圖2 回退第二個(gè)3 m及正?；赝耸疽鈭D

6.刀盤邊塊拆除及回退

刀盤邊塊拆除前，在前三節(jié)混凝土管安裝吊點(diǎn)，為刀盤邊塊轉(zhuǎn)運(yùn)做好準(zhǔn)備工作。刀盤邊塊在拆除時(shí)先臨時(shí)固定于掌子面上，收縮擴(kuò)徑前盾給拆除預(yù)留足夠空間，刀盤拆除的順序?yàn)樯线厜K、左右邊塊及下邊塊。拆卸平臺(tái)就位后將上邊塊連接螺栓拆除，拆除后的邊塊運(yùn)到后部利用混凝土管上的吊點(diǎn)轉(zhuǎn)至平板車上運(yùn)到洞外。

7.擴(kuò)徑盾拆除及回退

擴(kuò)徑盾主要結(jié)構(gòu)分為前擴(kuò)徑盾、前擴(kuò)徑盾轉(zhuǎn)接環(huán)、尾盾及尾盾轉(zhuǎn)接環(huán)，拆除時(shí)依次從前擴(kuò)徑盾開始向后拆除，除前盾及尾盾分塊拆除外，轉(zhuǎn)接環(huán)需要分塊氧焊拆除。

在拆除擴(kuò)徑盾前，必須將擴(kuò)徑盾定位銷全部拆除并做好記錄，擴(kuò)徑盾分塊進(jìn)行編號(hào)。

前擴(kuò)徑盾拆除先從頂部開始，自制平臺(tái)必須牢固、穩(wěn)定，在拆除螺栓后通過固定在洞壁的倒鏈及千斤頂?shù)裙ぞ邔㈨敳糠謮K安全平穩(wěn)地落到地面上。

前擴(kuò)徑盾頂部拆除后，分別從左右兩側(cè)對(duì)稱拆除，最后拆除底部擴(kuò)徑分塊，在拆除前擴(kuò)徑盾后，通過掌子面或者洞壁的吊點(diǎn)使用手拉倒鏈，將前擴(kuò)徑盾轉(zhuǎn)接環(huán)從尾盾中拉出，然后將轉(zhuǎn)接環(huán)固定牢固，轉(zhuǎn)接環(huán)為一整體鋼制結(jié)構(gòu)，拆除時(shí)需要借助氧焊對(duì)轉(zhuǎn)接環(huán)進(jìn)行分割，在分割時(shí)，焊口應(yīng)平直整齊，為后續(xù)焊接做好準(zhǔn)備，嚴(yán)禁進(jìn)行破壞性分割。尾盾及尾盾轉(zhuǎn)接環(huán)的拆除順序參考前擴(kuò)徑盾及轉(zhuǎn)接環(huán)的拆除順序。

三、結(jié) 語

在觀景口水利樞紐隧洞部分施工中，超過2 000 m的隧洞采用對(duì)頂施工，經(jīng)實(shí)例驗(yàn)證，該施工技術(shù)成熟穩(wěn)定，3號(hào)無壓隧洞與6號(hào)無壓隧洞對(duì)頂施工中主機(jī)回退工期約20 d，有效解決頂管對(duì)頂施工的洞內(nèi)拆除問題，同時(shí)提高了工效。頂管機(jī)回退技術(shù)的成功應(yīng)用，填補(bǔ)了水利行業(yè)的空白，也為類似工程提供了借鑒。