鄭康泰，岳銀鵬，尹躍峰，龐培彥，陳昆鵬，楊 霖

（中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司，河南 鄭州 450016）

城市地鐵隧道盾構(gòu)法施工是一種安全、高效、機(jī)械化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度低隧道施工方法，越來越成為城市地鐵施工的主流工法。施工過程中經(jīng)常會(huì)遇到盾構(gòu)的過站需求，目前常用的過站方法通常有3 種形式：一是車站主體已完成的情況下，且車站內(nèi)部凈空滿足盾構(gòu)過站要求，盾構(gòu)可以直接過站并繼續(xù)掘進(jìn)；二是車站主體結(jié)構(gòu)未完成的情況下，需要將盾構(gòu)從車站井內(nèi)吊出，進(jìn)行再下井、再組裝、再掘進(jìn)；三是“先隧后站”法，即先掘通隧道，后建設(shè)車站。其中第一種形式是經(jīng)濟(jì)性最高的，所以應(yīng)用最為普遍，針對這種形式，目前的過站方法主要有：托架帶輪行走過站法、卷揚(yáng)機(jī)牽引過站法、千斤頂頂推過站法、站內(nèi)分體過站法、托架下墊滾桿過站法和滾輪滾道整體過站法[2-6]。本文針對第一種施工工法，在分析上述過站方法的基礎(chǔ)上，基于開羅地鐵項(xiàng)目，提出一種新的盾構(gòu)連續(xù)過站工法——假管片輔助連續(xù)過站法，借助預(yù)制假管片實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)連續(xù)過站。

1 技術(shù)特點(diǎn)

假管片過站施工技術(shù)適用于在車站內(nèi)部凈空滿足盾構(gòu)通過且車站主體已完成的情況下，并且過站導(dǎo)臺(tái)為弧形導(dǎo)臺(tái)。該工法需要使用預(yù)制的假管片，假管片內(nèi)徑與隧道管片內(nèi)徑一致，以滿足后配套拖車沿隧道管片和假管片通過的一致性，保證TBM 后配套的順利通過，且不需要對后配套進(jìn)行任何的適應(yīng)性調(diào)整；由該假管片在脫出尾盾后的位置拼裝，而非在尾盾內(nèi)拼裝，所管片外徑與盾體直徑一致，以防止隧道管片和假管片錯(cuò)臺(tái)；且由于假管片內(nèi)、外徑分別與隧道管片內(nèi)徑和盾體外徑一致，所以在假管片鋪設(shè)過程中不需要管片墊高處理，不需要額外的托架、滾輪、滾桿等設(shè)備，極大簡化了施工流程，提高過站效率。

假管片的運(yùn)輸借助現(xiàn)有運(yùn)輸隧道管片的設(shè)備：洞口龍門吊、洞口輔助吊機(jī)、洞內(nèi)管片運(yùn)輸車等；由于假管片的厚度大于隧道管片，所以根據(jù)已有盾構(gòu)及其配套設(shè)備的能力，假管片的寬度需要設(shè)計(jì)的比隧道管片稍窄。而在過站過程中，盾構(gòu)的主機(jī)和后配套整機(jī)一次過站，TBM 上的各種管線，如液壓、流體、電氣等管線都不需要斷開。盾構(gòu)完成過站后，假管片可以從該過站后的區(qū)域運(yùn)出重復(fù)利用，滿足頻繁過站的需求。

工作過程包括：將假管片從地面上的假管片存儲(chǔ)區(qū)域轉(zhuǎn)運(yùn)至遂洞內(nèi)，通過管片車運(yùn)輸?shù)蕉軜?gòu)內(nèi)部，以及隨后在盾構(gòu)內(nèi)通過管片吊機(jī)、管片小車等的轉(zhuǎn)運(yùn)流程。

2 盾構(gòu)過站流程

2.1 假管片在洞外的轉(zhuǎn)運(yùn)

2.1.1 假管片起吊裝置安裝

在假管片側(cè)部，預(yù)留假管片吊裝吊耳，利用地面上管片轉(zhuǎn)運(yùn)吊機(jī)，將平放的假管片吊起，放置在預(yù)設(shè)定的位置（圖1）。保持吊機(jī)受力，在假管片的預(yù)制孔處安裝起吊裝置，然后借助吊機(jī)使假管片緩慢翻轉(zhuǎn)90°（圖2）；確認(rèn)管片起吊裝置安裝正確，然后在起吊裝置的內(nèi)側(cè)吊耳上焊接金屬條，以防止起吊裝置掉落。

圖1 假管片的放置

圖2 假管片吊耳的組裝焊接

2.1.2 假管片的堆放

首先根據(jù)單塊假管片的長度預(yù)放置好承重水泥塊和枕木，由于假管片的環(huán)寬比隧道管片窄，實(shí)際上是不大于管片寬度的1/2，因此其與盾構(gòu)上的管片快卸裝置不匹配，所以預(yù)制與隧道管片環(huán)寬一致的鋼板托，鋼板托放到枕木上，如圖3所示；然后假管片放在鋼板托上，采用與堆放隧道管片一樣的方式堆放假管片，如圖4 所示。

圖3 鋼板托

圖4 假管片堆放

假管片的環(huán)寬設(shè)計(jì)為隧道管片的1/2，以便更好地與項(xiàng)目的管片運(yùn)輸車、盾構(gòu)的快卸裝置相匹配，也同時(shí)與盾構(gòu)的推進(jìn)系統(tǒng)更好的銜接。

2.1.3 假管片下井

利用始發(fā)井上的龍門吊吊機(jī)，配合與鋼板托相適應(yīng)的專用夾具，將鋼板托一摞假管片整體吊裝，一次下井，吊裝至車站井口下方已經(jīng)?？康轿坏墓芷\(yùn)輸車上，運(yùn)輸車將假管片轉(zhuǎn)運(yùn)至盾構(gòu)拖車上的快卸系統(tǒng)位置。

2.2 假管片在洞內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)

2.2.1 假管片的拼裝

如圖5、圖6 所示，利用快卸裝置將一摞假管片托起至管片快卸油缸行程的最高點(diǎn)，管片運(yùn)輸車后退，退出至管片快卸后方區(qū)域，然后管片快卸油缸降至行程最低點(diǎn)，為物料吊機(jī)的到來留出空間。物料吊機(jī)開到快卸位置，物料吊機(jī)下掛專用設(shè)計(jì)的扁擔(dān)梁，通過卸扣連接假管片吊耳和扁擔(dān)梁下方的吊耳，吊起假管片，運(yùn)輸?shù)焦芷≤嚭蠓轿恢?，然后將假管片旋轉(zhuǎn)90°，放至管片小車上；通過管片小車自身的倒運(yùn)功能，將假管片倒運(yùn)至管片小車倒運(yùn)行程的最前端。

圖5 快卸假管片

圖6 物料吊機(jī)吊運(yùn)假管片

2.2.2 鋼板托的循環(huán)利用

當(dāng)一摞假管片從鋼板托上全部轉(zhuǎn)運(yùn)到管片小車上后，利用管片吊機(jī)的物料吊機(jī)配合吊帶、吊環(huán)，將鋼板托從管片快卸上吊起，向盾構(gòu)掘進(jìn)方向轉(zhuǎn)運(yùn)，轉(zhuǎn)運(yùn)到管片小車的后方的一號(hào)拖車平臺(tái)上，為管片快卸裝置卸載下一摞管片做準(zhǔn)備，同時(shí)為管片運(yùn)輸車的下一次到來留出位置（圖7、圖8）。

圖7 鋼板托的轉(zhuǎn)移

圖8 鋼板托的放置

當(dāng)管片運(yùn)輸車運(yùn)輸假管片再次到快卸裝置位置，快卸裝置卸載本摞假管片的同時(shí)，將上次運(yùn)輸管片使用的鋼板托用吊帶掛在運(yùn)輸車上，在快卸完成本次假管片卸載，運(yùn)輸車退回時(shí)，上一環(huán)假管片的鋼板托隨運(yùn)輸車被拉出（圖9）。鋼板托隨管片運(yùn)輸車滑行至后配套拖車尾部換管裝置位置時(shí)，運(yùn)輸車停止，從運(yùn)輸車上摘下鋼托板吊帶掛鉤；用后配套換管吊機(jī)將鋼板托吊起；移動(dòng)運(yùn)輸車至換管吊機(jī)正下方，將鋼板托放在運(yùn)輸車上，鋼板托隨車運(yùn)至下井口，由門吊吊出洞口，在地面進(jìn)行下一次運(yùn)假管片的循環(huán)。

圖9 運(yùn)輸車?yán)鲣摪逋?/p>

2.3 假管片的拼裝與盾構(gòu)過站

由于假管片的拼裝是在主機(jī)后方，即尾盾后方，而不是像隧道管片一樣在盾尾內(nèi)部，拼裝機(jī)無法到達(dá)該區(qū)域，所以需要在拼裝機(jī)主梁和設(shè)備橋（或1 號(hào)拖車）之間設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)運(yùn)吊機(jī)，通過該轉(zhuǎn)運(yùn)吊機(jī)將管片小車的假管片吊起，運(yùn)送到拼裝位置，完成假管片的拼裝。

同樣由于假管片的拼裝是在主機(jī)后方，推進(jìn)油缸亦無法延伸至此，所以在底部設(shè)計(jì)推進(jìn)油缸延伸桿，通過延伸桿將推進(jìn)油缸的作用力傳遞假管片上；通過反作用力推動(dòng)整機(jī)前進(jìn)；采用該方式，盾構(gòu)的整機(jī)推進(jìn)與假管片拼裝交替進(jìn)行，可以高效完成盾構(gòu)整機(jī)的過站。

按照以上方式，重復(fù)假管片轉(zhuǎn)運(yùn)到拼裝的步驟，直至假管片的拼裝數(shù)量滿足過站需求，保證盾構(gòu)能夠整體一次性通過車站。

3 結(jié)語

針對盾構(gòu)法施工的地鐵隧道中所面臨的盾構(gòu)頻繁、快速過站的需求，提出假管片過站技術(shù)，為盾構(gòu)頻繁過站提供一種新的思路和借鑒。該過站方法有以下優(yōu)點(diǎn)。

1）最大限度地利用了項(xiàng)目的現(xiàn)有設(shè)備，包括下井口龍門吊、管片運(yùn)輸車、管片快卸、管片吊機(jī)等。

2）可以實(shí)現(xiàn)整機(jī)一次過站，不需要斷開整機(jī)上的任何管線，不會(huì)造成污染，也不用再進(jìn)行始發(fā)調(diào)試，大大提升過站效率。

3）假管片外徑與盾體直徑一致，不需要調(diào)整刀盤和盾體；內(nèi)徑與隧道管片一致，過站時(shí)不需要調(diào)節(jié)拖車輪對，避免采用常規(guī)管片鋪設(shè)的麻煩，且滿足后續(xù)管片運(yùn)輸車的通過。

4）過站效率高，且可以通過調(diào)節(jié)空推過站底部推進(jìn)油缸的伸縮行程微調(diào)掘進(jìn)方向，使盾構(gòu)前進(jìn)方向可控，可實(shí)現(xiàn)曲線過站。

5）成本較低，與其它過站法相比，過站所需的人力、材料、額外的輔助設(shè)備與工具都較少。