地下空間盾構(gòu)機(jī)主機(jī)臺階式降落施工技術(shù)研究

傅存海，王海智，李林，蔣忠全

（1.中鐵廣州工程局集團(tuán)城軌工程有限公司，廣東 廣州 511458；2.中鐵隧道局集團(tuán)公司，北京 100000）

1 工程概況

1.1 線路概況

深圳市城市軌道交通14號線工程線路全長約50.34km，共設(shè)站17座、停車場1座、車輛段1座、主變電所4座（新建2座、改造1座、預(yù)留1座）。其中土建一工區(qū)包括：福田站～崗廈北樞紐（盾構(gòu)）；停車場出入線（盾構(gòu)）；崗廈北樞紐～黃木崗站區(qū)間（盾構(gòu)）；黃木崗站（蓋挖）；黃木崗站～清水河站區(qū)間（盾構(gòu)）；清水河站（明挖）；清水河兩端17號線區(qū)間同步工程；清水河站～布吉站區(qū)間（盾構(gòu)）。

1.2 隧道設(shè)計(jì)概況

由于總體工期安排，車站、明挖區(qū)間及中間風(fēng)井施工優(yōu)先安排盾構(gòu)始發(fā)、接收井、暗挖豎井的施工，滿足盾構(gòu)始發(fā)、接收及暗挖隧道施工需求，因此車站與區(qū)間同時施工而制約，造成盾構(gòu)機(jī)在進(jìn)、出洞時，會面臨許多施工難題；深圳地鐵14號線土建一工區(qū)出入線、崗～黃區(qū)間，2條區(qū)間線路之間最大高差為1.71m，盾構(gòu)機(jī)落降到達(dá)底板的最大距離為2.301m。

圖1 車站盾構(gòu)出洞橫斷面圖

2 盾構(gòu)機(jī)出洞方法設(shè)計(jì)

3臺盾構(gòu)機(jī)接收出洞都在崗廈北東段，崗廈北站東端頭為地下3層框架結(jié)構(gòu)。2臺Φ6980用于崗～黃區(qū)間、1臺Φ6480用于出入線區(qū)間，由于盾構(gòu)機(jī)出洞時，車站主體基本完成。盾構(gòu)機(jī)在崗夏北樞紐出洞端頭墻沿掘進(jìn)方向12m位置有一道中板下翻梁；盾構(gòu)機(jī)需要通過下翻梁后到達(dá)吊裝孔（12m*5m）。接收端底板及右線接收范圍側(cè)墻、中板施工完成后，還需要割除4根格構(gòu)柱，提供盾構(gòu)接收場地。

崗～黃區(qū)間接收端隧道底部距底板約2.24m，因此盾構(gòu)機(jī)步行架不能設(shè)計(jì)過高，否則盾構(gòu)機(jī)上架后重心過高，總重會增加；平移、步進(jìn)安全風(fēng)險將會加大，同時盾構(gòu)機(jī)步進(jìn)時，需避開結(jié)構(gòu)中下翻梁。因此只能采用常規(guī)的步進(jìn)架，同時需抬高1.74m，待盾構(gòu)機(jī)主體上步行架后，通過下降油缸將步行架下降至下沉段底板，沿掘進(jìn)方向前移9.3m，到達(dá)吊出位置，到達(dá)吊出位置，放能吊出。

出入線左線接收先把步行架墊高約1.751m，等盾構(gòu)完全上步行架后，下降至下沉段底板，然后向南側(cè)移動約10m（崗黃區(qū)間左線下沉段墊至與出入線左線一樣平），再次下降至底板，然后向前移動約3.8m；再平移然后吊出，車架后退至始發(fā)井吊出。

崗黃左線接收先把步行架墊高1.1m，等盾構(gòu)完全上步行架后，下降至下沉段底板，然后向前移動約3.8m；然后平移在吊出，車架后退至始發(fā)井口吊出。

崗～黃右線因縱隔墻影響盾構(gòu)平移，因此先不施工縱隔墻，接收先把步行架墊高約1.1m，等盾構(gòu)完全上步行架后，下降至下沉段底板，然后向北側(cè)移動約9.5m；在向前平移約3.8m，然后平移再吊出，車架后退至始發(fā)井口吊出。

3 盾構(gòu)機(jī)臺階式下降設(shè)計(jì)

圖2 盾構(gòu)出洞、下降后設(shè)計(jì)方案圖

在盾構(gòu)機(jī)出洞接受的步進(jìn)架下方平鋪￠609鋼支撐用來抬高步進(jìn)架，使步進(jìn)架的中心線與盾構(gòu)機(jī)的中心線齊平。根據(jù)隧道底部距底板距離的不同進(jìn)行配置，選著鋼支撐節(jié)長0.5m、1m兩種，用工字鋼進(jìn)行微調(diào)。

盾構(gòu)機(jī)兩邊設(shè)計(jì)用于降落的大行程的油缸，使盾構(gòu)機(jī)順利、平穩(wěn)的下降，由于盾構(gòu)機(jī)主機(jī)總重600T以及空間尺寸的限制，油缸安裝位置不能超出盾構(gòu)機(jī)的最大直徑尺寸位置。盾構(gòu)機(jī)下降油缸行程設(shè)計(jì)：

（1）行程L：大于1.5m，盾構(gòu)機(jī)可以一次下降到位。但是油缸零行程的基礎(chǔ)尺寸的關(guān)系，盾構(gòu)機(jī)下面安裝空間尺寸不足，無法采用。

（2）行程L：0.5m＜L＞1m，盾構(gòu)機(jī)需要分多次下降才能到位，工作效率不高，避免采用。

（3）行程L：1m＜L＞1.5m，盾構(gòu)機(jī)分2次下降才能到位，滿足工作狀況需求，工作效率高，采用。

因此下降油缸行程為1.1m最佳，決定盾構(gòu)機(jī)必須采用分臺階下降的施工方法。設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)中，充分考慮油管爆裂、油缸瞬間失壓狀態(tài)下的狀況發(fā)生，采用雙油路控制，防止盾構(gòu)機(jī)突降事故，降低安全風(fēng)險。

4 盾構(gòu)機(jī)下降施工流程

盾構(gòu)機(jī)下降施工流程見圖3。

5 施工準(zhǔn)備

（1）平整盾構(gòu)機(jī)到達(dá)區(qū)域，平鋪厚度20mm鋼板，鋼板之間接縫進(jìn)行斷續(xù)焊接連為一體，鋼板面涂抹黃油。

（2）鋼支撐檢查：安裝前對其進(jìn)行徹底檢查，特別是法蘭盤面，一定要平整，如出現(xiàn)凹凸不平，一定修整好。鋼支撐中心位置焊接￠12鋼筋U型拉鉤。

（3）第一層鋼支撐安裝完成，安裝時拉鉤朝卷揚(yáng)機(jī)方向，采用水平尺進(jìn)行調(diào)平，并用工20工鋼三腳支撐的方式分別焊接固定步進(jìn)架區(qū)域四周、過渡段區(qū)域四周。

（4）在第二層鋼支撐，同樣安裝時拉鉤朝卷揚(yáng)機(jī)方向，采用水平尺進(jìn)行調(diào)平。

（5）同樣用工20工字鋼三角支撐形式，分別焊接固定步進(jìn)架區(qū)域、過渡段區(qū)域四周。

（6）安裝步進(jìn)架、過渡段中心線一定與盾構(gòu)機(jī)中心線重合。用墊鋪工字鋼來對步進(jìn)架水平高度進(jìn)行調(diào)整。用鋼支撐作為大斜支撐對步進(jìn)架端頭進(jìn)行加固，防止步進(jìn)架滑動。

（7）盾構(gòu)機(jī)出洞，空推緩慢上架。前后做好觀察，如過渡段+步進(jìn)架+鋼支撐再盾構(gòu)緩慢滑動時，發(fā)現(xiàn)異常及時停推，待處理加固完成后再進(jìn)行。

（8）盾構(gòu)機(jī)到達(dá)步進(jìn)架上后，將盾尾后面所有設(shè)備及管路進(jìn)行分離。

（9）將盾構(gòu)機(jī)主機(jī)與步進(jìn)架連接為一個整體?？梢杂檬掷J，也可以采用鋼板焊接上。防止盾構(gòu)機(jī)下降時，步進(jìn)架整體脫落。

（10）在盾構(gòu)機(jī)上焊接下降油缸的連接座。焊接三角形的連接座一定要牢固，多層魚鱗堆焊，嚴(yán)禁虛焊。

（11）安裝下降油缸及連接座和液壓系統(tǒng)。根據(jù)下降油缸的零行程長度，下降油缸支座下墊放長度0.5m的￠609鋼支撐。

圖3 盾構(gòu)機(jī)下降流程

（12）檢查液壓系統(tǒng)，多根下降油缸油管的進(jìn)出方向一定要同步，油管安裝方便操作，易于觀察，能及時發(fā)現(xiàn)油管漏油等突發(fā)事件。安裝完成后，進(jìn)行1次全面的驗(yàn)收，預(yù)演1個人指揮，多人協(xié)作的全過程。

（13）將過渡段與步進(jìn)架連接螺栓拆開進(jìn)行分離，并拆除過渡段以及過渡段的鋼支撐。

（14）安裝卷揚(yáng)機(jī)。

6 盾構(gòu)機(jī)下降

（1）拆除第二層鋼支撐四周的用于固定的工鋼以及步進(jìn)架上前端用于固定的大斜鋼支撐。

（2）確認(rèn)四周無障礙物，方可啟動液壓站。由1個指揮員統(tǒng)一發(fā)出指令，操作人員操作，四周旁站觀察人員注意觀察盾構(gòu)的上升過程是否平穩(wěn)。如出現(xiàn)異常情況，及時給指揮員反饋信息，馬上停止上升盾構(gòu)機(jī)。每次盾構(gòu)機(jī)上升、下降都先進(jìn)行1次微量動作，確定無異常再繼續(xù)。

圖4 盾構(gòu)機(jī)降落中

（3）盾構(gòu)機(jī)+步進(jìn)架與第一層鋼支撐完全分離及停止提升。

（4）檢查液壓系統(tǒng)是否有漏油現(xiàn)象。鎖住操作閥，禁停觀察油缸是否回縮現(xiàn)象。液壓站不能停止工作，時刻保持電機(jī)運(yùn)行。

（5）確定安全后，采用長勾的方式，勾住第二層鋼支撐，由卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行牽引，從外向內(nèi)逐個、逐層進(jìn)行拆除。拆除過程中，一定要平穩(wěn)緩慢，嚴(yán)禁“硬拉死拽”如出現(xiàn)鋼支撐發(fā)卡現(xiàn)象及時處理，特別注意是否與油管發(fā)生干涉與摩擦。

（6）拆除完成后，確定盾構(gòu)機(jī)+步進(jìn)架下無障礙物后，緩慢回收下降油缸。

（7）盾構(gòu)機(jī)+步進(jìn)架降落至第一層上，完成第一次降落。

（8）檢查第一層鋼支撐穩(wěn)定情況，以及全部液壓系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

（9）檢查下降油缸與盾構(gòu)機(jī)之間三角形連接塊的焊縫，如出現(xiàn)裂紋進(jìn)行補(bǔ)焊。

（10）拆除第二層鋼支撐與拆除第一層完全相同。

（11）盾構(gòu)機(jī)+步進(jìn)架降落至底板。再進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)的步進(jìn)、平移、方向旋轉(zhuǎn)調(diào)整。

7 結(jié)語

本施工方法解決了地下空間無法使用大型吊裝設(shè)備的前提下，盾構(gòu)機(jī)主機(jī)降落的施工難題，其特點(diǎn)在于無須使用大型吊車，同時步進(jìn)架、鋼支撐可以重復(fù)使用，可以大大降低成本，安全風(fēng)險少，可靠性強(qiáng)，具有很高的推廣價值。