论盾构机过地铁车站施工技术

论盾构机过地铁车站施工技术

林继贵

中铁十一局集团城市轨道工程有限公司

摘要：随着经济发展水平的不断提高，科学进步也在与日俱增城市化进程也在不断推进，城市交通的规模在大范围扩增。盾构技术在轨道交通等领域的运用也越来越广泛，本文结合盾构技术在地铁站的运用，阐明盾构机在过车站的资金，材料、设备等的投入，在工程实施前的准备工作，盾构机的主机如何通过车站，后面有哪些过站时必要的设备等等，相对全面地说明利用油缸支撑，钢板平移等。

关键词：盾构机；平移过站；施工技术

盾构机之所以被广泛用于地铁站的建设主要是因为其具有效率高、稳定性好、受天气因素干扰小等特点和优势。盾构技术提高了过站的效率和安全性，这种实用功能为地铁站的施工建设提供了极大的便利。

1. 盾构机的工程概况

成都市轨道交通9号线一期土建三标施工范围为3站2区间、元华停车场（含东1、东2盾构区间）。车站为益新大道站、太平寺站、金桥医院站；区间为：益新大道站--太平寺站区间、太平寺站--金桥医院站区间。

益太区间。益新大道站--太平寺站区间左线长度为1568.309m，右线长度为1557.853m。区间最大坡度为27.747‰，隧道拱顶最小埋深为16.531m，最大埋深为27.973m，穿越主要地层为密实卵石土层、中等风化泥岩层、强风化泥岩层，区间采用盾构法施工盾构机刀盘直径6980m m。

太金区间。太平寺站--金桥医院站区间左线长1050.358m，右线长度为1166.650m。区间最大坡度21.632‰，隧道拱顶最小埋深为15.508m，最大埋深为23.15m，穿越主要地层为密实卵石土层、中等风化泥岩层、强风化泥岩层，区间采用盾构法施工，盾构机刀盘直径6980mm。

元华停车场东出入场线。元华停车场东1、东2区间东1区间长度1821.465单线延米，东2区间长度1781.767单线延米。东1区间拱顶最大埋深20.63m，东2区间拱顶最大埋深20.23m。穿越主要地层为稍密卵石土、密实卵石土、中等风化泥岩及强风化泥岩。区间采用盾构法施工，盾构机刀盘直径6280mm。

元华停车场西出入场线。元华停车场西出入场线为我公司承建中铁九局9号线1期2标工程。元华停车场西出入场线长度1036.214m。穿越主要地层为稍密卵石土、密实卵石土、中等风化泥岩及强风化泥岩。区间采用盾构法施工，盾构机刀盘直径6280mm。

2. 盾构机的概念

1、盾构机的内涵

盾构机（shield machine），是专门用在土质隧道工程挖掘开发前进的专用工程机械，它的功能强大且实用，可以挖掘、切割、削断土质主体层、运输传送废弃土碴、整合拼装隧道的衬砌、测量正确导向纠正方向偏离等功能，全称为“盾构隧道掘进机”^[1]。盾构机从发明到现在已经有200多年的历史，它的发源地在英国，这项技术传到德国和日本的时候便开始飞速发展和完善。

2、盾构机的基本工作原理

盾构机的基本工作原理是利用圆柱体的钢制组合部件顺着隧洞轴线往前推进对土壤进行挖掘。这个圆柱体组合部件的外壳即为护盾，它能够临时支撑已经挖掘出来的但还没有衬砌的隧洞段，主要原因是它能够分担周边土质层所带来的压力，有的时候也要分担地下水压必要的时候将地下水挡在外面，一面影响后面的工程作业。挖掘、排土、衬砌等施工工作在护盾的保护作用下正常进行^[2]。

3、盾构机的工作原理分类：

盾构机根据工作原理一般分为：手掘式盾构，挤压式盾构，半机械式盾构（局部气压、全局气压），机械式盾构（开胸式切削盾构，气压式盾构，泥水加压盾构，土压平衡盾构，混合型盾构，异型盾构）。

4、盾构机的特点

盾构机施工隧洞具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点，在隧洞洞线较长、埋深较大的情况下，用盾构机施工更为经济合理^[3]。盾构机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。

盾构机的工作示意图

3. 盾构机过站前的准备工作

1. 过站小车的安装准备

过站小车是根据站台的始发台修改安装来的。过站小车在安装的时候要遵循以下标准和步骤，在初始站的站台底部电焊装接1块δ= 30 mm的钢板(宽500 mm) 。焊接之间的缝隙间距要为150mm，每一处的焊接缝隙长度要求为150mm，初始站的站台每一侧都要进行双面焊接。初始站的两头最顶端处的两侧都要另外焊接推进油缸的延长臂。初始站站台的四面用挡块和钢铁固定支撑，主要是为了防止盾构机在被推上初始站站台的时候，站台位移^[4]。小车后方用两根20H型钢固定，

另一端与事先在底板上预埋两块钢板焊接固定。

2. 车站底板施工准备

这项工作需要将场地作业平整并在场地上铺设钢板，为的是在盾机过站的时候小车可以在钢板上平稳流畅地滚动。为此，需要安装一台卷扬机在车站的东边端口。

3. 加强盾构机的固定工作

盾构机在上到初始站台的时候，要与初始站台一起焊接成为一个整体。

4. 做好盾构机的推进和横向移动准备工作

保证盾构机可以平稳的横向滑行，需要在初始站台的底端铺设钢板，还要在钢板上涂抹一层润滑油；要提前准备好两个油缸，以此来保证盾构机可以正常推进，还要在过站小车的钢板和底板之间安装滚动轮轴吗，使盾构机能够灵活调整方向并顺利推进^[5]。

5. 盾构机主体与后置配套装备的分离工作准备

要在油管和电缆线上提前做好标识，方便盾构机在到达的时候能够及时发现。等到盾构机登上初始站台以后，把后备套所包含的许多不一样的管线拆分开来。另外，还要用支撑架把连接桥支撑起来，最后拆除连接桥与连接架之间的拖拉油缸，进行主机与后备套的分离工作。

4. 盾构机过站的施工方法

1、盾构机破洞前的掘进

　　为了使盾构机以良好的姿态准确出洞,盾构机在破洞前约30 m开始就必须谨慎控制掘进参数并加强对隧道测量监测。其目的主要是调整盾构机的姿态,使盾构机能够顺利从预埋的洞门环中破洞而出^[6]。一般情况下,破洞前盾构机允许偏差为±10 mm ,仰角允许偏差范围为2 mm/ m ,而且要避免出现俯角姿态。此外,从破洞前30 m 开始就要尽量减小对土体的扰动,使破洞时不会造成大面积土体塌方。

2、洞门凿除

　　洞门应该在盾构机到达之前预先凿除,但要严格控制凿除围护结构后洞门掌子面的露空时间,一般情况下露空时间应不大于48 h ,否则容易造成掌子面坍塌。凿除洞门时应由上至下凿除,可保留最后一层钢筋网,待盾构机破洞时刀盘渐进刮磨钢筋网,然后停机割断钢筋,这样可以有效防止土体塌方。

3、始发架定位

　　依据隧道高程和始发架结构尺寸,计算始发架的安装高程。测量地面及洞门的标高,对比判断需要凿低地面还是垫高始发架。

4、盾构机上接收托架

　　将盾体推上始发架时需特别留意以下几个关键工艺:1) 盾构机破洞前应先在洞门底部铺垫碎石以防盾体离开洞门时发生头部下沉;2) 将刀盘转到合适位置,防止边刮刀碰撞始发架;3) 与始发架接触的前体耐磨层需用薄钢板衬垫,以减少摩擦力并避免磨伤始发架。

5、盾体横向平移

用钢丝绳将盾体与过站拖车捆绑牢固,在过站拖车的一侧安装两个液压千斤顶,然后横向推移始发架,使始发架连同盾体达到平移的工艺要求。盾体横向平移需注意两个关键点:1) 两个千斤顶的推进速度必须一致;2) 始发架承受千斤顶推力的部位需加焊筋板补强。

6、盾体纵向平移

　　平移到位后,拆开右边两台千斤顶,安装在始发架后部,在始发架底部放置好钢板或者滚轮,用千斤顶推动始发架前移。盾体纵向平移之前必须做好两项准备工作:1) 用钢板加工4 件活动底板,铺放在始发架前。2)在前体、中体焊临时牛腿,用于将盾体顶升。

7、盾体再平移及定位

将始发架前移至洞门1 000 mm 时,始发架再次平移,对准始发状态。推进到位后,用两台千斤顶将盾体单边顶起,取出底板,同时单边放入方钢密排于始发架底部。放好千斤顶于中后部,水平将盾体移正,最后进行测量定位后固定。

结语：

采用该流程与方法的盾构机过站施工技术利用纵移平台千斤顶顶推完成盾体整体纵移、改变后配套台车上部件位置使台车沿隧道中心线过站的施工技术是十分有效的方法,具有盾构机纵移时的方向易于控制、设备简单、投入少、效率高、作业简单、安全等许多优点,同时大大缩短了工期;但也有一些不足,如设备技术要求比正常始发高,始发施工难度要大一些。

参考文献：

[1]王静雅,李伟,王洪志.论盾构机过地铁车站施工技术[J].中国房地产业,2020,(5):50.

[2]崔广宇.地铁盾构施工中盾构机过站技术[J].城市建设理论研究（电子版）,2016,(10):5606-5606. DOI:10.3969/j.issn.2095-2104.2016.10.606.

[3]吴迪.地铁盾构过车站施工技术的应用论述[J].城市建设理论研究（电子版）,2013,(29).

[4]王刚,王治宇,张永焕.盾构机整体过站技术研究[J].城市建设理论研究（电子版）,2015,5(36):1553-1554. DOI:10.3969/j.issn.2095-2104.2015.36.128.

[5]孙波.关于盾构机长距离过站相关改进技术小结[J].城市建设理论研究（电子版）,2016,(15):762-762. DOI:10.3969/j.issn.2095-2104.2016.15.762.

[6]董国君,马德胜.盾构机整体过站技术[J].城市建设理论研究（电子版）,2011,(35).