地铁盾构施工中盾构机过站技术

地铁盾构施工中盾构机过站技术

李树杰

河南中隧劳务有限公司453000

摘要：盾构施工技术越来越广泛应用在城市交通、下水道、地下电缆和河流通道隧道施工，保护方法具有适应性强、安全的特点，因此得到了进一步的开发、利用。盾构机的过站是现在隧道施工的重要组成部分，盾构机存在各种形式和方法，但过站的主要目的是希望盾构机能够快速、安全、顺利通过车站结构而不断掘进。

关键词：地铁盾构施工；盾构机；过站技术

1.地铁工程及盾构技术

1.1地铁建设工程的施工特点

随着我国城市经济的不断发展，地铁项目建设规模不断扩大，在这个过程中，我国的地铁施工技术体系日益健全，但是整体来看，我国的地铁施工技术方案参差不齐，相比于国外有些发达国家的地铁施工技术，我国的地铁施工技术依旧处于摸索阶段，其整体施工体系尚不成熟。地铁项目工程具备复杂性的特点，其工程建设规模较大，施工周期长，各项施工程序比较繁杂，对于施工技术的选用有着极为严格的要求。相比于一般的城市交通建设项目，地铁施工工程的安全性风险更大，为了增强地铁项目施工的整体安全性，必须进行科学性施工方法的选择，实现盾构施工技术体系的健全。

1.2盾构施工技术的工作原理

在地铁施工中，影响盾构施工技术质量的因素诸多，比如施工机械设备因素、人员应用因素、地质环境因素等。在这个环节中，盾构机是盾构施工技术体系的关键性机械设备。暗挖工程是城市地铁施工体系的关键性项目，在工程挖掘过程中，盾构法扮演着重要的施工角色，盾构机盾壳是一种良好的支护设备，通过对油缸、刀盘及其盾壳的结合，可以构成完整性的盾构推进体系，有利于提升地铁施工的效益，增强施工的稳定性及安全性，避免出现相关的安全事故，实现施工人员人身财产安全的维护。在隧道开挖过程中，需要在开挖面前进行切削装置的设置，通过对其他机械设备的利用，将切削出的岩土运出隧道外。

1.3盾构机自动化过站装置

盾构机过站，是指将盾构机刀盘及其盾体部分推移到下一个区间的洞门处，然后将剩余台车部分再推过来，将盾体与台车之间的电、液、气等管路进行连接，然后进行调试验收，进行下一个区间的盾构机掘进工作。

盾构机过站装置由2台100t的立式千斤顶带夹轨器、2台200t水平千斤顶、4台200t立式千斤顶以及相配套的液压泵站、连接管路以及连接铰接、销子、定向U型铁组成。本文主要针对盾构机主机的平移及过站进行详细说明，台车采用电瓶车向前推动。

2.系统组成及工作原理

2.1顶升系统

实现将盾构主机顶升的功能，由4台200t立式千斤顶和液压泵站以及连接管路组成，以便于在盾构主机下部进行导轨的调整、换向以及盾构机姿态的垂直定位，即通过顶升来实现盾构机的纵横向转换和盾构机垂直方向的标高定位。

2.2夹轨系统

实现为推进盾构主机向前移动的向后反力而设计的功能，由2台100t带夹轨功能的立式千斤顶实现，利用液压缸的夹紧功能，使液压缸和钢轨夹紧，从而为盾构机前进提供反力，这是发明本装置的核心。

2.3推进系统

实现将盾构主机向前推进的功能，由2台200t水平千斤顶实现。

2.4定向装置

实现盾构机前进过程中的水平粗定向，在盾构基座与导轨的接触面的4个部位进行焊接U型铁，通过导轨的定位来确定盾构机的定位。

2.5自动过站

通过夹轨系统与推进系统进行铰接连接，再通过推进系统与盾构主机基座铰接连接，将液压泵站放到盾尾，通过人工油泵进行推进油缸的伸缩操作以及夹轨油缸的夹松操作，实现自动过站功能。

3.盾构机过站的施工方法

3.1开挖准备工作

钢筋绑扎时，按2.2m间距预埋加工好的钢筋钢板预埋件，便于提升系统的安装与使用。起拱位置的钢筋绑扎前，按照设计图纸预先弯出设计弧度，然后再用钢筋套筒机械连接。边墙部位使用小型钢模板拼整而成，在边墙与拱顶起拱位置采用加工定制的异形钢摸板。混凝土浇筑至拱顶时，用泵管软管连接提前加工好的钢模，少量缓慢泵送混凝土，保证拱顶部位混凝土密实。

3.2盾构机破洞前的掘进

为了使盾构机保持良好的姿势准确出洞，盾构机在破洞前大概30m加强监测对隧道的测量，并必须仔细地控制掘进参数，其目的是调整盾构机的姿态，让盾构机可以轻松突破预埋洞门环。在正常情况下，盾构机允许偏差为±10mm，而仰角的允许角度偏差范围为2mm/m，而且必须要避免了俯角姿态的出现。除此之外，从破洞而出前30m就要尽量开始降低扰动土体，使破洞的时候不会导致土体出现大面积塌方。

3.3洞门凿除

盾构施工中应该在盾构机到来之前预先凿除洞门，但应该严格控制凿除后围护结构后洞门掌子面露空的时间限制，通常露空的时间不应该超过48h，否则很容易导致掌子面出现坍塌。应该自上而下进行凿除洞门，可以保留最后一层的钢筋网，在盾构机破洞而出的时候刀盘会渐进刮磨钢筋网，然后停机在进行切割钢筋，这样就能够有效预防出现土体塌方。

3.4盾横向移动

用钢丝绳把过站拖车和盾体捆绑牢固，把两个液压千斤顶安装在过站拖车的一边，然后水平推移始发架，使盾体连同始发架能够对达到平移的工艺要求。有两个关键点需要在的横向平移的时候特别注意：

（1）两个千斤顶的速度必须是要保持一致；

（2）始发架在承受千斤顶推力的位置必须起始帧应当加焊筋板进行补强。

3.5盾垂直移动

在平移到位之后，必须把右边的两台千斤顶拆除并在始发架的后部进行再度安装，在始发架的底部放置好滚轮或是钢板，并且使用千斤顶推动始发架前移，在盾体开始纵向进行平移前一定要做好两种准备：

（1）4件活动底板的使用钢板进行加工，并始铺放在始发架前。

（2）在中体和前体焊接临时牛腿，用作于顶升盾体。

3.6盾移位和定位

当始发架移动到洞门前1000mm的时候，再次进行始发架移动，并对准始发架始发的状态。在推进到位之后，使用两个千斤顶顶起盾体的单边，将底部的钢板抽出，与此同时单边放进方钢密排在始发架的底部。在中后部放置好千斤顶，最后再测量定位之后在进行固定。

3.7地下管线、地表建筑保护技术

通过对地表沉降状况的控制，可以实现地表建筑物及地下管线的有效性保护，这也需要根据工程实践状况，进行盾构支护方案的更新，健全盾构支护系统，做好开挖面位置的选择工作，实现地表压力控制方案的优化，灵活性的调整地层应力。做好监测工作，实现地表沉降值的有效性控制，优化壁后注浆加固方案，从而有效解决注浆压力问题，提升工程的预期注浆效果，实现盾构施工区域内地下管线及地表建筑物的有效性保护。

结束语

使用盾构机的流程和方法工艺，纵向移动平台的施工技术做千斤顶推动盾体整体纵向移动，形成一套完整的配套台车上部件位置使台车沿隧道轴过站施工技术也是一个非常有效的方法，在纵向移动时盾构机很容易控制，设备简单，投资少，效率高，操作简单，安全以及许多其他的优点，大大缩短工期，加快工程施工进度，为促进我国城市轨道交通施工技术高效、快速发展增砖添瓦。

参考文献

[1]杨梅.外置推进式盾构机过站施工技术[J].铁道建筑技术,2016,(05):71-73.

[2]徐宁.土压平衡盾构机过站施工技术[J].中国招标,2016,(19):24-27.

[3]董涛,齐保栋,翟可.盾构机顶推整体平移过站技术[J].青海交通科技,2016,(02):7-9+21.

[4]张晓刚,孟宪忠,李阳,蒋斌,陈杰.高承压水复杂地层条件下盾构连续穿越多个预填土竖井的施工技术[J].建筑施工,2016,38(03):263-265.

[5]杜宇.明挖地铁车站盾构机过站支撑钢架设计施工措施[J].铁道建筑技术,2016,(03):53-56.