劉欣

摘 要：隨著城市的高速發(fā)展和盾構(gòu)施工技術(shù)的不斷進(jìn)步，地鐵隧道施工已普遍采用盾構(gòu)法。湖南省長沙市軌道交通4號線二標(biāo)段盾構(gòu)區(qū)間的施工組織和管理受始發(fā)場地限制，需要在69.3 m車站主體結(jié)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行分體始發(fā)。本文結(jié)合工程實例，介紹了分體始發(fā)及施工過程中所遇到的技術(shù)問題及處理方法，為車站主體結(jié)構(gòu)施工與盾構(gòu)始發(fā)的矛盾提供良好的解決方案。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)分體始發(fā);場地布置;地鐵施工

中圖分類號：U231 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）32-0082-05

Analysis on the Origination of Shield Tunnel Split in Subway Construction

LIU Xin

（Sinohydro Bureau 8 Co.， Ltd.， Changsha Hunan 410004）

Abstract： With the rapid development of the city and the continuous progress of shield construction technology， the construction of subway tunnels has basically adopted the shield method. The construction organization and management of the shield tunnel section of the second bidding section of Changsha Rail Transit Line 4 is restricted by the starting site， and it needs to be launched separately within the main structure of the 69.3 m station. Based on engineering examples， this paper introduces the technical problems encountered during the split start and construction process and their treatment methods， and provides a good solution for the contradiction between the main structure construction of the station and the start of the shield.

Keywords： shield split launch;site layout;subway construction

河南省長沙市軌道交通4號線阜埠河站—碧沙湖站區(qū)間（以下簡稱“阜碧區(qū)間”）西起阜埠河站，沿阜埠河路展布，在里程YCK31+700～YCK32+850段橫穿湘江，東至碧沙湖站。該段設(shè)計里程為YCK31+162.700～YCK32+905.200。該段左線長為174.236 m，短鏈為13.839 m，右線長為178.575 m。Φ6 250 mm土壓平衡盾構(gòu)機(jī)施工期間，區(qū)間最小彎曲半徑為400 m，行距為13.0～18.5 m，最大縱向梯度為28‰。管片環(huán)外徑為6 m，內(nèi)徑為5.4 m，寬度為1.5 m，厚度為0.3 m，采用C50混凝土，混凝土抗?jié)B等級達(dá)到P12。阜碧區(qū)間線路示意圖如圖1所示。

1 工程概況

1.1 工程地質(zhì)

阜碧區(qū)間主要位于湘江兩側(cè)Ⅰ級沖積階地及湘江河床地貌單元，場地第四系覆蓋層厚度為2.00～27.80 m，下伏基巖為白堊系礫巖、泥盆系砂巖，屬較碎～較完整巖體。隧道始發(fā)段的地層主要為中風(fēng)化礫巖（天然抗壓強(qiáng)度為3.17～12.57 MPa），局部存在強(qiáng)風(fēng)化礫巖（天然抗壓強(qiáng)度為1.04～2.94 MPa），地層簡單。在施工過程中，應(yīng)防止基巖強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化帶因遇水軟化而導(dǎo)致強(qiáng)度降低。

1.2 施工環(huán)境

受拆遷影響，地鐵站分階段進(jìn)行施工，已完工車站結(jié)構(gòu)總長度為69.3 m，車站深度為34 m，而盾構(gòu)機(jī)總長度為83 m，車站結(jié)構(gòu)長度小于盾構(gòu)機(jī)總長度。所以，阜碧區(qū)間盾構(gòu)只能采用“一次始發(fā)，二次組裝”的始發(fā)方式。本區(qū)間為長沙地鐵首個盾構(gòu)分體始發(fā)區(qū)間。

1.3 施工進(jìn)度

阜碧區(qū)間右線2017年2月28日始發(fā)，2017年4月5日完成分體始發(fā)掘進(jìn)。阜碧區(qū)間左線2017年5月4日始發(fā)，2017年6月6日完成分體始發(fā)掘進(jìn)。

2 盾構(gòu)分體始發(fā)施工分析

2.1 盾構(gòu)分體始發(fā)場地布置

根據(jù)車站情況，盾構(gòu)分體始發(fā)將盾體、設(shè)備橋、1#拖車、2#拖車、3#拖車下井（將出渣口改至3#拖車末端），其余后配套臺車放置于地面車站旁邊，利用軟管進(jìn)行管線的延長。延長管線從盾構(gòu)井口處進(jìn)入車站底板，與3#拖車連接。3#拖車主要設(shè)備有配電柜、循環(huán)水泵及泡沫系統(tǒng)等。盾構(gòu)分體始發(fā)平面圖如圖2所示，盾構(gòu)分體始發(fā)剖面圖如圖3所示，盾構(gòu)分體始發(fā)的地面拖車布置如圖4所示。

2.2 盾構(gòu)分體始發(fā)的重難點(diǎn)與解決方案

2.2.1 主電力系統(tǒng)。由于變壓器設(shè)置于3#拖車配電柜，4#拖車變壓出線母排需要使用延長電纜與3#拖車配電柜接線。在3#拖車尾部右側(cè)增加接線箱，原盾構(gòu)機(jī)變壓出線母排接線改接至接線箱，增加接線箱至變壓器出線母排延長線[1]。盾構(gòu)分體始發(fā)的電纜延長線如表1所示，盾構(gòu)分體始發(fā)的地面電纜布置如圖5所示，盾構(gòu)分體始發(fā)的井下延長電纜布置如圖6所示。

2.2.2 內(nèi)、外循環(huán)水系統(tǒng)。盾構(gòu)機(jī)內(nèi)循環(huán)水泵設(shè)置于4#拖車。由于4#拖車放置于地面，車站內(nèi)盾構(gòu)機(jī)上的部分設(shè)備需要內(nèi)循環(huán)水冷卻，而4#～6#拖車上的設(shè)備不需要內(nèi)循環(huán)水冷卻?？紤]經(jīng)濟(jì)效益，于3#拖車尾部左側(cè)設(shè)放置平臺，將內(nèi)循環(huán)水泵改裝到3#拖車尾部左側(cè)，然后將內(nèi)循環(huán)水泵與3#拖車內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)管路連接。外循環(huán)水管卷筒位于6#拖車尾部右側(cè)，循環(huán)水池位于車站底板，由于4#～6#拖車上的設(shè)備不需要用到外循環(huán)水[2]，將外循環(huán)水管直接從外循環(huán)水泵連接至3#拖車尾部左側(cè)的外循環(huán)過濾器，經(jīng)過濾器連接至內(nèi)、外循環(huán)水的熱交換器。盾構(gòu)分體始發(fā)的內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)布置如圖7所示。需要注意的是，右線靠近走道板側(cè)，左線靠近隧道照明側(cè)。

2.2.3 皮帶輸送系統(tǒng)。由于皮帶主驅(qū)動電機(jī)位于5#拖車尾部，在盾構(gòu)機(jī)出廠前對3#拖車進(jìn)行改裝，增設(shè)皮帶輸送機(jī)接口，并將皮帶機(jī)驅(qū)動電機(jī)與擋泥板、刮渣板整體改裝至3#拖車尾部。盾構(gòu)分體始發(fā)的皮帶輸送系統(tǒng)布置如圖8所示。

2.2.4 渣土運(yùn)輸與管片運(yùn)輸系統(tǒng)。盾構(gòu)出土口設(shè)置于主體結(jié)構(gòu)第二段處，受車站結(jié)構(gòu)長度限制，盾構(gòu)機(jī)與后備套3#拖車組裝連接完成后，3#拖車尾部距車站隔墻只有13 m。同時，3#拖車尾部位于車站主體結(jié)構(gòu)第7軸上翻梁起坡處，無法在管片車上直接使用叉車進(jìn)行管片及渣土倒運(yùn)，也無法使用出土口進(jìn)行渣土吊運(yùn)[3]。盾構(gòu)-2環(huán)掘進(jìn)完成后，方可直接使用叉車進(jìn)行管片及渣土倒運(yùn)。管片運(yùn)輸及盾構(gòu)-3環(huán)掘進(jìn)時，盾構(gòu)機(jī)需要出渣。盾構(gòu)分體始發(fā)的盾構(gòu)機(jī)與車站結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖9所示。

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，關(guān)于盾構(gòu)-2環(huán)前的管片及渣土吊運(yùn)難題，經(jīng)多次討論，最終參考廣東深圳地鐵7號線沙尾站軌頂風(fēng)道吊籃施工的可移動式懸吊支架模板系統(tǒng)，在管片小車上方用H型鋼焊接一個門字架，門字架上放置可左右移動滑輪，滑輪上連接一個掛鉤，掛鉤上放置一個手拉葫蘆[4-5]。在臺車與車站站臺結(jié)構(gòu)間鋪設(shè)軌道，放置一個管片小車。出渣時，將小渣斗掛在手拉葫蘆上，人工拉動手拉葫蘆將小渣斗提升，然后平移至另一個管片小車上，推至第6軸和第7軸之間，用叉車叉起小渣斗，運(yùn)送至另一條隧道的車站預(yù)留出渣口，用龍門吊將小渣斗吊至地面出渣。轉(zhuǎn)運(yùn)管片時，與出渣過程相反。盾構(gòu)分體始發(fā)-2環(huán)掘進(jìn)完成前管片及渣土倒運(yùn)如圖10所示。

始發(fā)掘進(jìn)20環(huán)后，出土口位置脫離拖車范圍，電瓶車重新編組，采用電瓶車機(jī)頭（8.70 m）+兩節(jié)管片車（8.80 m）+1節(jié)砂漿車（5.50 m）+3節(jié)18 m渣車（21.84 m）進(jìn)行編組（共44.84 m）。出渣、管片利用出土口進(jìn)行吊運(yùn)，砂漿從中板砂漿儲存罐接輸漿管道輸送至砂漿車內(nèi)。

2.2.5 盾構(gòu)機(jī)二次組裝。始發(fā)掘進(jìn)67環(huán)后，整個盾成功發(fā)掘，負(fù)環(huán)管拆除。盾構(gòu)機(jī)維修完成后，需要進(jìn)行二次組裝。盾構(gòu)分體始發(fā)的地面拖車下井如圖11所示，拖車下井后道岔鋪設(shè)如圖12所示。

2.3 盾構(gòu)分體始發(fā)的工效統(tǒng)計

2.3.1 阜碧區(qū)間右線。阜碧區(qū)間右線于2017年2月28日始發(fā)，至3月24日掘進(jìn)至68環(huán)，分體始發(fā)掘進(jìn)共計25 d，平均工效為2.72環(huán)/d。盾構(gòu)負(fù)環(huán)至13環(huán)掘進(jìn)時采用電瓶車機(jī)頭（8.70 m）+1節(jié)管片車（4.40 m，放1個3 m渣斗）進(jìn)行編組，因小斗出渣（每環(huán)22斗左右），共計耗時13 d，平均工效為1環(huán)/d;盾構(gòu)掘進(jìn)14環(huán)至68環(huán)時采用電瓶車機(jī)頭（8.70 m）+兩節(jié)管片車（8.80 m）+1節(jié)砂漿車（5.50 m）+3節(jié)18 m渣車（21.84 m）進(jìn)行編組，共計耗時12 d，平均工效為4.58環(huán)/d。2017年3月25日至4月5日進(jìn)行負(fù)環(huán)管片反力架始發(fā)架拆除、盾構(gòu)地面臺車下井、道岔安裝、軌道鋪設(shè)、盾構(gòu)地面臺車連接調(diào)試等工作，共計耗時12 d。

2.3.2 阜碧區(qū)間左線。阜碧區(qū)間左線于2017年5月4日始發(fā)，至5月28日掘進(jìn)至67環(huán)，分體始發(fā)掘進(jìn)共計25 d，平均工效為2.68環(huán)/d。盾構(gòu)負(fù)環(huán)至14環(huán)掘進(jìn)時采用電瓶車機(jī)頭（8.70 m）+1節(jié)管片車（4.40 m，放1個3 m渣斗）進(jìn)行編組，因小斗出渣（每環(huán)22斗左右），共計耗時14 d，平均工效為1環(huán)/d;盾構(gòu)掘進(jìn)15環(huán)至67環(huán)時采用電瓶車機(jī)頭（8.70 m）+2節(jié)管片車（8.80 m）+1節(jié)砂漿車（5.50 m）+3節(jié)18 m3渣車（21.84 m）進(jìn)行編組，共計耗時11 d，平均工效為4.818環(huán)/d。2017年5月29日至6月5日進(jìn)行負(fù)環(huán)管片反力架始發(fā)架拆除、盾構(gòu)地面臺車下井、道岔安裝、軌道鋪設(shè)、盾構(gòu)地面臺車連接調(diào)試等工作，共計耗時8 d。

3 結(jié)語

由于本次分體始發(fā)為長沙地鐵第一次分體始發(fā)，前期結(jié)合阜碧區(qū)間始發(fā)場地環(huán)境，對車站結(jié)構(gòu)和盾構(gòu)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，后續(xù)根據(jù)現(xiàn)場實際施工情況進(jìn)行完善，嚴(yán)格控制各項施工工序，使得盾構(gòu)分體始發(fā)掘進(jìn)作業(yè)順利完成，為后續(xù)類似盾構(gòu)分體始發(fā)施工積累了豐富的經(jīng)驗，同時為相關(guān)設(shè)備改裝和選型提供了依據(jù)，對盾構(gòu)分體始發(fā)施工具有重要的指導(dǎo)意義。

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