李曉飛

（中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門 361000）

1 工程概況

1.1 總體概況

區(qū)間左線全長(zhǎng)1 854.167 m，右線全長(zhǎng)1 846.242 m。共設(shè)置3座聯(lián)絡(luò)通道，其中2號(hào)聯(lián)絡(luò)通道兼做廢水泵房。隧道最小縱坡為15.197‰，最大縱坡為26.13‰。

采用2臺(tái)EPB/TBM雙模盾構(gòu)機(jī)施工，盾構(gòu)機(jī)從小梅沙站始發(fā)，到達(dá)大梅沙接收吊出。

1.2 區(qū)間地質(zhì)條件

地層情況：上軟下硬地層（砂質(zhì)黏性土、全強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、中微風(fēng)化花崗巖）、砂層（左線長(zhǎng)15 m、右線長(zhǎng)5 m）；微風(fēng)化花崗巖層（63～144 Mpa）。

水文情況：地表水主要有大梅沙人工湖、場(chǎng)地南側(cè)的海水，湖底距隧道頂板距離約為12.61～15.22 m，影響范圍約220 m，區(qū)間隧道距離海域約60～400 m。地下水主要有松散巖類孔隙水、基巖裂隙水（主要賦存于塊狀強(qiáng)風(fēng)化、中等風(fēng)化帶中，略具承壓性）。

不良地質(zhì)：液化砂層（海沖積含有機(jī)質(zhì)砂、中砂、沖洪積細(xì)砂、粗砂）和孤石。

2 雙模盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)換關(guān)鍵技術(shù)研究

2.1 模式轉(zhuǎn)換前期工作

在雙模盾構(gòu)模式轉(zhuǎn)換前，首先明確模式轉(zhuǎn)換選點(diǎn)問題，選擇模式轉(zhuǎn)換的掌子面要穩(wěn)定，裂隙水少且地面無建（構(gòu)）筑物，具體如下：（1）當(dāng)盾構(gòu)機(jī)從EPB模式轉(zhuǎn)換到TBM模式時(shí)，盾構(gòu)機(jī)須進(jìn)入硬巖段長(zhǎng)度為20～25 m（安全距離），進(jìn)行轉(zhuǎn)換準(zhǔn)備。（2）轉(zhuǎn)換前需進(jìn)行地下水給水實(shí)驗(yàn)，確定地下水補(bǔ)給量，制定止水方案（盾尾后5～8環(huán)位置依次往后施做3道止水環(huán)，盾尾處注入聚氨酯）。（3）轉(zhuǎn)換模式確保常壓開倉作業(yè)的可行性，土倉頂部土壓為0，期間無壓力上漲等變化。（4）打開下部土倉壁球閥，確認(rèn)無水或只有少部分清水流出。（5）開倉進(jìn)行氣體檢測(cè)，無有害氣體。

經(jīng)過綜合考慮及計(jì)算，掌子面完好，無坍塌風(fēng)險(xiǎn)（全斷面微風(fēng)化花崗巖），故選擇在70環(huán)處進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換。如圖1所示。

圖1 換模選點(diǎn)位置隧道縱斷面圖

滿足了轉(zhuǎn)換模式選點(diǎn)要求以后，需要對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行調(diào)整：（1）在即將達(dá)到選點(diǎn)換模里程時(shí)，調(diào)整好盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)，保證上中下右四組鉸接行程最少有50 mm行程。（2）將盾尾后部10環(huán)管片拉緊、固連成一體，防止刀盤后退過程中，管片之間出現(xiàn)松動(dòng)。（3）達(dá)到換模里程后，將土倉內(nèi)的剩余渣土清理出倉內(nèi)；在換刀過程中，利用前盾及中盾穩(wěn)定器向外伸出撐住巖壁，再用鉸接將前盾及刀盤回拉一定距離，將主機(jī)整體縮回，掌子面預(yù)留足夠的換刀作業(yè)空間，大幅度降低換刀工作時(shí)間及風(fēng)險(xiǎn)。（4）7#、8#、9#位置的推進(jìn)油缸完全縮回，防止吊運(yùn)物資刮傷推進(jìn)油缸，16#位置的推進(jìn)油缸需要完全縮回，管片和16#油缸撐靴之間需要預(yù)留一個(gè)盾尾輔助吊耳焊接空間；其余油缸用防火棉纏繞包裹綁扎進(jìn)行防護(hù)。（5）有限空間焊接作業(yè)通風(fēng)系統(tǒng)準(zhǔn)備。

完成以上所有準(zhǔn)備，且復(fù)合無誤后，即可開始EPB/TBM模式正式轉(zhuǎn)換工作。

1.6 HER-2陰性閾值建立 取上述正常乳腺標(biāo)本，行FISH檢測(cè)，每張隨機(jī)計(jì)數(shù)100個(gè)細(xì)胞，計(jì)算出現(xiàn)FISH陽性細(xì)胞的總數(shù)及百分比，統(tǒng)計(jì)百分比的平均值及標(biāo)準(zhǔn)差，陰性閾值= 平均值(M)+ 3×標(biāo)準(zhǔn)差(SD)[3]。

2.2 雙模盾機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換工籌安排及工效分析

首先進(jìn)行斷電前停機(jī)位確認(rèn)，查看設(shè)備橋連接主機(jī)、螺機(jī)管線標(biāo)牌是否齊全；確認(rèn)拼裝機(jī)前移至限位，螺機(jī)完全縮回，螺機(jī)前閘門完全打開，刀盤處于0點(diǎn)位置；拼裝機(jī)后移至限位，并固定牢固，在完成盾構(gòu)機(jī)狀態(tài)準(zhǔn)備后，開始進(jìn)行換模工作，前期在通過有限元分析及模擬螺旋輸送機(jī)從底部拔出過程，結(jié)合安裝中心螺機(jī)和溜渣板預(yù)計(jì)時(shí)間，計(jì)劃17 d內(nèi)完成換模工作。如圖2所示。

圖2 雙模轉(zhuǎn)化工籌示意圖

在進(jìn)行后配套后移后，在邊軌兩側(cè)布置行走平臺(tái)及臨時(shí)物資存放平臺(tái)，有效進(jìn)行區(qū)域劃分，且保證至少有20 m長(zhǎng)度的工作空間，方便螺機(jī)拔出及材料倒運(yùn)。

在拔出螺機(jī)前拆除刀盤內(nèi)TBM模式不適用的部件，同時(shí)為拆除回轉(zhuǎn)中心做準(zhǔn)備。

在刀盤管路盒、前端法蘭等物件運(yùn)出之后，將溜渣板、接碴斗等部件運(yùn)進(jìn)后，可進(jìn)行螺旋機(jī)拆卸作業(yè)，如圖3所示，準(zhǔn)備工作如下：

圖3 拆除部件示意圖

（1）拆除螺旋機(jī)干涉部件：拆除螺旋輸送機(jī)上的油管、泡沫管以及電纜等，并將各管路端部用膠帶密封住，將各管線從螺旋輸送機(jī)下方移出。

（2）拆除其他干涉部件：拆除管片拼裝機(jī)托梁上的橫梁；拆除設(shè)備橋上可拆卸式橫梁和此段皮帶機(jī)，并將它們放于合適位置保存好。

（3）清理渣土并穩(wěn)固地層：清理土倉、螺旋機(jī)內(nèi)渣土，同時(shí)根據(jù)前方地質(zhì)條件，判斷滲漏水大小，是否還需增加水泵抽水。

同時(shí)通過三維建模和有限元分析來驗(yàn)算螺機(jī)拆除門架的受力情況和吊耳是否滿足要求：

第一次設(shè)計(jì)門架吊裝過程中，未采用門架橫梁及斜撐設(shè)計(jì)，鋼材采用5高碳鋼200 mm*200 mm標(biāo)準(zhǔn)工字鋼，并對(duì)法蘭連接面進(jìn)行了加厚處理，門架上支撐梁和下支撐梁均采用了法蘭螺栓連接，此設(shè)計(jì)使得門架能夠重復(fù)利用，并且安裝較為簡(jiǎn)單，省去了較長(zhǎng)的焊接時(shí)間，有效地控制了安裝時(shí)間，經(jīng)過第一次的三維建模和有限元分析，發(fā)現(xiàn)門架上部橫梁有變形較大風(fēng)險(xiǎn)，故為門架加裝設(shè)計(jì)斜撐及橫梁，并對(duì)其進(jìn)行二次受力分析，結(jié)果橫梁及斜撐能夠有效提升門架整體剛性及提升安全系數(shù)。如圖4所示。

圖4 拆機(jī)門架加橫梁及斜撐應(yīng)力及位移圖

門架上吊耳材料為Q345B，底板焊縫受拉力及剪切力。

則：F=2[τ，]×0.7kl=2×172.5×0.7×24×400=2 318 400 N，其中：[τ，]為焊縫金屬的許用剪切應(yīng)力，MPa；l為焊縫的工作長(zhǎng)度，mm；k為焊縫的寬度，mm；則單個(gè)吊耳最大承載能力約為231 t。

螺旋機(jī)拔出時(shí)最少需要2個(gè)吊耳，承載能力為231.8×2=463.6 t。螺旋機(jī)吊裝時(shí)總重約為36 t，則安全系數(shù)：

吊耳本身承受壓應(yīng)力：吊耳受壓應(yīng)力N=σb*S=σb*D*t/2，接觸面積按吊耳孔面積1/2；其中，N為單個(gè)吊耳能承受載荷；σb為材料屈服強(qiáng)度，S為斷面處截面積；D為吊耳孔直徑；t為吊耳厚度。

N=345*80*50/2=690 000 N≈690 kN，單個(gè)吊耳所能承受拉應(yīng)力約為69 t。

螺旋機(jī)吊裝有4個(gè)吊耳，承載能力為69*4=276 t，螺旋機(jī)吊裝時(shí)總重量約36 t，所以安全系數(shù)s=276 t÷36 t≈7.67。

經(jīng)過計(jì)算，螺旋機(jī)吊耳及拆機(jī)門架上的吊耳安全系數(shù)都滿足實(shí)際使用要求。

在螺機(jī)拔出的過程中需要不斷地倒換吊耳位置，在拆機(jī)門架及臨時(shí)焊接的門架上焊接吊耳，采用10 t的手拉葫蘆掛在螺機(jī)的吊耳上，并在尾盾上方及H梁位置上加焊吊耳來滿足螺旋機(jī)拔出的復(fù)雜倒鉤，總計(jì)焊接吊耳13處，掛手拉葫蘆8個(gè)，倒鉤葫蘆4個(gè)。

螺機(jī)拔出并安裝完二級(jí)伸縮套筒后即可開始倒運(yùn)焊接溜渣板，通過定位塊，安裝溜碴槽蓋板座、溜碴槽隔板、連接塊至切刀刮刀梁處，總共有6處，使用定位螺栓為M36*120，鉚焊安裝溜碴槽擋座至刀盤支腿處，總共6處區(qū)域。如圖5所示。

圖5 溜渣板焊接位置圖

安裝溜碴裝置同時(shí)可安裝中心螺旋機(jī)，安裝完中心螺機(jī)以后安裝結(jié)渣斗，接碴斗安裝完成后，盾構(gòu)模式回轉(zhuǎn)接頭組件的隔板安裝在螺旋輸送機(jī)上，隔板的緊固件為螺釘（螺釘M24*60）。如圖6所示。

圖6 安裝中心螺機(jī)吊耳圖

完成以上作業(yè)后，完成后配套前移，管線連接。調(diào)試運(yùn)行盾構(gòu)機(jī)，模式轉(zhuǎn)換完成。

3 結(jié)束語

通過本次模式轉(zhuǎn)換作業(yè)遇到的實(shí)際難題及工時(shí)較長(zhǎng)、吊裝危險(xiǎn)系數(shù)較大，結(jié)合提出的多使用有限元+三維建模前期模擬螺機(jī)拔出過程，能夠提前發(fā)現(xiàn)螺機(jī)拔出過程中非常規(guī)吊裝的風(fēng)險(xiǎn)，確保安全有序地施工，避免隧道成型質(zhì)量的受損。