李二虎

（中鐵二十局集團第四工程有限公司，山東 青島 266000）

1 工程概況

呼和浩特市城市軌道交通2號線一期工程06標(biāo)段包含兩站三區(qū)間。其中大學(xué)西街站～中山路站盾構(gòu)區(qū)間右線全長836．266 m，左線全長836．245 m，本區(qū)間采用2臺盾構(gòu)機，右線先施工，右線盾構(gòu)機掘進至中山路站南端頭后，盾體吊出，轉(zhuǎn)運至中山路站北端頭下井組裝，后配套臺車經(jīng)中山路站右幅至車站北端頭，與盾構(gòu)機連接調(diào)試，始發(fā)，完成中～新右線掘進，掘進的過程中，管片運輸、出土等工序施工經(jīng)中山路站至大學(xué)西街站；左線盾構(gòu)機到達(dá)中山路站南端后通過分體、平移吊出。中山路站～新華廣場站盾構(gòu)區(qū)間右線全長391．213 m，左線全長391．737 m，本區(qū)間采用2臺盾構(gòu)機，右線從中山路站北端始發(fā)，到達(dá)新華廣場站后分體、平移吊出；左線從新華廣場站始發(fā)，到達(dá)中山路站北端后分體、平移吊出；新華廣場站～呼和浩特站區(qū)間右線全長762．951 m，左線全長766．393 m，采用2臺盾構(gòu)機施工，左線盾構(gòu)機從新華廣場站北端始發(fā)，到達(dá)呼和浩特站后直接吊出；右線施工時盾構(gòu)機通過分體、平移實現(xiàn)始發(fā)，到達(dá)呼和浩特站后直接吊出（圖1）。

圖1 盾構(gòu)施工總體部署圖

本標(biāo)段盾構(gòu)區(qū)間施工盾構(gòu)機需要經(jīng)過12次拆裝機，1次平移始發(fā)，3次平移吊出完成。盾構(gòu)始發(fā)接收是盾構(gòu)施工中風(fēng)險最大的環(huán)節(jié)，非常容易發(fā)生工程質(zhì)量和安全事故。盾構(gòu)機分體平移始發(fā)接收方案的確定直接影響到盾構(gòu)施工的安全、施工效率、設(shè)備功能的發(fā)揮程度，所以如何對盾構(gòu)分體平移始發(fā)和接收的安全質(zhì)量風(fēng)險進行評估，并形成風(fēng)險對策以付諸實施顯得尤為重要。

2 工法特點

2.1 操作簡單

在受規(guī)劃及建（構(gòu)）筑物制約的情況下（如地下車站往往設(shè)計空間較小或結(jié)構(gòu)較復(fù)雜），特別是小空間且無大型機械協(xié)助的情況下，本工法可以靈活進行平移施工，極大程度上縮短工期和提高經(jīng)濟效益[1]。

2.2 成本低、進度快、環(huán)境干擾少

本工法的施工技術(shù)最大限度地減少占用城市道路空間，始發(fā)和接收期間，最大限度地將盾體置于地下車站內(nèi)，避免常規(guī)分體始發(fā)工況下，將臺車臨時放置于井上而需要較大的地上空間，有效減小了對周邊環(huán)境的干擾。

2.3 安全可靠

本工法通過對鋼套筒的改裝、盾構(gòu)機的解體，分塊、分序平移，通過液壓千斤頂和減小摩擦力等手段，保證鋼套筒帶盾構(gòu)分體平移的安全、質(zhì)量可控。

2.4 整體性高

本工法在鋼套筒接收后直接利用鋼套筒與盾構(gòu)機一起整體過站。利用鋼套筒平衡接收始發(fā)技術(shù)，通過在已建車站底板鋪設(shè)滑移軌道，采用液壓千斤頂在已鋪設(shè)好的軌道上對鋼套筒和盾構(gòu)機整體進行抬升、移動，從而實現(xiàn)盾構(gòu)機和鋼套筒整體過站。

3 適用范圍

本工法適用于受規(guī)劃及建（構(gòu)）筑物的制約（如地下車站設(shè)計空間較小或結(jié)構(gòu)較復(fù)雜），特別是小空間且無大型機械協(xié)助的情況下。

4 工藝原理

經(jīng)過對鋼套筒的改裝、盾體解體，綜合考慮將鋼套筒連同盾體共同平移方案，需把盾構(gòu)機主機部分刀盤、前盾、中盾、盾尾分別在鋼套筒內(nèi)，經(jīng)多次平移到始發(fā)或者吊裝口下方，解決小空間條件的鋼套筒帶盾構(gòu)機平移組裝。其工藝原理如下。

平移始發(fā)：鋼套筒帶盾體平移前需要把螺旋輸送機先平移過去，管片拼裝機用葫蘆懸掛在盾尾內(nèi)，等鋼套筒帶盾體全部平移至始發(fā)井口對接完成后，在鋼套筒內(nèi)安裝管片拼裝機和螺旋輸送機[2]。

接收平移：盾構(gòu)機在鋼套筒內(nèi)接受后，解體平移前需在鋼套筒內(nèi)把螺旋輸送機拆下來后退至隧道內(nèi)，管片拼裝機拆卸下來懸掛在盾尾內(nèi)之后對盾體進行解體，把鋼套筒分成兩部分分別平移。

平移方法：采用千斤頂頂推法與鋼板滑移法相結(jié)合的方法對盾構(gòu)機主體進行平移。

5 工藝流程及操作要點

5.1 工藝流程

（1）盾構(gòu)機與鋼套筒的分體平移始發(fā)施工工藝流程如下：底部鋪設(shè)鋼板、平移工裝制作→螺旋輸送機平移→第4、3節(jié)鋼套筒底環(huán)下井拼裝→盾構(gòu)機刀盤、前盾、中盾下井拼裝→整體橫向平移→整體縱向平移至洞門、頂升就位→第4、3節(jié)鋼套筒頂環(huán)下井橫向平移→鋼套筒頂環(huán)提升縱向平移就位→第2、1節(jié)鋼套筒底環(huán)下井拼裝→尾盾及拼裝機下井拼裝→整體橫向平移→整體縱向平移、頂升至已就位的鋼套筒位置對接→第2、1節(jié)鋼套筒頂環(huán)下井橫向平移、提升就位→鋼套筒內(nèi)安裝拼裝機和螺旋輸送機→整體頂升就位→平移反力架及反力架安裝。

（2）盾構(gòu)機和鋼套筒的分體平移接收施工工藝流程如下：底部鋪設(shè)鋼板、平移工裝制作→鋼套筒第2、1節(jié)，后蓋下井拼裝，橫向平移→鋼套筒第2、1節(jié)、后蓋縱向向后平移→鋼套筒第3、4節(jié)，過渡環(huán)下井拼裝，橫向平移→鋼套筒拼裝、連接整體頂升就位→鋼套筒回填砂土、密閉試驗→盾構(gòu)機接收→鋼套筒內(nèi)拆除螺旋機退回隧道內(nèi)→鋼套筒內(nèi)拆除拼裝機懸掛在盾尾→盾體及鋼套筒解體→第4、3節(jié)（尾盾及拼裝機）橫向平移、吊出→第2、1節(jié)（刀盤、前盾、中盾）縱向向前平移→第2、1節(jié)（刀盤、前盾、中盾）橫向平移、吊出。

5.2 施工準(zhǔn)備

（1）收集各類施工文件、規(guī)范和圖紙，收集現(xiàn)場施工資料；結(jié)合現(xiàn)場實際情況，設(shè)計適合于現(xiàn)場的鋼套筒，進行平移過程中的受力計算，確定帶鋼套筒盾構(gòu)機分體平移施工方案[3]。

（2）配備施工機具設(shè)備、操作平臺；配備各種測量設(shè)備，現(xiàn)場測量放樣；完成運輸、吊運等施工通道、操作場地的施工等。

5.3 鋼套筒加工平移

（1）鋼套筒加工分為6節(jié)加工而成，即傳力架0號（長1 000 mm）、傳力架1號（長2 500 mm）、傳力架2號（長2 500 mm）、傳力架3號（長2 500 mm）、傳力架4號（長2 500 mm）、過度環(huán)（長500 mm）。

（2）每一節(jié)由頂環(huán)、側(cè)環(huán)、底環(huán)組成，底環(huán)分布角度為180°，頂環(huán)和側(cè)環(huán)分布角度分別為60°。

5.4 平移始發(fā)施工工序

（1）井底清理平整：吊裝口井底底板結(jié)構(gòu)施工完成后，將底部雜物清理干凈，鋪設(shè)20 cm厚細(xì)砂找平。

（2）井底鋪設(shè)3 cm厚鋼板；對鋼板進行焊接加固。在鋼套筒底座兩側(cè)各安裝100 t液壓千斤頂，利用液壓千斤頂將盾構(gòu)機連同鋼套筒底座抬升至少20 mm。

（3）第4號、3號鋼套筒（傳力架）底環(huán)下井拼裝；盾構(gòu)機刀盤、前盾、中盾下井拼裝；（其整體結(jié)構(gòu)尺寸如下：長5 500 mm、寬7 030 mm、高7 110 mm）。拼裝前首先在厚鋼板上沿橫向平行鋪設(shè)8根移出橫向鋼軌；用鋼軌鉆孔機在兩端的移出橫向鋼軌的軌腰上鉆圓孔，3個圓孔為1組，每組之間的間距為400 mm，圓孔間距為100 mm；在移出橫向鋼軌上涂抹黃油。

（4）拼裝完成后通過千斤頂橫向平移至右線。通過液壓千斤頂將鋼套筒底座及盾構(gòu)機安置在移出橫向鋼軌上；在兩端的移出橫向鋼軌上，鋼套筒底座側(cè)面靠墻的一端安裝100 t橫向頂推油缸，同步推動鋼套筒底座及盾構(gòu)機向過站中心位置橫向平移。通過計算，2組100 t液壓千斤頂能夠滿足所需頂力要求。為減小摩擦力，在平移前，鋼板上整體涂抹黃油。在鋼板上焊接“工”字鋼作為千斤頂后座持力點。精確測量后，縱向平移至洞門位置，使鋼套筒與洞門環(huán)梁準(zhǔn)確對位。

（5）第4號、3號鋼套筒頂環(huán)下井橫向平移，提升就位。在負(fù)一層中板井口增設(shè)3個鋼梁，鋼梁兩端以中板井口環(huán)梁為支撐點，鋼梁采用40a“工”字鋼制作，用于提升鋼套筒頂環(huán)。

（6）第2號、1號、0號鋼套筒底環(huán)下井拼裝，尾盾及拼裝機下井拼裝；（其整體結(jié)構(gòu)尺寸如下：長6 000 mm、寬7 030 mm、高7 110 mm）。

（7）第2號、1號、0號鋼套筒底環(huán)下井拼裝，尾盾及拼裝機下井拼裝；（其整體結(jié)構(gòu)尺寸如下：長6 000 mm、寬7 030 mm、高7 110 mm）。

（8）盾構(gòu)機縱向平移：在鋼板上涂抹黃油后，設(shè)置反力支座，固定100 t縱向頂推油缸，頂住鋼套筒底座兩側(cè)，同步頂推鋼套筒底座與盾構(gòu)機前移；當(dāng)縱向頂推油缸達(dá)到最大行程時，拆卸下縱向頂推油缸，安裝增大一次頂推行程方鋼頂鐵，重新安裝頂推油缸，繼續(xù)頂推移動套筒，如此反復(fù)循環(huán)直至始發(fā)端頭井。鋼套筒及盾尾整體縱向平移、頂升至已就位的鋼套筒位置對接，第2、1節(jié)鋼套筒頂環(huán)下井橫向平移、提升就位。

（9）鋼套筒及盾體整體平移就位后，在鋼套筒底座安裝2組200 t、2組100 t液壓千斤頂抬升鋼套筒底座及盾構(gòu)機至少200 mm；鋼套筒底部下墊“工”字鋼。

（10）固定鋼套筒底座。復(fù)測校驗盾構(gòu)機位置后，鋼套筒底座前端距離洞門鋼環(huán)為500 mm，固定鋼套筒底座，將鋼套筒底座與底板預(yù)埋鋼板焊接成一個整體，側(cè)向增加“工”字橫撐穩(wěn)定于側(cè)墻上；在鋼套筒與洞門鋼環(huán)之間安裝過渡環(huán)，安裝法蘭密封“O”形圈，用高強螺栓連接固定過渡環(huán)，前端與洞門鋼環(huán)焊接牢固，先安裝過渡環(huán)下半部分，然后安裝過渡環(huán)上半部分使其構(gòu)成鋼套筒主體。

（11）鋼套筒內(nèi)安裝管片拼裝機和螺旋輸送機。

5.5 盾構(gòu)機加工平移

（1）移動后配套臺車：①鋪設(shè)電瓶車和后配套臺車的運輸軌道，采用馬凳設(shè)置緩坡連接電瓶車和后配套臺車的運輸軌道。②將電瓶車剛性連接后配套臺車，電瓶車拖動運輸后配套臺車至始發(fā)端。

（2）連接與調(diào)試盾構(gòu)機管路。后配套臺車到達(dá)始發(fā)端指定位置后，將后配套臺車與盾構(gòu)機的管路、電纜線進行連接，并進行組裝調(diào)試[4]。

（3）安裝止水基準(zhǔn)環(huán)及反力架：①在鋼套筒主體尾部安裝止水基準(zhǔn)環(huán)，止水基準(zhǔn)環(huán)與鋼套筒主體密貼，并注入密封油脂。②在鋼套筒主體和止水基準(zhǔn)環(huán)外安裝反力架。

（4）安裝負(fù)環(huán)管片：在盾構(gòu)機的盾尾刷上涂抹油脂，安裝負(fù)環(huán)管片，負(fù)環(huán)管片與止水基準(zhǔn)環(huán)壓緊密貼，注入盾尾油脂，同步注入水泥砂漿，確保套筒與負(fù)環(huán)管片之間的間隙回填飽滿，刀盤頂推到掌子面，準(zhǔn)備二次始發(fā)。

5.6 平移接收施工工序

（1）施工準(zhǔn)備：平移接收施工前準(zhǔn)備與平移始發(fā)相同，井底清理平整：吊裝口井底底板結(jié)構(gòu)施工完成后，將底部雜物清理干凈，鋪設(shè)20 cm厚細(xì)砂找平。井底鋪設(shè)3 cm厚鋼板，并對鋼板進行焊接加固。

（2）將鋼套筒分節(jié)從預(yù)留口下井，平移至接收位置安裝就位。分節(jié)吊裝順序和始發(fā)相反。

（3）完成接收后，把連接橋和盾體分解斷開，臺車整體后退20 m，隧道內(nèi)拆卸螺旋輸送機并后退20 m，之后鋼套筒內(nèi)拆卸管片拼裝機并用4個10 t葫蘆懸掛在盾尾內(nèi)。將鋼套筒、盾體解體，采用2組200 t千斤頂分別將鋼套筒及盾體頂升，取掉鋼套筒底部下墊的“工”字鋼，將鋼套筒及盾體下放到鋪設(shè)的鋼板上。

（4）接收鋼套筒及盾體平移工藝和始發(fā)平移工藝相同。

6 材料與設(shè)備

本工程所需盾構(gòu)機尺寸重量見表1。

表1 盾構(gòu)機尺寸重量表

7 結(jié)語

采用鋼套筒與盾構(gòu)機分體平移施工技術(shù)，有效解決了狹小空間下大型盾構(gòu)設(shè)備分體過站、轉(zhuǎn)體平移、組裝和始發(fā)、接收等方面的技術(shù)難題，縮短了工期，節(jié)約了資金，經(jīng)濟效益顯著。通過與原盾構(gòu)始發(fā)接收端頭加固方案（地表袖閥管注漿）相比，采用鋼套筒始發(fā)和接收更加安全可靠、節(jié)能環(huán)保，且鋼套筒可拆卸重復(fù)利用，提高了設(shè)備的利用率，得到了業(yè)主的高度評價，取得了良好信譽，創(chuàng)造了良好的社會效益。