移動(dòng)式反力架在盾構(gòu)始發(fā)施工中運(yùn)用

陳宏萍/CHEN Hongping

（中鐵工程裝備集團(tuán)隧道設(shè)備制造有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453000）

目前盾構(gòu)項(xiàng)目始發(fā)工作井多在繁華的市區(qū)，建筑物密集，可利用場地有限，盾構(gòu)始發(fā)工作井的尺寸經(jīng)常無法滿足盾構(gòu)始發(fā)需要；另一方面，盾構(gòu)隧道埋深越來越大，超深工作井設(shè)計(jì)尺寸往往難以滿足盾構(gòu)整機(jī)始發(fā)。受空間限制時(shí)必須進(jìn)行盾構(gòu)分體始發(fā)，傳統(tǒng)盾構(gòu)始發(fā)使用固定反力架提供反力支撐，并安裝負(fù)環(huán)始發(fā)，反力架及負(fù)環(huán)管片將占用井內(nèi)垂直運(yùn)輸空間，對于狹小空間豎井，嚴(yán)重影響盾構(gòu)始發(fā)進(jìn)度和安全，甚至出現(xiàn)因始發(fā)工作井空間過小盾構(gòu)難以始發(fā)的局面。為了解決有限空間盾構(gòu)分體始發(fā)困難，采用移動(dòng)式反力架代替?zhèn)鹘y(tǒng)的固定反力架+負(fù)環(huán)始發(fā)成為一種有效的發(fā)展方向。

1 移動(dòng)式反力架的適用范圍及特點(diǎn)

1）移動(dòng)式反力架始發(fā)技術(shù)隨著反力架移動(dòng)，逐步提供較大的垂直運(yùn)輸空間。為拖車分節(jié)下井安裝提供條件，縮短分體始發(fā)工期。

2）無須安裝負(fù)環(huán)管片，反力架體系由鋼結(jié)構(gòu)組成，安拆方便；拆除過程不占用垂直和水平運(yùn)輸空間，對盾構(gòu)正常掘進(jìn)施工影響小。

3）通過反力架移動(dòng)、支撐延長代替負(fù)環(huán)管片，鋼管支撐的價(jià)格相較管片低，且鋼管支撐重復(fù)利用價(jià)值高，降低了施工成本。

4）空間利用率高。為狹小空間兩臺盾構(gòu)雙向分體始發(fā)提供條件，對于狹小空間，可在第二臺盾構(gòu)盾體進(jìn)洞后釋放工作井空間，盡早實(shí)現(xiàn)兩臺盾構(gòu)同步掘進(jìn)施工（圖1）。

圖1 移動(dòng)式反力架在狹小豎井中始發(fā)運(yùn)用

2 移動(dòng)式反力架工藝原理

移動(dòng)式反力架體系通過臨時(shí)固定盾體，移動(dòng)架體并延長支撐。盾構(gòu)分體始發(fā)每掘進(jìn)一環(huán)，利用防退裝置構(gòu)件對盾體進(jìn)行固定，然后通過步進(jìn)油缸前移反力架體，加長架體后部架體支撐；循環(huán)掘進(jìn)后反力架移動(dòng)至盾體進(jìn)洞后，移動(dòng)并固定反力架至設(shè)計(jì)位置，安裝0 環(huán)、+1 環(huán)管片，完成盾體進(jìn)洞。移動(dòng)式反力架體系模型主要由圓環(huán)、圓環(huán)支撐、反力架體、架體支撐四部分組成，從盾構(gòu)推進(jìn)油缸向后依次布置圓環(huán)、圓環(huán)支撐、反力架體、架體支撐，通過圓環(huán)將推進(jìn)油缸作用力向后傳遞自始發(fā)端對側(cè)內(nèi)襯結(jié)構(gòu)側(cè)墻（圖2）。

圖2 移動(dòng)式反力架構(gòu)造原理圖

3 操作要點(diǎn)及施工工藝流程

1）從反力架尺寸、移動(dòng)及固定、與推進(jìn)油缸連接、安拆方便性、姿態(tài)可調(diào)整、抗浮及抗傾覆等多方面對本工程的移動(dòng)式反力架進(jìn)行設(shè)計(jì)加工，構(gòu)造詳見圖3。

圖3 移動(dòng)式反力架構(gòu)加工設(shè)計(jì)圖

2）始發(fā)臺根據(jù)尺寸采用型鋼加工，在工作井底板與內(nèi)襯墻施工時(shí)預(yù)埋始發(fā)臺安裝預(yù)埋件。結(jié)構(gòu)施工完成后，使用龍門起重機(jī)加以人工輔助安裝固定始發(fā)臺。安裝過程測量跟蹤放樣，安裝完成進(jìn)行復(fù)測。

3）由于工作井空間狹小，采取盾體及配套注漿、油脂、操作室等在井下布置，拖車在地面布置的分體始發(fā)方案。盾體采用履帶起重機(jī)、門式起重機(jī)分塊吊裝至井下組裝，拖車在地面組裝并將管路延伸連接至井下。

4）盾體安裝后，對結(jié)構(gòu)施工預(yù)留的反力架預(yù)埋件進(jìn)行測量復(fù)核。反力架體、圓環(huán)及圓環(huán)支撐在地面分塊拼裝連接，使用門式起重機(jī)將連接好的分塊架體吊至井下始發(fā)臺上組裝成型，利用調(diào)節(jié)螺桿支撐，將連接成型的反力架體、圓環(huán)、圓環(huán)支撐移動(dòng)至盾尾內(nèi)并定位固定好；然后安裝架體后部的鋼支撐立柱、鋼支撐，最后核查反力架定位及姿態(tài)，確認(rèn)架體抗浮、抗傾覆、變形監(jiān)測等措施。

5）移動(dòng)式反力架及盾構(gòu)組裝完成并通過驗(yàn)收后，正式開始掘進(jìn)。掘進(jìn)時(shí)，按照地層及反力架承載能力情況，設(shè)定掘進(jìn)參數(shù)；掘進(jìn)過程盾尾內(nèi)的圓環(huán)將推進(jìn)油缸推理通過圓環(huán)支撐、反力架體、鋼支撐傳遞至內(nèi)襯結(jié)構(gòu)墻體；期間實(shí)時(shí)進(jìn)行反力架變形監(jiān)測、抗浮及抗傾覆監(jiān)測；每次掘進(jìn)環(huán)寬加上0.2m 后停機(jī)。

6）盾構(gòu)掘進(jìn)1 環(huán)后，根據(jù)地層情況適當(dāng)降低倉內(nèi)壓力，并根據(jù)倉壓核算防退裝置需提供的反力；將盾體防退牛腿安裝固定到始發(fā)臺，對盾體進(jìn)行臨時(shí)固定；盾體固定牢固后，進(jìn)行推進(jìn)油缸收回，并拆除反力架抗浮油缸，利用反力架體步進(jìn)油缸向盾尾內(nèi)移動(dòng)架體和圓環(huán)至設(shè)計(jì)位置并固定；然后根據(jù)管片環(huán)寬延長架體后部鋼管支撐，使用調(diào)節(jié)油缸調(diào)整支撐端與架體連接姿態(tài)后固定；再次核查反力架定位及姿態(tài)，確認(rèn)架體抗浮、抗傾覆、變形監(jiān)測等措施。

7）重復(fù)掘進(jìn)及反力架移動(dòng)，反力架移動(dòng)到位并經(jīng)核查后，根據(jù)地層及反力架承載能力情況，再次設(shè)定掘進(jìn)參數(shù)恢復(fù)掘進(jìn)；按照每掘進(jìn)1 環(huán)反力架移動(dòng)1 環(huán)的步驟，連續(xù)轉(zhuǎn)換施工。

8）盾體掘進(jìn)與反力架移動(dòng)交替進(jìn)行，反力架移動(dòng)至設(shè)計(jì)位置后完成盾體進(jìn)洞。

9）盾體掘進(jìn)至設(shè)計(jì)位置后，再次根據(jù)倉壓核算防退裝置需提供的反力并進(jìn)行盾體固定；然后將圓環(huán)及圓環(huán)支撐移出盾尾并拆除，將反力架體固定至設(shè)計(jì)位置并固定。

10）盾尾內(nèi)反力架部件拆除后，安裝0 環(huán)、+1 環(huán)管片，并頂至最終固定的反力架體。

11）移動(dòng)式反力架體最終固定至始發(fā)洞門釋放了垂直運(yùn)輸空間，按照常規(guī)盾構(gòu)分體始發(fā)盾體繼續(xù)掘進(jìn)，根據(jù)掘進(jìn)長度和拖車長度，分批完成盾構(gòu)拖車下井組裝，最終完成盾構(gòu)分體始發(fā)。

移動(dòng)式反力架盾構(gòu)始發(fā)施工工藝流程圖如圖4 所示。

圖4 移動(dòng)式反力架盾構(gòu)始發(fā)施工工藝流程圖

4 效益分析

1）工期效益 如表1 所示，通過對盾構(gòu)分體始發(fā)采用移動(dòng)式反力架無負(fù)環(huán)始發(fā)和采用常規(guī)反力架有負(fù)環(huán)始發(fā)在反力架安裝、始發(fā)掘進(jìn)階段每環(huán)掘進(jìn)時(shí)間、管片安裝時(shí)間、主機(jī)進(jìn)洞時(shí)間、拖車下井時(shí)間、反力架及負(fù)環(huán)拆除時(shí)間等方面進(jìn)行對比分析，得出以下結(jié)論：盾構(gòu)分體始發(fā)使用移動(dòng)式反力架與使用負(fù)環(huán)管片，在盾構(gòu)分體始發(fā)盾體進(jìn)洞階段，工效相當(dāng)，移動(dòng)式反力架拆除時(shí)間少于負(fù)環(huán)管片拆除時(shí)間。盾體進(jìn)洞后，采用移動(dòng)式反力架可釋放垂直運(yùn)輸空間，并盡早使用電瓶車+渣+渣車+管片車運(yùn)輸，施工效率優(yōu)于采用常規(guī)反力架負(fù)環(huán)管片拆除前階段。

表1 施工工效對比分析表

2）經(jīng)濟(jì)效益 使用移動(dòng)式反力架施工，不僅保證了盾構(gòu)始發(fā)掘進(jìn)所需的反力，而且由于鋼支撐的使用，占用了較小的空間，保證了始發(fā)作業(yè)所需的空間，為盾構(gòu)的順利、安全、快捷始發(fā)提供了場地。用鋼支撐的延伸替代了負(fù)環(huán)管片，節(jié)約了負(fù)環(huán)管片成本；同時(shí)移動(dòng)反力架體系均為鋼結(jié)構(gòu)，可重復(fù)利用或回收，節(jié)約了成本。

3）社會效益 通過科學(xué)的施工管理、高效的運(yùn)輸組織、嚴(yán)密的安全防范和嚴(yán)格的設(shè)備管理，確保了分體始發(fā)的精準(zhǔn)、安全、穩(wěn)定、快捷施工。該工法成功應(yīng)用于珠江三角洲水資源配置工程，解決了有限空間2 臺土壓盾構(gòu)雙向分體始發(fā)的難題，成為全線唯一一井2 臺盾構(gòu)雙向始發(fā)的標(biāo)段，得到了各級單位的一致好評，創(chuàng)造了良好的社會效益。

5 結(jié)語

移動(dòng)式反力架的應(yīng)用提高了空間利用率，在掘進(jìn)8m 后即可吊放電瓶車用于渣土、管片等運(yùn)輸，避免了長期采用人力推渣斗運(yùn)輸渣土；在掘進(jìn)20m 后即可下放第2 節(jié)車廂，通過2 節(jié)車廂運(yùn)輸大大提高了施工效率；拆除作業(yè)過程，對盾構(gòu)隧道掘進(jìn)施工影響小，無須停機(jī)。

使用移動(dòng)式反力架，無論泥水或土壓盾構(gòu)，不受垂直運(yùn)輸空間限制，均可根據(jù)盾體進(jìn)洞程度安裝拖車，由于首節(jié)拖車承擔(dān)油脂系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)等，利于盾構(gòu)分體始發(fā)掘進(jìn)。

由于工作井空間限制，一井雙向分體始發(fā)采用移動(dòng)式反力架，可在第二臺盾構(gòu)進(jìn)洞后釋放工作井全部空間，進(jìn)行第二臺盾構(gòu)分體始發(fā)，實(shí)現(xiàn)兩臺盾構(gòu)交叉施工。

綜合以上幾點(diǎn)，移動(dòng)式反力架的應(yīng)用大提高了運(yùn)輸效率，提升了盾構(gòu)分體始發(fā)工效、縮短了分體始發(fā)工期，并在狹小空間一井雙向始發(fā)應(yīng)用效果更為突出。