盾構(gòu)機(jī)整體快速空推過站施工技術(shù)研究與應(yīng)用

摘 "要：該文依托廣州市軌道交通八號(hào)線北延段【施工6標(biāo)】土建工程盾構(gòu)機(jī)整體快速過站項(xiàng)目，在借鑒以往盾構(gòu)機(jī)整體過站的基礎(chǔ)上，主要針對一種盾構(gòu)整體快速過站裝置及施工方法的功能及適用性能進(jìn)行系統(tǒng)研究。實(shí)施效果表明，采用盾構(gòu)機(jī)整體快速空推過站施工技術(shù)，自主研發(fā)快速過站裝置整體結(jié)構(gòu)安拆方便，使用簡單，大大節(jié)約人力和物力的投入，提高過站施工進(jìn)度，有效節(jié)省盾構(gòu)機(jī)與后配套的拆解及二次組裝調(diào)試工期，大大地降低施工成本，社會(huì)效益顯著，可為后續(xù)工程盾構(gòu)機(jī)過站施工提供技術(shù)參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)機(jī)；整體過站；空推；地鐵車站；千斤頂

中圖分類號(hào)：U455.43 " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A " " " " "文章編號(hào)：2095-2945（2023）20-0150-05

Abstract： This paper relies on the civil engineering shield machine overall fast station crossing project in the north extension section of Guangzhou Rail Transit Line 8， and draws lessons from the previous shield machine integral station crossing project. This paper mainly makes a systematic study on the function and applicable performance of a kind of shield integral fast crossing device and construction method. The implementation results show that by using the construction technology of shield machine， the whole structure of the fast station crossing device is easy to install and disassemble， the use is simple， the input of manpower and material resources is greatly saved， and the construction progress is improved. It can effectively save the disassembly and secondary assembly and commissioning period of the shield machine， greatly reduce the construction cost， achieve remarkable social benefits， and therefore provide technical reference for the follow-up shield machine cross-station construction.

Keywords： shield machine; integral passing station; air push; subway station; jack

在當(dāng)前城市地鐵建設(shè)中，地鐵線路是由多個(gè)車站站點(diǎn)和區(qū)間隧道組成，即通常在相鄰兩個(gè)地鐵車站站點(diǎn)間設(shè)置一個(gè)盾構(gòu)法施工區(qū)間隧道。實(shí)際施工過程中，地鐵車站一般是早于盾構(gòu)機(jī)到達(dá)之前就施工完成，盾構(gòu)機(jī)在上一個(gè)區(qū)間隧道掘進(jìn)完成后繼續(xù)向下一個(gè)區(qū)間隧道掘進(jìn)時(shí)，此時(shí)就需要將盾構(gòu)機(jī)空推過站后再次始發(fā)掘進(jìn)，因此盾構(gòu)機(jī)需要頻繁吊入、吊出及拆卸組裝，二次調(diào)試等施工環(huán)節(jié)嚴(yán)重影響施工工期；同時(shí)，需要大量的人力物力及財(cái)力通入，增加了施工成本。目前，常采用的盾構(gòu)過站方式主要可分為整體過站和分離過站2種。①整體過站，盾構(gòu)機(jī)貫通后主盾體與臺(tái)車不分離進(jìn)行空推過站，采用千斤頂、托架小車、卷揚(yáng)機(jī)等設(shè)備進(jìn)行盾構(gòu)主體前移，后配套臺(tái)車采用鋪軌跟隨盾構(gòu)主體前移過站。②分離過站，貫通后主盾體與臺(tái)車進(jìn)行分離空推過站，采用千斤頂、托架小車和卷揚(yáng)機(jī)等設(shè)備進(jìn)行盾構(gòu)主體前移，后配套臺(tái)車采用鋪軌利用電瓶車推動(dòng)臺(tái)車前移過站。以上2種施工方法，整體過站較分離過站效率高，但在實(shí)際操作中，存在盾構(gòu)機(jī)過站作業(yè)工序繁瑣、工作任務(wù)重、作業(yè)效率低等不足，嚴(yán)重影響整體施工進(jìn)度。

1 "工程概況

廣州市軌道交通八號(hào)線北延段【施工6標(biāo)】土建工程，主要工程內(nèi)容包含聚龍站—平沙站區(qū)間工程、平沙站、平沙站—小坪站區(qū)間工程。平沙站全長231 m，標(biāo)準(zhǔn)段外包總寬20.1 m，開挖深度約17.6 m。車站類型為明挖地下二層島式車站，車站主體采用明挖順做法，過站底板坡度為2‰；盾構(gòu)在該車站進(jìn)行整體過站（圖1）。

2 "技術(shù)方案設(shè)計(jì)

以廣州市軌道交通八號(hào)線北延段【施工6標(biāo)】土建工程項(xiàng)目為依托，根據(jù)盾構(gòu)過站類型，施工工藝要求，主要針對一種盾構(gòu)整體快速過站裝置及施工方法的功能及適用性能進(jìn)行系統(tǒng)研究，研究技術(shù)方案主要是利用盾構(gòu)自身推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)合盾構(gòu)垂直頂升系統(tǒng)、盾構(gòu)前移平推系統(tǒng)及盾構(gòu)托架滑移裝置，通過盾構(gòu)垂直頂升系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)頂升，通過盾構(gòu)自身推進(jìn)系統(tǒng)、盾構(gòu)前移平推系統(tǒng)及盾構(gòu)托架滑移裝置實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)和托架平移，盾構(gòu)平移、頂升循環(huán)直至實(shí)現(xiàn)快速空推過站。

1）利用盾構(gòu)自身推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)合盾構(gòu)垂直頂升系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)盾體垂直頂升。

2）利用盾構(gòu)自身推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)合盾構(gòu)前移平推系統(tǒng)及盾構(gòu)托架滑移裝置，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)前移。

3）對盾構(gòu)整體過站裝置布局進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)在常規(guī)車站空間及一定坡度頂推前進(jìn)。

研究過程的主要內(nèi)容如下。

1）盾構(gòu)整體過站裝置布局的總體構(gòu)造設(shè)計(jì)。現(xiàn)有盾構(gòu)過站主要分整體過站與分離過站，分別采用不同的設(shè)備及施工方法進(jìn)行過站，但都效率低、成本高。通過整體過站優(yōu)化，提高過站效率。

2）盾構(gòu)垂直頂升系統(tǒng)設(shè)計(jì)。盾構(gòu)垂直頂升系統(tǒng)起到使盾體垂直方向脫離盾構(gòu)托架的作用，由4個(gè)液壓千斤頂和4個(gè)盾體頂升受力牛腿組成；盾體頂升受力牛腿焊接在盾體前盾與中盾4個(gè)點(diǎn)位，千斤頂分別對應(yīng)頂升裝置對中及調(diào)平安裝，液壓泵站利用盾構(gòu)自帶液壓系統(tǒng)，液壓管路與盾構(gòu)機(jī)液壓泵站相連接并安裝相關(guān)液壓閥組。

3）盾構(gòu)前移平推系統(tǒng)設(shè)計(jì)。盾構(gòu)前移平推系統(tǒng)起到使盾體在托架上前移平推的作用，由盾構(gòu)機(jī)自帶其中2個(gè)主推千斤頂與液壓系統(tǒng)、2塊A型號(hào)管片、2個(gè)盾體平推受力牛腿裝置組成；2個(gè)平推受力牛腿分別焊接在托架導(dǎo)軌后端，與托架形成受力整體提供盾構(gòu)前移反力；2塊A型號(hào)管片以串放方式放置在盾尾，形成盾構(gòu)主推千斤頂與牛腿之間力的傳遞作用；通過盾構(gòu)機(jī)管片拼裝模式進(jìn)行2根主推千斤頂頂升操作。

4）盾構(gòu)托架滑移裝置設(shè)計(jì)。盾構(gòu)托架滑移裝置由4套滑移鋼板、2組鏈條及盾構(gòu)前移平推系統(tǒng)中的千斤頂和平推受力牛腿組成；4套滑移鋼板一端焊接在盾體前盾與尾盾上，另一端與托架側(cè)邊H鋼接觸，2組鏈條連接在2根主推千斤頂與平推受力牛腿之間，在盾體前移與頂升完成后，通過回縮2根主推千斤頂使托架向前滑移，實(shí)現(xiàn)盾體在托架上再次前移空間要求。

本次設(shè)計(jì)研究，設(shè)計(jì)了一種盾構(gòu)整體過站快速裝置，主要由托架（盾構(gòu)接收、始發(fā)用的常規(guī)托架）、盾構(gòu)垂直頂升系統(tǒng)、盾構(gòu)前移平推系統(tǒng)及盾構(gòu)托架滑移裝置組成。重點(diǎn)解決了以往過站復(fù)雜工期長等難題，實(shí)現(xiàn)了過站裝置結(jié)構(gòu)簡單，工序方便，能極大提高盾構(gòu)過站速度，大大節(jié)約工期和施工成本，并且也可在一定坡度的車站中實(shí)現(xiàn)安全快速過站。整體過站裝置如圖2、圖3所示。

3 "施工過程分析

3.1 "施工工藝流程

盾構(gòu)機(jī)整體快速空推過站技術(shù)方案，主要包括盾構(gòu)機(jī)過站前的準(zhǔn)備工作、盾構(gòu)機(jī)頂升系統(tǒng)安裝與工藝。具體詳見施工工藝流程圖如圖4所示。

3.2 "操作要點(diǎn)

3.2.1 "盾構(gòu)機(jī)在托架上就位

盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)到端頭加固區(qū)域后，需調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)（主要以小推力，低扭矩掘進(jìn)），計(jì)算好刀盤掘進(jìn)里程，掘進(jìn)至刀盤面碰到連續(xù)墻時(shí)，盾構(gòu)停機(jī)進(jìn)行盾尾后3環(huán)管片雙液注漿，注漿完成后進(jìn)行土倉逐級(jí)降壓觀察，降壓成功后將盾構(gòu)機(jī)推出加固區(qū)進(jìn)入車站，即將整個(gè)盾體推上接收架及盾尾推出洞門。如圖5、圖6所示。

3.2.2 "垂直頂升系統(tǒng)安裝

盾構(gòu)垂直頂升系統(tǒng)由4個(gè)液壓千斤頂和4個(gè)盾體頂升受力牛腿組成；盾體頂升受力牛腿焊接在盾體前盾與中盾4個(gè)點(diǎn)位，千斤頂分別對應(yīng)頂升裝置對中及調(diào)平安裝，如圖7、圖8所示，液壓泵站利用盾構(gòu)自帶液壓系統(tǒng)，液壓管路與盾構(gòu)機(jī)液壓泵站相連接并安裝相關(guān)液壓閥組。

3.2.3 "盾構(gòu)前移平推系統(tǒng)安裝

盾構(gòu)前移平推系統(tǒng)由盾構(gòu)機(jī)自帶其中2個(gè)主推千斤頂與液壓系統(tǒng)、2塊A型號(hào)管片、2個(gè)盾體平推受力牛腿裝置組成，如圖9、圖10所示；2個(gè)平推受力牛腿分別焊接在托架導(dǎo)軌后端，與托架形成受力整體提供盾構(gòu)前移反力；2塊A型號(hào)管片以串放方式放置在盾尾，形成盾構(gòu)主推千斤頂與牛腿之間力的傳遞作用；通過盾構(gòu)機(jī)管片拼裝模式進(jìn)行2根主推千斤頂頂升操作。

3.2.4 "盾構(gòu)托架滑移裝置安裝

盾構(gòu)托架滑移裝置由4套滑移鋼板、2組鏈條及盾構(gòu)前移平推系統(tǒng)中的千斤頂和平推受力牛腿組成；4套滑移鋼板一端焊接在盾體前盾與尾盾上，另一端與托架側(cè)邊H鋼接觸，2組鏈條連接在2根主推千斤頂與平推受力牛腿之間，在盾體前移與頂升完成后，通過回縮2根主推千斤頂使托架向前滑移，實(shí)現(xiàn)盾體在托架上再次前移空間要求。

3.2.5 "盾構(gòu)機(jī)頂推平移

平推千斤頂啟動(dòng)，往外伸頂，通過傳力構(gòu)件和平推受力牛腿的反作用力，使盾體在托架上水平向前滑移，滑移距離約1 m。

3.2.6 "盾構(gòu)機(jī)垂直頂升

頂升千斤頂啟動(dòng)，往外伸頂，使盾體垂直上升脫離托架約5 cm，同時(shí)滑移板卡住托架，使托架隨之上升。

3.2.7 "盾構(gòu)托架滑移

平推千斤頂回縮，通過連接件的帶動(dòng)，結(jié)合托架滑移裝置中的鏈條、滑移鋼板及受力牛腿的作用使托架向前滑移對應(yīng)長度距離。

3.2.8 "盾構(gòu)機(jī)落架

回縮垂直頂升千斤頂，盾體垂直下降，托架也隨之下降，盾體重新放置到托架上。

3.2.9 "循環(huán)平移、頂升作業(yè)

重復(fù)3.2.5—3.2.8操作，直至完成盾構(gòu)機(jī)整體空推過站。盾構(gòu)機(jī)向前平移同時(shí)，盾構(gòu)機(jī)牽引后配套臺(tái)車同步過站（圖11—圖12）。

3.3 "實(shí)施效果

項(xiàng)目2臺(tái)盾構(gòu)機(jī)在平沙站中采用盾構(gòu)機(jī)整體快速空推過站，過站速度快，采用盾構(gòu)機(jī)自身主推千斤頂進(jìn)行前移，充分利用千斤頂伸縮功能，提高了整個(gè)過站功效，節(jié)省過站機(jī)具、設(shè)備，利用盾構(gòu)機(jī)的主推千斤頂及液壓系統(tǒng)，僅加裝托架滑移裝置，節(jié)省了外加平推千斤頂與泵站，取消了卷揚(yáng)機(jī)及過站小車。安全性高，采用盾構(gòu)自帶千斤頂及液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性好，整個(gè)過站未出現(xiàn)液壓爆管、泄壓等過站，安全穩(wěn)定性好。盾構(gòu)機(jī)整體過站，空推過程中盾構(gòu)機(jī)主體與后配套未進(jìn)行拆解，保障了盾構(gòu)機(jī)各系統(tǒng)性能的完整性，為再次始發(fā)提供良好機(jī)況。

4 "結(jié)束語

廣州市軌道交通八號(hào)線北延段【施工6標(biāo)】土建工程項(xiàng)目2臺(tái)盾構(gòu)機(jī)在平沙站中采用盾構(gòu)機(jī)整體快速空推過站，該過站技術(shù)采用盾構(gòu)機(jī)自身主推千斤頂進(jìn)行前移，整個(gè)千斤頂系統(tǒng)穩(wěn)定，充分利用千斤頂伸縮功能，提高了整個(gè)過站功效，實(shí)際過站達(dá)到80 m/d；過站利用盾構(gòu)機(jī)自帶主推千斤頂及液壓系統(tǒng)，及托架滑移裝置，節(jié)省了外加平推千斤頂與泵站，取消了卷揚(yáng)機(jī)及過站小車；采用盾構(gòu)自帶千斤頂及液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性好，整個(gè)過站未出現(xiàn)液壓爆管、泄壓等過站，安全穩(wěn)定性好；整個(gè)盾構(gòu)過站盾構(gòu)機(jī)主體與后配套未進(jìn)行拆解，有效節(jié)省了盾構(gòu)機(jī)與后配套的拆解及二次組裝調(diào)試工期，保障了盾構(gòu)機(jī)各系統(tǒng)的性能完整性，為再次始發(fā)提供良好機(jī)況。

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