張亞勇 薛新枝 沈 宏
(1.蘇州市軌道交通集團(tuán)有限公司 江蘇蘇州 215000;2.蘇州工業(yè)園區(qū)市政服務(wù)集團(tuán)有限公司 江蘇蘇州 215024)
蘇州軌道交通4號(hào)線蘇錦村站-火車站站-北寺塔站區(qū)間全長(zhǎng)2 167 m,其中火車站站長(zhǎng)123 m,是軌道交通2、4號(hào)線的地下三層換乘車站,2007年上海鐵路局對(duì)蘇州火車站做綜合改造時(shí)同步施工并于2012年完工,本次實(shí)施的4號(hào)線部分位于地下三層。為了最大限度地減少施工對(duì)運(yùn)營(yíng)中的軌道交通2號(hào)線、滬寧鐵路和滬寧城際高鐵的影響,施工組織方案中確定采用兩臺(tái)盾構(gòu)分別從蘇錦村站、北寺塔站始發(fā),到達(dá)火車站站后同時(shí)調(diào)頭再二次始發(fā)。
本工程盾構(gòu)機(jī)總長(zhǎng)度約82 m,總重量約350 t,包括盾構(gòu)機(jī)主機(jī)和后配套設(shè)備兩大部分,主機(jī)與后配套設(shè)備由橋架連接。主機(jī)由刀盤、前盾、中盾、盾尾四部分組成,盾體最大直徑6 400 mm,刀盤直徑為6 410 mm,總長(zhǎng)度約9.4 m,總重量約180 t;后配套設(shè)備總長(zhǎng)度約72.6 m,總重量約170 t。
火車站站南北端頭井內(nèi)部?jī)艟?2.00 m,寬度約25.20 m,凈空高度8.00 m,下翻梁處凈空7.1 m,站長(zhǎng)123 m,凈空滿足盾構(gòu)機(jī)調(diào)頭最小需求(6.6 m),但長(zhǎng)度無(wú)法滿足兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)同時(shí)調(diào)頭需求(164 m),無(wú)法滿足原工籌計(jì)劃。受外部環(huán)境制約,蘇錦村站-火車站站-北寺塔站區(qū)間貫通是軌道交通4號(hào)線的控制性工程,也是4號(hào)線“洞通”的最后節(jié)點(diǎn),而火車站密閉空間內(nèi)調(diào)頭更是施工的重難點(diǎn),直接關(guān)系著整個(gè)4號(hào)線盾構(gòu)區(qū)間貫通及后續(xù)的鋪軌施工,影響到4號(hào)線的開通試運(yùn)營(yíng)。如分別實(shí)施調(diào)頭,則會(huì)對(duì)運(yùn)營(yíng)中的2號(hào)線、滬寧鐵路、滬寧城際高鐵影響期延長(zhǎng),同樣影響4號(hào)線的如期開通[1-4]。
為實(shí)現(xiàn)火車站站兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)及后配套設(shè)備同時(shí)調(diào)頭、同時(shí)始發(fā),根據(jù)本標(biāo)段三站兩區(qū)間自身特點(diǎn),兩盾構(gòu)區(qū)間需左右線交叉施工,蘇-火區(qū)間從蘇錦村站南端頭始發(fā),先掘進(jìn)左線,火-北區(qū)間從北寺塔站北端頭始發(fā)先掘進(jìn)右線,兩盾構(gòu)同時(shí)到達(dá)火車站站后,盾構(gòu)主機(jī)從左、右線分別調(diào)頭,在空間上滿足同時(shí)調(diào)頭、二次始發(fā)的需要。盾構(gòu)施工組織工籌見圖1。
圖1 盾構(gòu)施工組織工籌
根據(jù)盾構(gòu)機(jī)主機(jī)及后配套的尺寸,結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙和結(jié)構(gòu)施工測(cè)量結(jié)果,同時(shí)為了保證盾構(gòu)機(jī)組裝調(diào)試、始發(fā)節(jié)點(diǎn)工期,分別制定了兩個(gè)施工方案并從經(jīng)濟(jì)性、可操作性、工期等方面進(jìn)行對(duì)比分析。
(1)盾構(gòu)機(jī)和臺(tái)車分離,兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行調(diào)頭、平移施工。
(2)端頭井回填,臺(tái)車軌道延伸至車站軌行區(qū),根據(jù)CAD模擬結(jié)果,鑿除火車站站內(nèi)原有上翻梁。
(3)端頭井中板引孔,南端頭鋪設(shè)道岔。
(4)在兩個(gè)管片車底盤焊接鋼架,通過(guò)高強(qiáng)螺栓與設(shè)備橋架連接,由電瓶車牽引至道岔處進(jìn)行調(diào)頭操作。
(5)1號(hào)、2 號(hào)、3 號(hào)、4 號(hào)、5 號(hào)臺(tái)車組斷開后,電瓶車牽引至道岔處進(jìn)行各節(jié)臺(tái)車調(diào)頭。
(6)火-北區(qū)間盾構(gòu)機(jī)臺(tái)車調(diào)頭完成后,利用中板引孔和倒鏈調(diào)整道岔方向,進(jìn)行蘇-火區(qū)間臺(tái)車調(diào)頭。
(1)在管片車上,根據(jù)橋架尺寸焊接加固鋼架,將橋架固定在鋼架上使之與兩個(gè)管片車連接在一起。
(2)兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)和臺(tái)車分離,進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)調(diào)頭和臺(tái)車水平運(yùn)輸準(zhǔn)備。
(3)盾構(gòu)機(jī)在南北端頭同時(shí)進(jìn)行調(diào)頭,同時(shí)電瓶車牽引臺(tái)車沿隧道水平運(yùn)輸,火-北區(qū)間運(yùn)輸至北寺塔站,蘇-火區(qū)間運(yùn)輸至蘇錦村站。
(4)1~5號(hào)臺(tái)車在蘇錦村站、北寺塔站井內(nèi)分離,吊車吊出至地面進(jìn)行左右線交叉轉(zhuǎn)場(chǎng)。
(5)將臺(tái)車吊入兩站端頭井內(nèi)進(jìn)行組裝。
(6)電瓶車頭牽引蘇錦村站內(nèi)臺(tái)車沿蘇-火區(qū)間運(yùn)輸至火車站站南端頭,電瓶車頭同時(shí)牽引北寺塔站內(nèi)臺(tái)車沿火-北區(qū)間運(yùn)輸至火車站北端頭。
(7)臺(tái)車和已調(diào)頭完成的盾構(gòu)機(jī)連接后進(jìn)行組裝、調(diào)試。
在深入研究的基礎(chǔ)上,從技術(shù)特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)合理性、工期以及對(duì)其他工序的影響四個(gè)方面對(duì)兩種方案進(jìn)行分析對(duì)比,見表1。
表1 方案對(duì)比分析
綜合以上情況分析,盾構(gòu)機(jī)調(diào)頭采用方案二,見圖2。
圖2 盾構(gòu)調(diào)頭及臺(tái)車交叉轉(zhuǎn)場(chǎng)示意
火車站站南北端頭站內(nèi)調(diào)頭方法與工序相同,本文以火車站站南端頭盾構(gòu)調(diào)頭為例對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行敘述。盾構(gòu)機(jī)接收前,進(jìn)行實(shí)地測(cè)量,將車站、盾構(gòu)機(jī)、基座、托架等按比例在CAD軟件中繪制成形,模擬封閉式車站盾構(gòu)調(diào)頭全部過(guò)程?;疖囌菊灸隙祟^盾構(gòu)調(diào)頭施工流程見圖3。
圖3 盾構(gòu)調(diào)頭施工工藝流程
(1)端頭井地板鋪設(shè)20 mm厚砂漿找平。
(2)在砂漿上鋪設(shè)20 mm厚鋼板,鋼板之間采取焊接固定,焊縫進(jìn)行打磨處理;每隔4 m用長(zhǎng)200 mm、直徑20 mm的螺紋鋼植入底板,并與鋼板接縫進(jìn)行焊接,防止鋼板產(chǎn)生水平位移。
(3)接收托架安裝時(shí),底部焊接9 000×4 000×20 mm鋼板,鋼板與接收托架連接成一個(gè)整體;鋼板四周割出45°倒角并進(jìn)行打磨處理,以減小盾構(gòu)機(jī)和托架、鋼板整體位移時(shí)的摩擦阻力。
(4)盾構(gòu)接收后,拆除盾構(gòu)機(jī)工作平臺(tái)與橋架間管路,工作平臺(tái)、橋架與盾構(gòu)主機(jī)分離;螺旋后閘門拆除,只留下螺旋前閘門,進(jìn)行頂升油缸支腿焊接位置除銹作業(yè)。
(5)將接收架與盾構(gòu)機(jī)焊接成整體,同時(shí)焊接4個(gè)頂升油缸支腿。
(6)頂升盾構(gòu)機(jī)及接收架,使其升高50 mm,此時(shí)油缸行程240 mm(油頂受外力前油缸行程190 mm);取出接收架下部170 mm支墩,將油缸行程縮回至0;盾構(gòu)機(jī)和托架同時(shí)下降,油缸行程縮至20 mm時(shí),托架底部鋼板恰好與地面鋼板面接觸;油缸繼續(xù)縮回至0,盾構(gòu)機(jī)及托架與地面充分接觸。
盾構(gòu)機(jī)接收后,停在盾尾距離內(nèi)襯墻1 m的位置;采用2個(gè)100 t液壓油缸將盾構(gòu)機(jī)南移9.68 m,到達(dá)盾構(gòu)調(diào)頭指定位置;盾構(gòu)機(jī)繞軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°共計(jì)兩次,累積旋轉(zhuǎn)180°,完成盾構(gòu)調(diào)頭,見圖4~圖6。
圖4 盾構(gòu)機(jī)調(diào)頭示意
圖5 盾構(gòu)機(jī)平移現(xiàn)場(chǎng)
圖6 盾構(gòu)機(jī)調(diào)頭現(xiàn)場(chǎng)
盾構(gòu)機(jī)調(diào)頭完成后,向南平移1.32 m,再向西平移0.25 m,移至始發(fā)位置,軸線與隧道中心重合,刀盤距離洞門鋼環(huán)750 mm;千斤頂頂起盾構(gòu)機(jī),油缸行程至240 mm,將17個(gè)170 mm高墊塊平行放到托架下部鋼板與底板的鋼板中間,保證盾構(gòu)始發(fā)軸線位置;油缸縮回,盾構(gòu)機(jī)和托架落在墊塊上;取出油缸后割除油缸支座,進(jìn)行打磨處理,同時(shí)對(duì)始發(fā)托架進(jìn)行加固處理,做好二次始發(fā)的準(zhǔn)備[5-8]。
盾構(gòu)后配套臺(tái)車及橋架在封閉的蘇州火車站內(nèi)調(diào)頭較為困難,通過(guò)電瓶車將火車站站南北端頭盾構(gòu)后配套臺(tái)車分別依次拉至北寺塔站北端頭和蘇錦村站南端頭,采用汽車吊將后配套臺(tái)車依次進(jìn)行調(diào)頭,電瓶車將連接后的臺(tái)車?yán)粱疖囌灸媳倍祟^。
(1)將管片車進(jìn)行改裝,H250型鋼平行固定在管片車底盤上,形成一個(gè)平臺(tái),根據(jù)橋架尺寸焊接加固鋼架,與管片車進(jìn)行焊接,見圖7~圖8。
圖7 管片車改裝示意(單位:mm)
圖8 管片車焊接“井”字形支撐架
(2)后配套臺(tái)車運(yùn)輸前拆除臺(tái)車間管路和線路及連接螺栓、銷子等,1號(hào)臺(tái)車與雙梁連接不用拆除,并將雙梁前方用焊有特殊架子的管片車支撐,保證雙梁的穩(wěn)定性。拆除管路的同時(shí)進(jìn)行道岔鋪設(shè)。
(3)為防止臺(tái)車在運(yùn)輸過(guò)程中由于偏心而產(chǎn)生傾覆,運(yùn)輸臺(tái)車前,對(duì)臺(tái)車左右兩側(cè)進(jìn)行配重處理。
(4)電瓶車將火車站站南北端頭盾構(gòu)后配套臺(tái)車分別依次運(yùn)至北寺塔站北端頭和蘇錦村站南端頭。
(5)橋架和1號(hào)臺(tái)車從端頭井口吊出,旋轉(zhuǎn)180°完成調(diào)頭后吊入端頭井;將1號(hào)臺(tái)車與橋架連接,通過(guò)電瓶車牽引特制平臺(tái)的管片車,將橋架與1號(hào)臺(tái)車運(yùn)送至已完成調(diào)頭的盾構(gòu)機(jī)位置,并與盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行連接。
(6)將兩號(hào)臺(tái)車吊出井口旋轉(zhuǎn)180°后用電瓶車牽引運(yùn)送至1號(hào)臺(tái)車位置,并與其連接,3~5號(hào)臺(tái)車重復(fù)操作后完成后配套調(diào)頭[9-12]。
本次運(yùn)營(yíng)鐵路站場(chǎng)下方密閉空間內(nèi)多臺(tái)盾構(gòu)同時(shí)調(diào)頭施工,通過(guò)前期方案制定、比選、優(yōu)化等措施,克服了封閉車站內(nèi)無(wú)預(yù)留孔、場(chǎng)地狹小給調(diào)頭施工帶來(lái)的種種困難;盾構(gòu)機(jī)的支撐設(shè)計(jì)順利解決了接收、平移、始發(fā)軸線的問(wèn)題;臺(tái)車運(yùn)輸后再調(diào)頭的施工方法,成功克服封閉車站內(nèi)臺(tái)車調(diào)頭施工工藝復(fù)雜、工期長(zhǎng)、效率低、場(chǎng)地要求高的困難。該盾構(gòu)機(jī)調(diào)頭施工技術(shù)的特點(diǎn)是多臺(tái)盾構(gòu)機(jī)可同時(shí)調(diào)頭始發(fā),且避免臺(tái)車在狹小空間內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)頭,同時(shí)對(duì)車站內(nèi)主體結(jié)構(gòu)無(wú)特殊要求。