盾構(gòu)隧道內(nèi)螺旋機(jī)拔出施工技術(shù)

宋陽春

（中鐵十六局北京軌道交通工程有限公司，北京 100101）

0 引言

隨著城市地鐵管網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市地鐵管網(wǎng)建設(shè)受既有條件限制無法采用明挖及頂管工藝施工，將更多地采用盾構(gòu)施工工藝[1]。在土壓平衡盾構(gòu)施工中，作為盾構(gòu)的重要組成部分，螺旋輸送機(jī)不僅可排除土倉內(nèi)的碴土，更重要的是具有控制螺旋機(jī)底部壓力，進(jìn)而維持盾構(gòu)開挖面土壓平衡的作用[2]。因此，土壓盾構(gòu)螺旋機(jī)的拆除與運(yùn)輸是盾構(gòu)機(jī)拆除工序的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。盾構(gòu)進(jìn)出工作井時，卻經(jīng)常遭遇到出洞口太小等問題，因此始發(fā)、接收是關(guān)鍵區(qū)段，也是施工重難點(diǎn)[3]。

本文以中鐵十六集團(tuán)的俄羅斯莫斯科地鐵工程為研究背景，提出為了保證拆機(jī)工作能夠安全、快速有效開展，先拆螺旋輸送機(jī)，再拆后配套設(shè)備，最后再拆除盾體的施工裝置的安全拔出方案。通過施工實(shí)踐證明，該施工方法可保證土壓平衡盾構(gòu)螺旋機(jī)在超小豎井下能被安全拔出，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 常規(guī)盾構(gòu)機(jī)回收工藝

我國常規(guī)的盾構(gòu)接收工法是不將螺旋機(jī)與盾體分離，而是將盾構(gòu)機(jī)整體推進(jìn)接收井基坑后，再將盾構(gòu)機(jī)整體吊出，此時接收井的長度必須大于盾構(gòu)機(jī)整體長度，通常接收井直徑一般至少為16m～20m，此時對接收井的場地要求比較高。

2 新型盾構(gòu)機(jī)回收工藝

由于工作井尺寸限制，此時就需要在盾構(gòu)機(jī)上將螺旋機(jī)拆除下來，分別通過接收井吊出。

2.1 螺旋輸送機(jī)完整拆卸

螺旋輸送機(jī)完整拆卸即將螺旋輸送機(jī)作為一個整體一次性拆除，確保螺旋輸送機(jī)的完整性；但同時極易發(fā)生螺旋輸送機(jī)與管片拼裝機(jī)、主驅(qū)動及襯砌管片碰撞，易發(fā)生設(shè)備及結(jié)構(gòu)損壞，危及拆卸施工安全。[4]

2.2 螺旋輸送機(jī)分體拆除

由于完整拆除工藝存在潛在危險，采取螺旋輸送機(jī)分體拆卸，即將螺旋輸送機(jī)分成兩段分體拆除，此時將較重的螺旋輸送機(jī)分成較輕的幾部分，對施工安全的不利影響會顯著降低。

3 隧道內(nèi)拆除螺旋機(jī)施工工藝

本文針對俄羅斯莫斯科地鐵工程，由于周邊環(huán)境場地面積的限制，故需在內(nèi)拆螺旋輸送機(jī)再拆后配套設(shè)備限高設(shè)備，由始發(fā)井口吊裝螺旋機(jī)，最后在出洞井口分段拆除盾體。其中最關(guān)鍵的是，如何在小直徑豎井的復(fù)雜場地環(huán)境下安全、經(jīng)濟(jì)、快速地拔出螺旋輸送機(jī)是亟需解決的問題。

3.1 隧道內(nèi)拆除螺旋機(jī)流程

（1）拆除管片拼裝機(jī)托梁后支撐；將隧道內(nèi)設(shè)備橋至盾體內(nèi)污水、泥渣等清理干凈，內(nèi)燃機(jī)車軌道延伸至管片拼裝機(jī)托梁下方。

（2）拆除螺旋輸送機(jī)上的油管、泡沫管以及電纜等，并將各管路端部用膠帶密封住，將各管線從螺旋輸送機(jī)下方移出。

（3）將皮帶機(jī)皮帶從硫化接口處割斷，并把皮帶從1號拖車下方抽出放在設(shè)備橋上，拆除連接橋處皮帶機(jī)（斜皮帶）；割除連接橋頂部前端的橫梁。

（4）在拆機(jī)架、H架以及管片拼裝機(jī)移動架下方適當(dāng)位置焊接吊耳；在內(nèi)燃機(jī)車上現(xiàn)場焊接組裝拆機(jī)架并焊接吊耳，用手拉葫蘆及鋼絲繩拉成三角形加強(qiáng)門架穩(wěn)固性，在管片拼裝機(jī)橫梁下方焊接H型鋼，用以保證拆機(jī)過程中管片機(jī)的安全。

（5）拆機(jī)架吊耳處連接10t手拉葫蘆（2個）；H架下方吊耳連接10t手拉葫蘆（1個），拉緊3個10t葫蘆。

（6）用液壓扭矩扳手和套筒取下螺旋輸送機(jī)與前盾連接螺栓；拆下螺旋輸送機(jī)與H架連接板的下銷軸。

（7）內(nèi)燃機(jī)車往后緩慢開動將螺旋輸送機(jī)拔出前盾套筒，此時應(yīng)注意前后10t葫蘆的動作配合。

（8）在管片拼裝機(jī)移動架下方的吊耳上掛10t葫蘆，將吊帶綁到螺旋輸送機(jī)固定節(jié)位置并掛在10t葫蘆上，通過管片拼裝機(jī)和內(nèi)燃機(jī)車的前后移動配合，將螺旋輸送機(jī)緩慢往外拉，此時應(yīng)注意前后10t葫蘆的動作配合。

（9）手拉葫蘆懸掛到H架的吊耳上，將吊帶綁到固定節(jié)吊耳上；手拉葫蘆根據(jù)現(xiàn)場情況在連接橋上找吊點(diǎn)，并用吊帶固定住螺旋輸送機(jī)后端節(jié)；通過手拉葫蘆將螺旋輸送機(jī)放到內(nèi)燃機(jī)車上，注意操作過程中不碰撞管片拼裝機(jī)；最后拆除內(nèi)燃機(jī)車的吊裝門架。

（10）拆除內(nèi)燃機(jī)車吊裝門架上半部分。

（11）用內(nèi)燃機(jī)車把螺旋輸送機(jī)運(yùn)輸至始發(fā)洞口，用吊車把螺旋輸送機(jī)吊出。

3.2 施工裝置

針對在狹小直徑豎井內(nèi)土壓平衡盾構(gòu)螺旋機(jī)接收困難的技術(shù)難題，設(shè)計了一種H架裝置（見圖1），便于在洞內(nèi)能更好地拆除螺旋輸送機(jī)。該裝置有助于拆除螺旋機(jī)工作能夠安全、快速有效開展，工期短，降低了施工成本。

圖1 H架裝置設(shè)計圖

4 施工方法

4.1 盾構(gòu)螺旋輸送機(jī)隧道內(nèi)拆除準(zhǔn)備階段

（1）拆除防撞梁。

拆除盾構(gòu)防溜車裝置的防撞梁，并拆除管片拼裝機(jī)托梁后支撐。

（2）清理渣土及盾體污水、泥渣。

在檢修口清理螺旋輸送機(jī)內(nèi)的渣土，降低螺旋輸送機(jī)的自重，將隧道內(nèi)設(shè)備橋至盾體內(nèi)污水、泥渣等清理干凈，內(nèi)燃機(jī)車軌道延伸至管片拼裝機(jī)托梁下方，反向旋轉(zhuǎn)螺旋輸送機(jī)1/3圈，避免因斷裂口相互卡住而妨礙后續(xù)的螺旋機(jī)拆除工作。

（3）拆除螺旋機(jī)后方裝置。

割斷皮帶機(jī)皮帶，將皮帶機(jī)皮帶從硫化接口處割斷，將皮帶拖到1號拖車后，并把皮帶從1號拖車下方抽出放在設(shè)備橋上，拆除連接橋處皮帶機(jī)（斜皮帶），將設(shè)備橋上的皮帶機(jī)的前半截機(jī)架解體吊到管片車上運(yùn)出，拆除螺旋輸送機(jī)后部平臺。拆除螺旋輸送機(jī)上的油管、泡沫管以及電纜等，并將各管路端部用膠帶密封住，將各管線從螺旋輸送機(jī)下方移出，割除連接橋頂部前端的橫梁，使得螺旋輸送機(jī)后方無阻礙物。

（4）拆除螺旋機(jī)管線。

拆除螺旋輸送機(jī)上的油管、泡沫管以及電纜等所有管線，將各管路端部用膠帶密封住，并將每根管線進(jìn)行標(biāo)識，將管片安裝機(jī)伸縮油缸伸出，頂至下面的管片上，將各管線從螺旋輸送機(jī)下方移出，為螺旋輸送機(jī)的拆除騰出空間。

（5）拆機(jī)架、H架以及管片拼裝機(jī)移動架制作。

加工制作龍門架，為拆卸螺旋輸送機(jī)設(shè)計好吊點(diǎn)，采用工字鋼及型鋼焊接成拆機(jī)架、H架及管片拼裝機(jī)作業(yè)平臺，并在渣土車底盤上焊接制作一個工作平臺，其作用相當(dāng)于小型龍門吊，用于螺旋輸送機(jī)的拔出、移動和放倒操作。需要解除渣土車底盤上的制動，使渣土車底盤處于前后方向的自由狀態(tài)以保持拆裝全過程中平臺的垂直受力狀態(tài)。H型龍門架運(yùn)輸至隧道內(nèi)安裝，安裝時根據(jù)圖紙要求進(jìn)行位置定位，保證龍門架的垂直度，龍門架與底部墊塊焊接固定，為提高安全系數(shù)，龍門架一側(cè)應(yīng)焊接斜撐頂?shù)焦芷?，龍門架H架如圖2所示。

圖2 H架實(shí)物圖

（6）吊耳的焊接。

在拆機(jī)架、H架以及管片拼裝機(jī)移動架下方適當(dāng)位置焊接吊耳；在內(nèi)燃機(jī)車上現(xiàn)場焊接組裝拆機(jī)架并焊接吊耳，用手拉葫蘆及鋼絲繩拉成三角形加強(qiáng)門架穩(wěn)固性，吊耳沿著盾構(gòu)軸線方向布設(shè)，這些吊耳是拆除螺旋輸送機(jī)的主要承力吊耳。必要時，在吊耳兩側(cè)焊接人字撐，撐腿支在兩側(cè)的梁上。在管片拼裝機(jī)橫梁下方焊接H型鋼，用以保證拆機(jī)過程中管片機(jī)的安全。

4.2 盾構(gòu)螺旋輸送機(jī)隧道內(nèi)拆除步驟

（1）步驟一。

拆機(jī)架吊耳處連接10t手拉葫蘆（2個）；H架下方吊耳連接10t手拉葫蘆（1個），拉緊3個10t葫蘆。吊點(diǎn)1、2、3用10t的手拉葫蘆進(jìn)行輔助起吊，在拆機(jī)架處吊點(diǎn)1、2用工字鋼搭建龍門架，作為2個吊點(diǎn)，H架上吊點(diǎn)3位置也使用圓鋼制作作為一個吊點(diǎn)，如圖3所示。吊點(diǎn)位置如圖4所示。

圖3 H架上吊點(diǎn)及圓鋼尺寸示意圖

圖4 螺旋輸送機(jī)拆卸吊點(diǎn)位置示意圖

分別在吊點(diǎn)1、2、3位置掛10t手拉葫蘆，再用液壓扭矩扳手和套筒取下螺旋輸送機(jī)與前盾連接螺栓，并拆下螺旋輸送機(jī)與H架連接板的下銷軸。拆解連接螺栓時，應(yīng)先將全部的螺栓拆松1～2mm，然后在左上和右上對稱預(yù)留4～6顆螺栓，其余螺栓全部拆掉，拆解連接螺栓的過程應(yīng)該時刻注意觀察三個吊點(diǎn)及螺栓輸送機(jī)的受力狀況，并適時作出調(diào)整，避免因螺栓輸送機(jī)突然擺動移位或手拉葫蘆受力過載。盾體與螺旋輸送機(jī)的連接示意圖如圖5所示。

圖5 盾體與螺栓輸送機(jī)連接示意圖

（2）步驟二。

吊點(diǎn)位置確定好后，在管片拼裝機(jī)移動架下方的吊耳上掛10t葫蘆，將吊帶綁到螺旋輸送機(jī)固定節(jié)位置并掛在10t葫蘆上，通過管片拼裝機(jī)和內(nèi)燃機(jī)車的前后移動配合，慢慢往外移動螺旋輸送機(jī)，將吊點(diǎn)3的葫蘆逐漸收緊，并同時釋放吊點(diǎn)1和吊點(diǎn)2的葫蘆，使螺旋輸送機(jī)逐漸外移且平放。內(nèi)燃機(jī)車往后緩慢開動將螺旋輸送機(jī)拔出前盾套筒，此時應(yīng)注意前后10t葫蘆的動作配合。

（3）步驟三。

平移時可根據(jù)需要在螺旋機(jī)下部做支撐，或使用管片運(yùn)輸車做支撐，輔助螺旋輸送機(jī)向外移，直至螺旋輸送機(jī)完全移出盾構(gòu)主機(jī)部分。

將手拉葫蘆懸掛到H架的吊耳上，將吊帶綁到固定節(jié)吊耳上；手拉葫蘆根據(jù)現(xiàn)場情況在連接橋上找吊點(diǎn)，并用吊帶固定住螺旋輸送機(jī)后端節(jié)；利用盾尾上焊接的吊點(diǎn)及盾殼內(nèi)原有吊點(diǎn)，配合管片螺栓上的吊點(diǎn)，使用倒換手拉葫蘆的方法將螺旋輸送機(jī)向后平移，直至螺旋輸送機(jī)完全平放到內(nèi)燃機(jī)車上，注意操作過程中不碰撞管片拼裝機(jī)；最后拆除內(nèi)燃機(jī)車的吊裝門架。其螺旋輸送機(jī)放置示意圖如圖6所示。

圖6 螺旋輸送機(jī)放置示意圖

拆除內(nèi)燃機(jī)車吊裝門架上半部分，吊至管片車上固定后運(yùn)出洞外，用內(nèi)燃機(jī)車把螺旋輸送機(jī)運(yùn)輸至始發(fā)洞口，用吊車把螺旋輸送機(jī)吊出，其螺旋輸送機(jī)平放和運(yùn)輸現(xiàn)場圖如圖7（a）、（b）所示。

圖7 螺旋輸送機(jī)平放和運(yùn)輸現(xiàn)場圖

5 施工注意事項(xiàng)

（1）螺旋輸送機(jī)拆除之后，使用石棉墊和薄鋼板將螺旋輸送機(jī)分?jǐn)嗵幍姆ㄌm密封起來，以確保土倉壓力，防止地下水滲入隧道內(nèi)，以免造成開挖面失穩(wěn)和地面沉降。

（2）為避免長期停機(jī)造成地下水從盾尾密封處滲入隧道內(nèi)，應(yīng)加強(qiáng)盾尾油脂注入。

（3）螺旋輸送機(jī)分?jǐn)嗵幍姆ㄌm接口用石棉墊片封閉后，仍應(yīng)密切監(jiān)測土倉壓力，并加強(qiáng)地面監(jiān)測，土壓值應(yīng)稍低可稍小推進(jìn)，應(yīng)保持土壓。

（4）螺旋輸送機(jī)拆卸框架連接要穩(wěn)固，連接螺栓一定要全數(shù)栓接，不能減少數(shù)量，以免影響拼接質(zhì)量。

（5）吊裝時，吊鉤及螺旋輸送機(jī)下嚴(yán)禁站人，確?，F(xiàn)場安全拆卸螺旋輸送機(jī)。

（6）為確保螺旋輸送機(jī)拔出過程施工的安全，必須在每個作業(yè)點(diǎn)之間設(shè)有便捷可靠的通訊設(shè)備。

（7）為了在狹小的隧道空間內(nèi)安全有效地對螺旋機(jī)進(jìn)行整體拆檢，需要搭建專用的作業(yè)平臺。還需要配備專用液壓泵站來實(shí)施轉(zhuǎn)動螺旋機(jī)，關(guān)閉螺旋機(jī)前閘門等操作。

6 結(jié)束語

隨著城市地鐵管網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，盾構(gòu)施工工藝應(yīng)用越來越普遍。土壓平衡盾構(gòu)的組裝和拆卸是盾構(gòu)施工中十分重要的工序，而土壓盾構(gòu)螺旋機(jī)的拆除與運(yùn)輸是盾構(gòu)機(jī)拆除工序的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。盾構(gòu)進(jìn)出工作井時，卻常常碰到出洞口太小等問題，因此始發(fā)、接收是關(guān)鍵區(qū)段，也是施工重難點(diǎn)。

本文針對俄羅斯莫斯科地鐵施工中，因接收井極為狹小最小位置僅有7.3m，出口吊裝井口最大僅8.5m，且吊裝井內(nèi)存在支撐體系，而螺旋機(jī)長度為15m，導(dǎo)致吊裝井無法滿足吊裝條件的問題，提出了土壓平衡盾構(gòu)螺旋機(jī)拔出施工方法，首先在洞內(nèi)拆卸螺旋輸送機(jī)，在此基礎(chǔ)上通過使用拆機(jī)架、H架以及管片拼裝機(jī)移動架及其連接三者的手拉葫蘆進(jìn)行配合，并通過管片拼裝機(jī)和內(nèi)燃機(jī)車的前后移動配合，將螺旋輸送機(jī)緩慢往外拉，使其從盾構(gòu)機(jī)中拔出，再拆后配套限高設(shè)備，由始發(fā)井口吊裝螺旋機(jī)，最后在出洞井口分段拆除盾體，確保土壓螺旋運(yùn)輸機(jī)被安全拔出。因此該工法在盾構(gòu)安全、高效接收的同時可保證盾構(gòu)分體拆除，有效提高地鐵盾構(gòu)機(jī)的接收效率，縮短工期，降低施工成本。