无预留孔接收井盾构调头施工技术

无预留孔接收井盾构调头施工技术

张宏

（中铁十四局集团有限公司，山东，济南，250014）

【摘要】随着城市轨道交通的发展，为解决由于轨道交通建设所带来的交通拥堵等问题，综合平衡成本、进度、管线搬迁等诸方面因素，特别是在城市的主干道上，越来越多的车站施工采用了封闭井形式，或者在车站主体结构施工结束进行道路翻交，这便给隧道盾构施工带来很大影响。本文通过对某地铁区间隧道工程的调头推进施工，介绍无预留孔盾构调头施工技术。

【关键词】地铁隧道；顶板封闭；盾构机调头

1．工程概况

九龙山站～大望路站区间（以下简称九～大区间）由九龙山车站出发，沿西大望路向北至大望路站，区间线路呈南北走向，沿线下穿国铁、通惠河、地铁1号线区间及市政路、桥、管线等重要建构筑物。区间上方西大望路为一条城市主干道，道路红线宽42m。现状车流量较大，道路两侧地面建筑大部分已实现规划，建筑物距区间线路一般均大于20m。左线施工在大望路站调头后由九龙山站出洞。

九龙山站～大望路站区间隧道总长1533.73m，采用盾构法、矿山法两种工法施工。其中九龙山站～盾构井一段用暗挖法施工，线路纵坡约7‰，隧道覆土16～18m。盾构井正向隧道7m采用矿山法开挖+喷锚初支+管片初砌的复合施工方法，进行管片拼装时，管片与初支之间的空隙采用粒径小于13mm的碎石（细石）填充，并通过水泥浆液固结形成填充层，最终由填充物和管片共同构成隧道的二衬。

右线在盾构到达后主机进行调头。盾构调头的总体思路是将盾构主机与接收托架焊接成整体，使用液压油缸顶推托架旋转调头，沿1号风道平移至左线始发端。

2．准备工作

2.1调头场地处理

为保证盾构机调头平移时有足够的支撑面，在盾构进洞前，底板铺设一层20mm厚的钢板作为滑移的滑动摩擦面（如图1所示），钢板使用叉车机从1号风井拉入，钢板之间焊接连接并打磨焊缝平滑，根据盾构滑移的轨迹线，可在不影响移动的前提下通过膨胀螺栓使钢板与混凝土面连接固定。

2.2固定盾构机

接收前底板回填到预定标高，盾构完全步上接收托架后，将托架与盾构焊接为整体，并将托架与钢板焊接处断开，为保证平移顺利，托架平移前在底板满布钢板之上涂抹油脂。

2.3拆除工作平台中后段和螺旋机后半段

使用1号风道内预埋的吊点和管片二次注浆孔作为吊点拆除工作平台和螺旋机后半段（如图2所示）。中后段工作平台通过吊点的10t手拉葫芦可以直接拆除，螺旋机后半段拆除时必须把前端螺旋叶片与护筒焊接固定住，避免前段螺旋叶片移位。螺旋机吊出需使用10吨手拉葫芦进行,手拉葫芦挂在上端和下端的吊耳上,通过拉动手拉葫芦使上半段能够平稳的与前半段分离,分离后用手拉葫芦将螺旋机后半段平稳放下。

2.4道岔的铺设

本次盾构调头始发，调头场地长度仅35米，因此盾构机调头分2次进行，首先主机调头，待主机掘进70米后再进行后配套的调头，道岔铺设在35米的范围内，如图3所示。

3．主机平移调头

3.1平移推力计算

3.1.1要使盾构机平移应计算平移所需最大推力

3.1.2盾构机移动所需的最大推力即为盾构机与接收基座的组合与铺设钢板的静止摩擦力；静止摩擦力的大小计算公式为f=μN，式中的μ为静摩擦因数（它只跟材料、接触面粗糙程度有关，注意跟接触面积无关）、N为正压力。

Ｎ＝（Ｍ1+Ｍ2）ｇ

＝（400+13）×9.8

＝4047.4ＫＮ

式中Ｍ1为盾构主机重量，Ｍ２为接收基座重量，；ｇ取值９.８N/kg。

f=μN＝607ＫＮ

约60Ｔ。

式中μ取最大值0.15。

要使盾构机顺利移动，推力需大于60Ｔ，实际选取推力为100Ｔ的液压油缸，完全满足工程要求。

3.2盾构主机调头平移

调头步序如图4所示，利用两支推力为100t行程为600的千斤顶在基座对角不对称地逐渐推动盾构机水平转动180°。主机调头完成后安装反力架，使用长油管、电缆等和后配套连接，进行分体始发。

3.3安装螺旋机后半段

螺旋输送机后半段用三个10t导链调整螺旋机姿态配合吊装，以便于螺旋机的姿态，使螺旋机达到便于吊装位置和适当角度。位置固定好后装好中盾与螺旋机连接用的花篮螺杆。应注意将吊装绳索的安全系数适当加大，避免绳索在螺旋机调整姿态时单根受力破断，注意保护螺旋输送机端头的液压马达，并与周边保持安全距离。

4．安装临时皮带机

4.1准备工作

4.1.1后配套的调头在左线始发掘进100米后进行，利用接收托架制作台车接收车架，车架上部设置轨道，用于转运台车。

4.1.2调头场地和平移场地内最底层钢板面须平整，突出表面影响平移的必须打磨。

4.1.3根据后配套拖车尺寸及现场实际条件，提前将拖车旋转、平移的吊点位置选定，并提前打好，将手拉葫芦挂好。

4.2调头方法

始发掘进完成后拆除负环及反力架，在1号风道扩大端处加工一个台车支架，上面铺设轨道，和隧道轨道连接。卷扬机固定在支架中间靠远离隧道一头。利用电瓶车把1号台车牵引到台车支架上，把1号台车和支架固定在一起，断开和隧道之间的轨道，再利用千斤顶把1号台车和支架一起平移至50t吊点位置，利用吊点旋转支架180°，将支架上的轨道和左线车站内的轨道相连，利用电瓶车把1号台车牵引至右线隧道内指定位置。其他几节台车依次按照此顺序牵引至右线车站指定位置。如图5、图6。

5．总结

本次无预留孔的盾构调头推进施工，从2013年9月20日开始到2013年10月15日，工期25天。通过施工前期初步方案的制定及施工过程中对方案的优化，本次施工克服了无预留孔给整个施工所带来的种种困难，相继顺利解决了盾构机的接收、盾构机本体的调头及横移、后续台车的调头及横移、隧道水平运输等施工难题，为以后类似工况的盾构调头推进施工提供了很好的指导作用。

参考文献：

[1]唐经世等，掘进机与盾构机。北京。北京铁道出版社，2009.1

[2]何焯，设备起重吊装工程便携手册（第2版）。机械工程出版社

[3]祝雙权，实用五金手册（第6版）。上海科学技术出版社

[4]王镇春，南京地铁玄武门站盾构机调头技术。建筑机械化2003.12