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        盾構(gòu)側(cè)向平移及始發(fā)(接收)施工技術(shù)

        2020-12-16 07:34:20仝海龍
        鐵道建筑技術(shù) 2020年9期
        關(guān)鍵詞:施工

        仝海龍

        (中鐵十九局集團(tuán)軌道交通工程有限公司 北京 101300)

        1 工程概況

        長(zhǎng)春地鐵1號(hào)線04標(biāo)自由大路站~南湖大路站區(qū)間采用盾構(gòu)法施工,總長(zhǎng)度1 076 m,位于長(zhǎng)春市主干道人民大街下方。原設(shè)計(jì)方案為利用南湖大路站設(shè)置盾構(gòu)工作井進(jìn)行盾構(gòu)區(qū)間施工,后因車站結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)變更,施工工期延長(zhǎng),南湖大路站不再具備盾構(gòu)施工條件,且區(qū)間位于城市主干道下方,無法開挖盾構(gòu)施工豎井;而區(qū)間改用暗挖法施工,工期無法保證,且加大施工投入,增加施工風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)此情況,項(xiàng)目技術(shù)攻關(guān)小組經(jīng)方案比選,研發(fā)了“盾構(gòu)在橫通道內(nèi)側(cè)向平移、組裝和始發(fā)(接收)成套施工技術(shù)”,突破了盾構(gòu)井布置在區(qū)間正線上的傳統(tǒng)模式,開辟了盾構(gòu)始發(fā)(接收)的新模式,有效解決了城市施工占道問題,保證工程順利進(jìn)行,對(duì)今后類似工程具有參考借鑒意義。

        2 施工方案

        盾構(gòu)機(jī)從側(cè)向盾構(gòu)工作井下井,通過始發(fā)橫通道側(cè)向平移到始發(fā)位置,盾構(gòu)分體始發(fā);區(qū)間掘進(jìn)完成后,盾構(gòu)機(jī)到達(dá)接收橫通道,通過接收橫通道側(cè)向平移到接收豎井處,將盾構(gòu)機(jī)吊裝上井,最終完成區(qū)間盾構(gòu)施工[1]。

        盾構(gòu)施工過程中,物料運(yùn)輸需完成兩個(gè)垂直運(yùn)輸,即始發(fā)豎井與橫通道之間的豎向垂直運(yùn)輸及橫通道與正線暗挖隧道之間的水平垂直運(yùn)輸,豎井與橫通道之間的豎向垂直運(yùn)輸工作由橫通道內(nèi)架設(shè)的特制龍門吊與地面架設(shè)的龍門吊完成,橫通道與正線暗挖隧道之間的水平垂直運(yùn)輸工作由橫通道內(nèi)架設(shè)的特制龍門吊與運(yùn)輸軌道車完成[2-3]。

        3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

        3.1 施工工藝流程(見圖1)

        圖1 施工工藝流程

        3.2 操作要點(diǎn)

        3.2.1 施工準(zhǔn)備

        (1)正線暗挖隧道混凝土始發(fā)導(dǎo)臺(tái)的制作。因正線暗挖隧道為馬蹄形,其暗挖空間相對(duì)狹小,無法滿足盾構(gòu)機(jī)托架擺放的要求,因此在正線始發(fā)暗挖隧道內(nèi)需澆筑盾構(gòu)始發(fā)導(dǎo)臺(tái),其結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。

        圖2 盾構(gòu)機(jī)始發(fā)導(dǎo)臺(tái)結(jié)構(gòu)示意

        導(dǎo)臺(tái)制作采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),分兩段制作,靠近洞門段長(zhǎng)度為10 m,靠近橫通道段長(zhǎng)度為9 m,在澆筑暗挖隧道二襯結(jié)構(gòu)時(shí),與二襯結(jié)構(gòu)一起澆筑完成。

        (2)橫通道內(nèi)鋪砂、鋼板、軌道。首先在橫通道內(nèi)鋪設(shè)2 cm厚中粗砂,再利用2 cm厚鋼板鋪設(shè)2條鋼板帶,每條鋼板帶寬1.5 m,鋼板帶間距為2 m。鋼板拼接采用電焊焊接。并在橫通道內(nèi)鋪設(shè)兩條軌道,作為特制平移小車的行走軌道。

        (3)橫通道內(nèi)安裝卷揚(yáng)機(jī)及平移小車。卷揚(yáng)機(jī)安裝在豎井口,其中2臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)作為特制平移小車向正線隧道內(nèi)移動(dòng)的動(dòng)力牽引,另1臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)作為特制平移小車向豎井處移動(dòng)的動(dòng)力牽引[4]。特制平移小車?yán)眯弯摷庸ざ桑瑱M通道內(nèi)的布置情況如圖3所示。

        圖3 臺(tái)車橫通道內(nèi)運(yùn)輸系統(tǒng)示意

        3.2.2 盾構(gòu)機(jī)臺(tái)車下井平移

        (1)利用地面吊車將臺(tái)車安放并鎖定在特制平移小車上。利用卷揚(yáng)機(jī)作為牽引,將特制平移小車及臺(tái)車通過橫通道運(yùn)送到正線隧道與橫通道交匯處(見圖4)。

        圖4 臺(tái)車運(yùn)輸過程示意

        (2)利用安裝在特制平移小車上的卷揚(yáng)機(jī),將臺(tái)車運(yùn)送到正線隧道內(nèi)(見圖5)。

        圖5 盾構(gòu)機(jī)臺(tái)車運(yùn)輸示意

        3.2.3 盾構(gòu)機(jī)主機(jī)下井平移

        (1)施工準(zhǔn)備。將盾構(gòu)機(jī)托架利用地面吊車吊入橫通道內(nèi)的鋼板上,并將其固定。

        (2)盾構(gòu)機(jī)主機(jī)平移。受橫通道及盾構(gòu)機(jī)自身結(jié)構(gòu)條件限制,盾構(gòu)機(jī)主機(jī)需采用“分體平移”的方式。首先,利用地面吊車將盾構(gòu)機(jī)刀盤、前盾及中盾吊入橫通道內(nèi)的盾構(gòu)機(jī)托架上,在托架上完成盾構(gòu)機(jī)前三件的組裝工作;然后,將盾構(gòu)機(jī)與托架連接成一個(gè)整體,割除對(duì)托架的固定,在盾構(gòu)機(jī)上焊接起頂裝置,將盾構(gòu)機(jī)及托架利用千斤頂頂起一定高度后,在托架下方安裝兩塊4 cm厚的滑板,在橫通道內(nèi)鋪設(shè)的平移鋼板上涂抹黃油,做好平移準(zhǔn)備;最后,盾構(gòu)機(jī)三大件平移采用由固定塊、墊塊和聯(lián)動(dòng)千斤頂組成的平移裝置完成[5-6]。

        3.2.4 反力架安裝

        馬蹄形的暗挖隧道空間,限制了反力架的結(jié)構(gòu)形式,常規(guī)盾構(gòu)反力架無法滿足施工要求,根據(jù)暗挖隧道的結(jié)構(gòu)形式,設(shè)計(jì)了實(shí)用于馬蹄形隧道盾構(gòu)施工反力架[7]。反力架需安裝在導(dǎo)臺(tái)施工時(shí)為其預(yù)留的位置處,每邊設(shè)置兩道斜撐,并在其頂部設(shè)置頂撐,頂撐頂?shù)桨低谒淼赖墓绊斏希浒惭b位置及支撐設(shè)置情況見圖6。

        圖6 反力架安裝位置示意

        3.2.5 盾構(gòu)機(jī)組裝調(diào)試

        (1)盾尾與盾構(gòu)機(jī)三大件的組裝。在盾尾及中盾上焊接兩組對(duì)稱手拉葫蘆懸掛點(diǎn),在對(duì)稱懸掛點(diǎn)之間安裝手拉葫蘆,采用人工拉扯手拉葫蘆的方式完成盾尾與三大件的對(duì)接工作。

        (2)螺旋機(jī)的運(yùn)輸及安裝。采用與運(yùn)輸臺(tái)車相同的方式,將螺旋機(jī)運(yùn)輸?shù)轿缓螅霉绊斅裰玫亩鄠€(gè)吊點(diǎn)懸掛手拉葫蘆協(xié)助完成螺旋機(jī)的安裝工作。

        (3)連接橋的運(yùn)輸及安裝。與螺旋機(jī)的運(yùn)輸安裝工作相同。

        (4)完成上述組裝工作后,將盾構(gòu)機(jī)主機(jī)與1號(hào)臺(tái)車組裝成一部分,2~6號(hào)臺(tái)車連接成一部分,這兩部分的連接管線擺放在橫通道端部搭設(shè)的二層管線平臺(tái)上,上層平臺(tái)擺放連接電纜線,下層平臺(tái)擺放連接油管。7號(hào)臺(tái)車單獨(dú)作為一部分,然后利用加長(zhǎng)管線將這三部分進(jìn)行連接,完成盾構(gòu)機(jī)組裝工作(見圖7)。

        圖7 盾構(gòu)機(jī)分體擺放示意

        (5)盾構(gòu)機(jī)組裝完成后,接通電源,運(yùn)轉(zhuǎn)盾構(gòu)機(jī)各個(gè)系統(tǒng),對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn),完成盾構(gòu)機(jī)的調(diào)試工作。

        3.2.6 盾構(gòu)機(jī)分體始發(fā)

        (1)盾構(gòu)機(jī)分體始發(fā)。盾構(gòu)采用分體始發(fā)方式進(jìn)行始發(fā)掘進(jìn)。跟隨盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的主要為1號(hào)臺(tái)車,其余臺(tái)車擺放在暗挖隧道內(nèi)靜止不動(dòng)[8]。隨著盾構(gòu)機(jī)不斷前進(jìn),前段盾構(gòu)機(jī)與后方臺(tái)車的距離也越來越遠(yuǎn),所需要的連接管路也越來越長(zhǎng)。根據(jù)盾構(gòu)機(jī)總長(zhǎng)度,預(yù)計(jì)分體始發(fā)掘進(jìn)長(zhǎng)度為60 m。

        (2)盾構(gòu)始發(fā)階段的物料運(yùn)輸。盾構(gòu)始發(fā)階段的物料運(yùn)輸主要是管片和碴土的運(yùn)輸,分兩階段完成,第一階段為1號(hào)臺(tái)車在橫通道內(nèi)時(shí)的運(yùn)輸,第二階段為1號(hào)臺(tái)車完全進(jìn)入正線暗挖隧道后的運(yùn)輸。

        ①始發(fā)第一階段的運(yùn)輸工作

        管片的運(yùn)輸:首先,管片由地面龍門吊吊入橫通道內(nèi),由橫通道內(nèi)安裝的特制龍門吊將管片運(yùn)入橫通道內(nèi),并將管片放置在人工液壓運(yùn)輸車上,利用人工將管片從橫通道內(nèi)搭設(shè)的橋架下方運(yùn)入臺(tái)車下,然后,利用特制運(yùn)輸起重架將管片吊起,并將管片運(yùn)輸?shù)蕉軜?gòu)機(jī)管片吊裝機(jī)下,最后由管片吊裝機(jī)將管片運(yùn)輸?shù)酱囱b位置[9-10]。

        碴土的運(yùn)輸:碴土經(jīng)過盾構(gòu)皮帶機(jī)運(yùn)輸?shù)脚_(tái)車尾部安裝的水平垂直于皮帶機(jī)的滑槽內(nèi),經(jīng)過滑槽將土送入橫通道內(nèi)的小土箱內(nèi),利用小挖機(jī)將小土箱內(nèi)的碴土裝運(yùn)到大土箱內(nèi),大土箱利用橫通道內(nèi)的龍門吊吊裝到豎井處,利用地面龍門吊將碴土吊運(yùn)到地面,倒入集土坑內(nèi),完成碴土的運(yùn)輸工作。

        ②始發(fā)第二階段的運(yùn)輸工作

        本階段的運(yùn)輸工作主要由三套運(yùn)輸系統(tǒng)組成,即正線隧道內(nèi)的一組編組列車,橫通道內(nèi)的兩臺(tái)龍門吊及地面龍門吊。這一階段的列車組包含一個(gè)電瓶車機(jī)車、一節(jié)運(yùn)漿箱車及一節(jié)土箱車。運(yùn)輸系統(tǒng)布置如圖8所示。

        圖8 分體始發(fā)第二階段運(yùn)輸示意

        碴土運(yùn)輸:本工程分體始發(fā)過程中主機(jī)只連接一個(gè)臺(tái)車向前掘進(jìn),限制了列車編組長(zhǎng)度,因此編組列車只能連接一個(gè)土箱和一個(gè)漿液運(yùn)輸車,此時(shí)橫通道內(nèi)的土箱放置區(qū)設(shè)置3個(gè)空土箱。盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)產(chǎn)生的碴土通過螺旋機(jī)及皮帶機(jī)運(yùn)送到編組列車的碴土箱內(nèi),利用電瓶車機(jī)車將土箱牽引到正線隧道與橫通道交匯處,利用橫通道內(nèi)的1號(hào)龍門吊將土箱車上裝滿土的土箱吊下,放入土箱擱置區(qū),并吊裝一個(gè)空土箱到編組列車上,列車駛?cè)刖蜻M(jìn)區(qū)進(jìn)行下一箱土的運(yùn)輸工作,2號(hào)龍門吊將放置在土箱擱置區(qū)裝滿土的土箱運(yùn)輸?shù)截Q井處,并將放置在豎井處的空土箱吊運(yùn)入橫通道內(nèi)的土箱擱置區(qū),地面吊車將豎井處裝滿土的土箱運(yùn)輸?shù)降孛?,從而完成一箱土的運(yùn)輸工作。

        管片運(yùn)輸:是土方運(yùn)輸過程的逆過程。利用地面吊車將管片從豎井處吊入,利用2號(hào)龍門吊將管片吊裝到管片堆放區(qū),利用1號(hào)龍門吊將管片吊裝到管片車上。因始發(fā)階段編組列車不設(shè)置管片車,因此管片運(yùn)輸利用編組列車上的土箱平板完成管片的運(yùn)輸工作,每環(huán)管片需兩次完成運(yùn)輸。

        3.2.7 盾構(gòu)機(jī)正常掘進(jìn)

        盾構(gòu)機(jī)正常掘進(jìn)施工同常規(guī)盾構(gòu)施工相同,其不同點(diǎn)在于物料運(yùn)輸過程。

        (1)碴土及管片運(yùn)輸。盾構(gòu)正常掘進(jìn)過程中碴土及管片運(yùn)輸工作,同分體始發(fā)二階段管片及碴土運(yùn)輸基本相同,所不同的是暗挖隧道內(nèi)需布置道岔、投入8個(gè)土箱,并設(shè)置兩列編組電瓶列車。1號(hào)編組列車主要運(yùn)輸同步注漿漿液及管片,2號(hào)編組列車主要運(yùn)輸盾構(gòu)掘進(jìn)過程中產(chǎn)生的碴土,整個(gè)運(yùn)輸工程其布置情況見圖9。

        圖9 盾構(gòu)正常掘進(jìn)施工運(yùn)輸系統(tǒng)示意

        (2)漿液運(yùn)輸。同步注漿漿液通過地面拌漿站配制好后,由設(shè)置在豎井內(nèi)的豎向送漿管將漿液送入擺放在豎井井底的漿液存儲(chǔ)車內(nèi),存儲(chǔ)車內(nèi)帶有攪拌裝置和壓漿泵。在橫通道內(nèi)安裝漿液輸送管,一直鋪設(shè)到正線隧道處。漿液輸送管一端與漿液存儲(chǔ)車相連,另一端端部設(shè)置一段軟管,在向運(yùn)送漿液的漿車內(nèi)壓漿時(shí),將端部軟管放入漿車內(nèi),啟動(dòng)豎井處漿液存儲(chǔ)車上的壓漿泵,將漿液壓入運(yùn)漿車內(nèi),再用運(yùn)漿車將漿液運(yùn)入盾構(gòu)機(jī)的漿箱內(nèi)[11-12]。

        3.2.8 盾構(gòu)機(jī)到達(dá)接收

        接收洞門上打設(shè)米字形觀察孔,探孔打設(shè)深度為2 m。快速鑿除洞門處的混凝土,盾構(gòu)應(yīng)盡快推進(jìn)并拼裝管片,盡量縮短盾構(gòu)進(jìn)洞時(shí)間。待洞圈特殊環(huán)管片脫出盾尾后,立即用弧形鋼板將特殊管片與鋼洞圈焊接成一個(gè)整體,并用漿液充填管片和洞圈的間隙,以減少水土流失。

        3.2.9 盾構(gòu)機(jī)解體平移及吊出

        盾構(gòu)機(jī)到達(dá)后,將盾構(gòu)機(jī)的刀盤、前盾、中盾推到接收橫通道內(nèi)的接收架上,利用拱頂預(yù)埋的吊點(diǎn)將連接橋和螺旋機(jī)等在洞內(nèi)完成拆除。平移工作同始發(fā)相同,盾構(gòu)機(jī)平移到豎井口后,利用地面吊車將盾構(gòu)機(jī)吊裝上井。

        4 結(jié)束語

        該技術(shù)方案在長(zhǎng)春地鐵1號(hào)線南湖大路站~自由大路站盾構(gòu)區(qū)間得到成功應(yīng)用,整體效果良好。實(shí)施過程中實(shí)際最大日掘進(jìn)量為18環(huán),平均日掘進(jìn)量為9環(huán)。突破了盾構(gòu)井布置在區(qū)間正線上的傳統(tǒng)模式,開辟了盾構(gòu)始發(fā)(接收)的新模式,有效解決了城市施工占道問題,減少了施工對(duì)周邊環(huán)境的影響。既保證地面交通,又減少盾構(gòu)施工對(duì)施工用地的需求,具有顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益,對(duì)于日益緊張的城市交通,具有很好的應(yīng)用前景,施工技術(shù)實(shí)用性強(qiáng),推廣前景巨大。

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