徐雁云

【摘 要】 筆者結(jié)合實(shí)際工作，對盾構(gòu)機(jī)概述及施工技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹，并對盾構(gòu)機(jī)過站的施工方法進(jìn)行了深入的闡述，使盾構(gòu)機(jī)過站快速安全地完成，同時促進(jìn)地鐵隧道建設(shè)的卓越發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】 地鐵盾構(gòu)；施工技術(shù)；過站方法

前言：

近年來，我國地鐵建設(shè)蓬勃發(fā)展，多個城市開始或者繼續(xù)進(jìn)行地鐵建設(shè)，如北京、上海、廣州、沈陽、深圳等。盾構(gòu)機(jī)是現(xiàn)代城市軌道交通和隧道建設(shè)工程中主流的施工設(shè)備，在盾構(gòu)機(jī)完成一個區(qū)間后要經(jīng)過車站結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)入下一個區(qū)間的掘進(jìn)。如何快速、經(jīng)濟(jì)、有效的實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)過站是保證工期、保證設(shè)備安全的一個值得探討的問題。

一、盾構(gòu)機(jī)過站方法介紹

（一）千斤頂頂推法

（1）方法特點(diǎn)，當(dāng)今，盾構(gòu)機(jī)過站技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的比較成熟，在我國已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，過站的形式和方法比較多，因?yàn)榍Ы镯旐斖品〒碛性S多明顯的特點(diǎn)，因此被廣泛采用。其一安裝作業(yè)簡便易行，使用千斤頂動力系統(tǒng)，只需要在盾構(gòu)基座上面焊接千斤頂，按照鋼支撐中心高度來就位，其次再制作用來支撐千斤頂?shù)耐屑?。其二穩(wěn)定性優(yōu)良，使用鋼支撐作為反力支撐其有很好的穩(wěn)定性。其三由于千斤頂推進(jìn)速度穩(wěn)定，因此可一保證基座與盾構(gòu)在工作時可以保持平穩(wěn)。并且兩臺頂管千斤頂采用連通油管，由一臺動力站驅(qū)動，可保持良好的同步性。

（2）使用方法，使用千斤頂動力系統(tǒng)，在盾構(gòu)基座上面直接焊接千斤頂，采用鋼支撐進(jìn)行反力支撐，在進(jìn)行盾構(gòu)平移過程中，利用四臺盾構(gòu)推進(jìn)千斤頂?shù)耐屏ψ鳛閯恿?，將鋼支撐桿系撐在端頭井洞門圈上，一般在推進(jìn)時，利用焊接在盾構(gòu)基座上的兩臺頂管千斤頂提供動力，利用車站底板上的預(yù)埋件制作鋼支撐反力后靠。

（二）卷揚(yáng)機(jī)牽引法

（1）方法優(yōu)勢，卷揚(yáng)機(jī)牽引法，在實(shí)際使用中存在下面幾個問題，由于在盾構(gòu)基座上固定卷揚(yáng)機(jī)，盾構(gòu)兩鼻尖與其處于同一豎直面上，牽引用的鋼絲繩一端繞經(jīng)滑輪組后固定在基座或盾構(gòu)機(jī)本體上，另外一端固定在卷揚(yáng)機(jī)的卷軸上。在對兩臺卷揚(yáng)機(jī)同時進(jìn)行牽引盾構(gòu)的工作時，而兩臺卷揚(yáng)機(jī)的牽引速度肯定會存在相對的偏差，很難控制它的同步協(xié)調(diào)性，這樣很容易導(dǎo)致基座與盾構(gòu)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，或者盾構(gòu)的單邊受力及位移過大。這時，若不及時處理，在相關(guān)滑輪組與卷揚(yáng)機(jī)等配件在安裝方面會存在很大難度，并且極易產(chǎn)生盾構(gòu)基座上的滾輪出軌與使鋼絲繩受到損壞等事故。

（2）使用方法，盾構(gòu)平移的動力源應(yīng)使用一定額定功率的卷揚(yáng)機(jī)，把卷揚(yáng)機(jī)固定在可移動的盾構(gòu)基座上，再在車站底板的預(yù)埋件上進(jìn)行定滑輪的安裝，拉動盾構(gòu)平移，根據(jù)滑輪組來產(chǎn)生相應(yīng)的牽引力，在盾構(gòu)機(jī)本體上與經(jīng)滑輪組或者卷揚(yáng)機(jī)的卷軸上固定上牽引所用的鋼絲繩，通常為了使?fàn)恳M足需求，雙圓盾構(gòu)都是使用兩臺卷揚(yáng)機(jī)。

二、地鐵盾機(jī)構(gòu)施工技術(shù)

2.1加泥及加泡沫系統(tǒng)

在施工過程中，盾構(gòu)切削的部分砂土和黏質(zhì)黃土混合在土倉中被攪拌，可能會在刀盤上造成“糊刀“或“泥餅”等情況，因此，有必要在盾構(gòu)機(jī)施工時采用加泥或泡沫系統(tǒng)。對于不同地質(zhì)條件，這種系統(tǒng)通過添加塑流化的改性材料，進(jìn)而起到改善盾構(gòu)機(jī)密封艙內(nèi)切削土體的塑流性的作用。這種方法能有效地平衡開挖面水與土的壓力，使盾構(gòu)機(jī)向外順利排土，有效拓寬了盾構(gòu)對不同地層的適應(yīng)能力。

2.2曲線施工

由于城市交通網(wǎng)的規(guī)劃狀況以及城市地鐵的使用狀況，地鐵隧道必然存在曲線部分。另外，地鐵隧道在設(shè)計或?qū)嶋H施工時，難免會遇到或避開原有的構(gòu)筑物，從而不得不改變地鐵線形，由此也會出現(xiàn)曲線。這就為盾構(gòu)施工提出了新的要求。因些，盾構(gòu)機(jī)所裝備的功能，應(yīng)當(dāng)滿足曲線推進(jìn)的要求。在實(shí)際施工過程中，為減少曲線施工對土層的干擾，一般情況下，通常在曲線段在盾機(jī)上采用楔形管片施工。筆者認(rèn)為除了采用楔形管片施工外，還可以考慮采用油壓分區(qū)控制，實(shí)現(xiàn)千斤頂可自由編組；或采用仿形刀裝置、鉸接機(jī)構(gòu)等功能綜合解決盾構(gòu)機(jī)曲線施工時遇到的困難。

2.3減少盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)阻力

根據(jù)不同地質(zhì)條件以及標(biāo)準(zhǔn)慣入錘擊數(shù)值的大小，刀盤盤圈外徑、切削刀最大切削軌跡外徑及盾構(gòu)機(jī)外徑這三個外徑的尺寸之間存在細(xì)微的差別，倘若處理方式不合理，會增大推進(jìn)阻力，給盾構(gòu)機(jī)整機(jī)推進(jìn)性帶來較大程度的影響。因此，在設(shè)計主切削刀最大切削軌跡外徑時，應(yīng)當(dāng)使它略大于盾構(gòu)機(jī)外徑；應(yīng)選擇合適的刀具切削深度，合理設(shè)置刀盤盤圈刀具。這樣既減少盾構(gòu)機(jī)刀盤盤圈和盾構(gòu)機(jī)外周的磨擦阻力，減少了推進(jìn)阻力、切削噪聲和切削時產(chǎn)生的振動，又不會過多的影響盾構(gòu)機(jī)控制土體沉降的能力和整體掘進(jìn)效果。

2.4盾構(gòu)機(jī)機(jī)體接收

施工過程中，為避免發(fā)生地下水沿開挖間隙涌入作業(yè)井內(nèi)。當(dāng)坍塌土體清理工作結(jié)束后，盾構(gòu)機(jī)應(yīng)該立即加快推進(jìn)速度；刀盤通過防水簾幕后，應(yīng)當(dāng)立即拉緊水簾幕壓板上的鋼絲繩，使防水簾幕壓在盾構(gòu)機(jī)前盾的盾體外；隨后，保持盾構(gòu)機(jī)勻速緩慢地前進(jìn)，當(dāng)同步注漿結(jié)束漿液凝固，封水管片安裝完成之后，盾構(gòu)機(jī)應(yīng)當(dāng)按照正常挖掘速度前進(jìn)；盾體全部出洞門后，盾構(gòu)機(jī)接收成功。

2.1加泥及加泡沫系統(tǒng)

在施工過程中，盾構(gòu)切削的部分砂土和黏質(zhì)黃土混合在土倉中被攪拌，可能會在刀盤上造成“糊刀“或“泥餅”等情況，因此，有必要在盾構(gòu)機(jī)施工時采用加泥或泡沫系統(tǒng)。對于不同地質(zhì)條件，這種系統(tǒng)通過添加塑流化的改性材料，進(jìn)而起到改善盾構(gòu)機(jī)密封艙內(nèi)切削土體的塑流性的作用。這種方法能有效地平衡開挖面水與土的壓力，使盾構(gòu)機(jī)向外順利排土，有效拓寬了盾構(gòu)對不同地層的適應(yīng)能力。

三、盾構(gòu)機(jī)過站施工方法

3.1盾構(gòu)機(jī)破洞前的掘進(jìn)

為了使盾構(gòu)機(jī)以良好的姿態(tài)準(zhǔn)確出洞，盾構(gòu)機(jī)在破洞前約30m開始就必須謹(jǐn)慎控制掘進(jìn)參數(shù)并加強(qiáng)對隧道測量監(jiān)測。其目的主要是凋整盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)，使盾構(gòu)機(jī)能夠順利從預(yù)埋的洞門環(huán)中破洞而出。一般情況下，破洞前盾構(gòu)機(jī)允許偏差為±10mm，仰角允許偏差范圍2m/m，而且要避免出現(xiàn)俯角姿態(tài)。此外，從破洞前30m開始就要盡量減小對土體的擾動，使破洞時不會造成大面積土體塌方。

3.2洞門鑿除

洞門應(yīng)該在盾構(gòu)機(jī)到達(dá)之前預(yù)先鑿除，但要嚴(yán)格控制鑿除維護(hù)結(jié)構(gòu)后洞門掌子面的露空時間，一般情況下露空時間應(yīng)≤48h，否則容易造成掌子面坍塌。鑿除洞門時應(yīng)由上至下鑿除，可保留最后一層鋼筋網(wǎng)，待盾構(gòu)機(jī)破洞時刀盤漸進(jìn)刮磨鋼筋網(wǎng)，然后停機(jī)割斷鋼筋，這樣可以有效防止土體塌方。

3.3始發(fā)架定位

依據(jù)隧道高程和始發(fā)架結(jié)構(gòu)尺寸，計算始發(fā)架的安裝高程。測量地面及洞門的標(biāo)高，對比判斷需要鑿低地面還是墊高始發(fā)架。

3.4盾體上始發(fā)架

將盾體推上始發(fā)架時需特別留意以下幾個關(guān)鍵工藝：（1）盾構(gòu)機(jī)破洞前直先在洞門底部鋪墊上碎石以防盾體離開洞門時發(fā)生頭部下沉；（2）將刀盤轉(zhuǎn)到合適位置，防止邊刮刀碰撞始發(fā)架；（3）與始發(fā)架接觸的前體耐磨層需用薄鋼板襯墊，以減少摩擦力并避免磨傷始發(fā)架。

3.5盾體橫向平移

用鋼絲繩將盾體與過站拖車?yán)壚喂?，在過站拖車的一側(cè)安裝兩個液壓千斤頂，然后橫向推移始發(fā)架，使始發(fā)架連同盾體達(dá)到平移的工藝要求。盾體橫向平移需注意兩個關(guān)鍵點(diǎn)：1）兩個千斤頂?shù)耐七M(jìn)速度必須一致：2）始發(fā)架承受千斤頂推力的部位需加焊筋板補(bǔ)強(qiáng)。

3.6盾體縱向平移

平移到位后，拆開右邊兩臺千斤頂，安裝在始發(fā)架后部，在始發(fā)架底部放置好鋼板或者滾輪，用千斤頂推動始發(fā)架前移。盾體縱向平移之前必須做好兩項(xiàng)準(zhǔn)備工作：1）用鋼板加工4件活動底板，鋪放在始發(fā)架前。2）在前體、中體焊臨時牛腿，用于將盾體頂升。

3.7盾體再平移及定位

考慮盾構(gòu)機(jī)將直接在始發(fā)架上安裝負(fù)環(huán)管片進(jìn)行二次始發(fā)，鋪的鋼板將無法拉出。平移時地面將鋪方鋼而不鋪設(shè)鋼板，當(dāng)前推要斜向推進(jìn)，使刀盤對中洞門，以減少平移量。推進(jìn)到位后，用兩千斤頂將盾體單邊頂起，取出底板，同時單邊放入方鋼密排于始發(fā)架底部。兩側(cè)各放約2O條2m長的方鋼，擺放時方鋼全部向盾體平移方向偏，以使盾體平移時不致脫離方鋼。放好千斤頂于中后部，水平將盾體移正。最后進(jìn)行測量定位后固定。

四、結(jié)束語

綜上所述，目前，地鐵成了人們出行使用最多的交通工具，許多城市對于地鐵的建設(shè)也更是加大了力度，雖然地鐵有著許多方面的優(yōu)勢，但由于各地區(qū)的地質(zhì)情況和環(huán)境情況的不同，其所遇到的困難也不同，例如，地鐵在投入使用以后，軌道和車輛系統(tǒng)的振動時所發(fā)出的噪音會讓鄰近的居民產(chǎn)生心理、生理的不舒服。并且在對地鐵進(jìn)行施工時極易使地表產(chǎn)生沉降的現(xiàn)象，這種沉降會導(dǎo)致鄰近公用設(shè)施與建筑發(fā)生扭曲、傾斜等的現(xiàn)象，并且大的地表沉降還會致使房屋倒塌，最后產(chǎn)生巨大的影響。需要對地鐵線路經(jīng)過的地方把鄰近建筑物進(jìn)行加固處理，對原來的地下設(shè)施改道，例如地下電纜線路、給排水管道等都要進(jìn)行重新整修。所以，地鐵在運(yùn)營與施工中產(chǎn)生的不利因素越來越明顯，相關(guān)的專家學(xué)者應(yīng)對此高度重視。

參考文獻(xiàn)：

[1]路美麗.盾構(gòu)先行條件下拓展地鐵車站的方案研究及風(fēng)險分析[D].北京交通大學(xué)，2008.

[2]白云，戴志仁，吳惠明.地鐵盾構(gòu)機(jī)過站方法適應(yīng)性分析[J].地下空間與工程學(xué)報，2010，01：144-150.

[3]馬書紅.盾構(gòu)機(jī)的地鐵過站施工技術(shù)[J].山西建筑，2009