盾构分体始发渣土垂直运输优化措施的探讨

盾构分体始发渣土垂直运输优化措施的探讨

陈小灵

佛山市顺德区轨道交通投资有限公司

摘要：在地铁施工中，因场地狭小，始发车站无后置出土口或与既有地铁车站相接等因素影响，经常在区间设置中间风井（或轨排井）兼盾构始发井，盾构始发不得不采取特殊的分体始发方案。采用盾构分体始发的项目一般对场地布置、材料堆放，特别渣土池的设置要求比较高，本文对此类短竖井的盾构分体始发的渣土垂直运输的相关技术进行分析和探讨，并就其中关键问题提出优化解决的对策。

关键词：分体始发；渣土；优化

1、工程概况

广州市轨道交通某土建工程项目，区间隧道中间设置一中间风井兼盾构始发井，风井基坑长40m，宽26m，深约23.3m，为明挖暗埋的二层框架结构，盾构由此向两头掘进，盾构掘进顺序见图1。中间风井（兼盾构始发井）位于市政路与规划国道相交的“十”字路口的地块内，风井北侧为广深铁路，南侧为新规划的国道，西侧为公路桥，风井施工场地面积约3000㎡。

2、分体始发

由于中间风井（兼盾构始发井）始发场地受限，盾构机始发不能按照正常始发方案进行，须采用分体始发。盾构机主机与后配套1#、2#台车下井安装连接，8#～10#台车必须位于地面上，以延伸管线实现始发，经过台车转接使盾构机设备正常连接和正常掘进，进行两次分体始发。左线盾构机先进场组装，待左线始发后，右线盾构机进场组装，左右线盾构机进场时间相差约1个月。

中间风井盾构施工场地布置如下：

⑴西端端头布置渣土池，井口布置45T龙门吊，负责渣土以及往西方向的管片的垂直吊运；

⑵东端端头布置管片堆场，井口布置15T龙门吊，负责往东向的管片及辅材垂直吊运；

⑶西南端布置拌和站，临近布置三级沉淀池，北端堆放盾构生产辅材。

3、分体始发阶段出土方案

由于中间风井（兼盾构井）场地的限制及施工布置，履带吊必须在西端进行盾构机吊装作业，西端端头渣土池必须等待履带吊将右线盾构机吊装下井后方可施工，同时受台车影响，分体始发阶段必须由东端采用小土斗出土。

分体始发出土利用15T龙门吊吊运及结合15T龙门吊的吊运重量，小土斗可制作成容积为6m³，同时在东端设置一个临时渣土池，临时渣土池可选用地表以下挖坑或地面钢板支护结构。临时渣土池容积需满足至少一环盾构掘进的渣土体积。

但是临时渣池存在以下缺点：

⑴临时渣池需要开挖及恢复，或采用钢板支护结构需要安装及拆除，造成成本浪费；

⑵小土斗一般不能自卸，需要人工挂钩、解钩，功效较低；

⑶受临时渣池高度限制，倒土时渣土容易飞溅出来，严重影响现场安全文明施工。

4、分体始发出土优化的设想

分体始发出土使用小土斗及临时渣池解决了场地狭窄的困难，但是鉴于以上临时渣池的缺点，我们设想针对性的措施解决以上缺点。

⑴无需开挖或采用钢板支护结构的临时渣池；

⑵小土斗可自动卸土的装置；

⑶倒土时渣土不会飞溅出来。

结合以上几点及盾构皮带机的原理，我们设想制作一套可以让小土斗自动卸土到渣土车，且渣土不会飞溅出来的装置结构。

5、优化措施的实施

方案一：

⑴制作一个带坡面的钢结构支架，支架坡面底部与渣土车车厢围板高度持平；

⑵在６m³小土斗的一个面开启一个闸口，闸板可人工打开；

⑶原理：６m³小土斗装满渣土后利用15T龙门吊提升到带坡面的钢结构支架，然后人工打开闸口，渣土流入停在支架坡面底部渣土车。

这个方案在制作完钢结构支架后发现有以下几点缺点：

①６m³小土斗装满渣土后放置在带坡面的钢结构支架操作难度较大；

②闸板需要人工攀爬一定高度开启，闸板较重，高空作业风险较大；

③开启闸板后渣土飞泻进入渣土车车厢，冲击力较大，容易飞溅出来，造成场地污染，影响现场文明施工。

根据方案一的经验，我们重新设计钢结构支架以及６m³小土斗的卸土形式，提出了方案二。

方案二：

⑴制作一个钢结构支架，支架高度可满足渣土车停在底部；

⑵在６m³小土斗的底部制作可自动打开的装置结构；

⑶原理：６m³小土斗装满渣土后利用15T龙门吊提升到钢结构支架，然后６m³小土斗自动打开闸口，渣土流入停在支架底部渣土车。

６m³小土斗底板开启装置结构设计如下：

同时，考虑到渣土的飞溅，结合皮带出土口的处理，我们还是设计了６m³小土斗底部倒土的防护装置。

现场实景图：

通过以上措施的优化，不仅减少了挖机台班费、场地恢复费用，节约了大量的成本，同时提高了出土的功效，分体始发采用6m³的小土斗一环掘进需要出土11斗，每一斗的垂直吊装节约时间超过十分钟，大大提高垂直运输效率，而且现场安全文明施工得到有效的控制，效果显著。

6、结语

根据不同的盾构始发施工工况条件而采取相应的盾构始发方案，在对于盾构分体始发方案中的渣土垂直运输采取优化措施后做到经济合理、施工高效、安全可靠，为类似盾构施工提供借鉴。向技术要效益，盾构施工虽然日趋成熟，但是仍有许多值得我们去探索优化的地方。

参考文献：

[1]刘海锋，古力.盾构机分体式始发技术[J].《广州建筑》,2004(3):39-41

[2]杨若，YANGRuo.三菱盾构机分体始发技术[J].《隧道建设》,2006,26(s2):85-87