董敏 中鐵隧道集團三處有限公司，深圳市 518052

淺談地鐵盾構(gòu)施工中軌道運輸方案的選線

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引言

土壓平衡盾構(gòu)法施工的運輸系統(tǒng)配置方案，涉及到與盾構(gòu)機能力匹配及施工進度、一次配置成本或長期使用成本、對本標段或今后不同標段的適用性、以及施工管理的易操作性等問題。盾構(gòu)機如要達到較高的施工進度需配置強大的施工運輸系統(tǒng)，如要取得高的施工效益需配置最佳的施工運輸系統(tǒng)。運輸方案應在兩者之間試選擇合適的平衡點。目前，國內(nèi)盾構(gòu)法施工的運輸系統(tǒng)基本上均采用有軌運輸方式（泥水機棄碴由泥漿輸送系統(tǒng)運輸，但管片、砂漿、鋼軌及其他材料等仍需有軌運輸系統(tǒng)）。運輸系統(tǒng)的主要參數(shù)與隧道坡度、工程進度要求、盾構(gòu)機型號及參數(shù)有關，也與施工單位的管理方式有關。前者是必須滿足的必要條件，后者是可綜合考慮的相關因素。

1 盾構(gòu)法施工軌道運輸系統(tǒng)的組成和運輸循環(huán)

1.1 地鐵盾構(gòu)法施工的場地特點

一般來說，地鐵車站就是盾構(gòu)機的始發(fā)點。地鐵車站主框架施工完畢后，盾構(gòu)機開始在車站里面組裝始發(fā)。盾構(gòu)機施工期間，車站主框架要為盾構(gòu)機設一安裝井，同時也作為出渣井。有時除安裝井外還專門另設出渣井。施工運輸包含了水平運輸和垂直運輸兩大部分。

1.2 軌道運輸系統(tǒng)設備組成

墻由提升門吊、門吊上的翻轉(zhuǎn)倒碴裝置（或固定在地面上的翻轉(zhuǎn)倒碴裝置）、門吊軌線、地面渣倉等組成垂直運輸系統(tǒng)。包括渣土的垂直運輸及管片、材料垂直下放運輸。

由牽引機車、碴土運輸車、沙漿運輸車、管片運輸車及軌線組成水平運輸系統(tǒng)。

編組列車如上圖所示，管片運輸車在前方，列車進入盾構(gòu)機后配套系統(tǒng)時，剛好使管片運輸車位于管片吊機下方。管片運輸車前面不能有其他車輛，否則會防礙管片的吊卸。其次緊跟沙漿運輸車，進入時恰好位于盾構(gòu)機注漿罐附近。再次為渣土車，機車在最后。

墻由鋼軌、軌枕、浮放軌組成隧道運輸軌線，軌線可以是單線、四軌三線或復合式軌線。

1.3 軌道運輸系統(tǒng)循環(huán)過程如圖所示：編組列車進入隧道時，管片運輸車、砂漿運輸車為重車，將管片和砂漿和其他材料運進，運渣車為空車。駛出隧道時管片運輸車、砂漿運輸車為輕車，運渣車為重車，將渣土水平運出。列車到達洞口地出渣井后，提升門吊把渣車車箱吊離渣車底盤到達地面相應的高度后，車箱隨門吊小車橫移到渣倉縱方向位置，再隨門吊大車移動到渣倉橫向位置，利用設置在門吊上的翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，隨著吊鉤地下落，車箱及渣土利用重心與轉(zhuǎn)軸的不平衡而翻轉(zhuǎn)卸渣。

但卸碴的總體布置與場地布置有很大的關系，根據(jù)出碴井與碴坑各自的位置，門吊的行走方向有的順著出碴井，有的橫著出碴井。有的翻碴裝置在門吊上隨門吊移動，有的固定在碴坑上?；旧先Q于場地。所以在確定方案之前，首先要完成場地布置，才能確定門吊的主體結(jié)構(gòu)和翻碴裝置結(jié)構(gòu)進行采購和制造。

1.4 有軌運輸方式的優(yōu)點

有軌運輸方式的優(yōu)點是適用性強，能把從泥漿（指的是含水較多的渣土）到砂礫和卵石等各種類型的盾構(gòu)機切削出來的碴土運出。把管片、背襯漿料，各種材料運進。能適應各種區(qū)間隧道長度，系統(tǒng)本身采用的工業(yè)技術及產(chǎn)品也極為成熟可靠。目前，國內(nèi)的土壓平衡式盾構(gòu)法施工的運輸系統(tǒng)均采用軌道方式。

2 運輸方案的選擇、設計、計算

2.1 運輸方案選擇需要考慮的因素

墻2.1.1工程施工進度要求和配置成本 施工運輸系統(tǒng)的能力肯定和首先要滿足工程施工進度要求，在此前提下，配置成本有不同的考慮：

A、完全按本工程施工進度的要求來考慮。這時又有兩種可能：一是運輸系統(tǒng)的投資在本工程中完全攤銷（例如：盾構(gòu)機是租用的或其他原因），運輸系統(tǒng)設備在滿足可靠性和進度的前提下，技術等級和使用壽命僅考慮本工程需要以使成本最低。二是投資在本工程中不完全攤銷，設備的技術等級和使用壽命須適當考慮后續(xù)工程的需要。

B、兼顧以后的工程預計施工進度要求來考慮。由于施工運輸系統(tǒng)往往隨盾構(gòu)機繼續(xù)在后續(xù)的工程施工中使用，因此建議施工運輸系統(tǒng)的能力要兼顧后續(xù)工程施工進度的需要。

墻2.1.2系統(tǒng)技術等級和配置成本 施工運輸系統(tǒng)設備的技術等級不同也影響配置成本。但技術等級低一般會導致系統(tǒng)的可靠性低。由此在施工中帶來的損失往往比節(jié)省的配置成本大得多，因此建議適當考慮運輸系統(tǒng)設備的技術等級。

墻2.1.3系統(tǒng)標準化系列化要求

A、如果本公司其他的盾構(gòu)機已經(jīng)進行了施工運輸系統(tǒng)的配置，那么本工程的施工運輸設備配置的型號規(guī)格最好與原有的設備相同。除非原有的設備不合理需要改換。

B、如果本公司初始進入盾構(gòu)法施工領域，則應綜合考慮配置適當規(guī)格的設備，并作為本公司盾構(gòu)法施工的通用或標準化設備，對公司長期的技術、管理、成本都有好處。

2.2 運輸方案的設計、計算：

2.2.1 運輸系統(tǒng)的參數(shù)或特征確定墻軌線制選擇：

采用四軌三線制時，由于隧道空間所限，一般采用762mm軌距，左右線分別為重車和輕車運輸線。在盾構(gòu)機后配套后部設一雙開道岔浮放軌，可由盾構(gòu)機或由機車拖移。通過浮放軌，列車可在由兩根內(nèi)軌組成的中線進入盾構(gòu)機后配套內(nèi)部。優(yōu)點：（1）由于左右兩線的運輸互不干涉，運輸是連續(xù)的，與區(qū)間隧道的長度無關。不管區(qū)間隧道長度是長是短都能適應。2）編組列車的容量和編組列數(shù)受運行因素的影響較小，配置的靈活性大。（2）列車調(diào)度較為靈活，易于應付突發(fā)性故障和事件。（3）工序適應性較強，當工序臨時變動或脫節(jié)時，便于臨時調(diào)度。缺點：軌道需要量增大一倍，軌枕要求的長度長，需要量大。

列車直接進入盾構(gòu)機后配套。優(yōu)點：（1）鋼軌需要量少。軌枕材料需要量少。（2） 軌面標高低，有利于盾構(gòu)機后配套設備布置。（3）列車運行管理較為簡單。缺點：（1）只適用于短區(qū)間隧道施工。否則列車運行的脫節(jié)將會使盾構(gòu)機掘進發(fā)生停機等待。因此，單線制軌線一般只用于區(qū)間長度為2000米以下的隧道的出碴運輸。（2）不利于應付突發(fā)故障和事件。（3）工序的適應性差，當工序脫節(jié)時，難以臨時調(diào)度彌補。

（3）復合式軌線

主運輸軌線仍為單線制軌線，在后配套后部設兩副浮放雙開道岔組成會車點。當隧道特長時在隧道中部可增設雙線會車點，可以是固定的或可移動式的。會車點間隔距離根據(jù)運輸系統(tǒng)諸參數(shù)計算確定。既節(jié)省鋼軌和軌枕材料又滿足特長盾構(gòu)區(qū)間施工運輸需要。當隧道區(qū)間長度短時，復合式軌線相當于四軌三線制軌線，利用盾構(gòu)機掘進時間，另一組空的編組列車可駛?cè)朐诤笈涮缀蟛康却?。復合式軌線制兼有單線制軌線和四軌三線制軌線的優(yōu)點。

3 結(jié)語

在技術管理、施工管理、資源管理基本到位的情況下，施工效益來自于進度。后配套設備配置成本的合理性在于能夠滿足平均進度指標要求并能保證系統(tǒng)的可靠運行，從而保證作為工程施工的最主要的收益之一的進度效益，否則會因小失大。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.05.015