分析地铁盾构施工中盾构机过站技术

分析地铁盾构施工中盾构机过站技术

1刘建成，2乔依超，3权军，4郑鑫

中铁工程服务有限公司 四川成都 610000

摘要：在城市的交通轨道和隧洞的建设过程当中，盾构机是其施工的主要设备。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。盾构施工技术是地铁建设过程中常用的施工技术方法，在施工过程中盾构机过站是关键的施工技术环节，对施工安全、施工质量及效率都产生重要的影响。

关键词：地铁盾构施工；盾构机；过站技术

引言：

盾构施工技术是现阶段城市地铁交通建设使用的关键性技术。在地铁施工建设环节中盾构施工技术更为常见，在这项技术的施工过程中，盾构机过站技术也十分常见，在某种程度而言，这项技术的发展和应用很可能直接影响施工质量和进度。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。

一、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。在地铁施工过程中需要使用盾构机盾体来保证挖掘面的安全性，并且能够确保工程能够朝着前方顺利的掘进，在持续掘进的过程中能够及时的排除泥土，然后在使用管片拼接形成衬砌，衬砌作为盾构机的末端，利用注浆的方式来保证周围岩土的稳定性和牢固性，最后使用千斤顶的反作用力来使推动机器顺利的前行。施工人员若是想要保证开挖的稳定性，则还需要借助自然稳定、压缩空气的支撑，施工机器设备的支撑和土压平衡支撑等方法。除此之外，在盾构机内部，还存在着能够有效维持盾构机稳定性的压力舱和刀盘，盾构机的后形壳则是为了提高围岩的牢固程度。盾构机不同组成部分的作用是存在差别的，盾构机中的压力舱和刀盘所起到的关键性作用就是能够保证盾构机的稳定性，盾壳的作用就是能够确保施工过程中围岩的牢固性，盾构机的工作机构则是其壁后注浆和衬砌管片这两个部分。

二、传统的平移过站方式

在盾构施工过程中，根据盾构掘进的工艺流程，有很多次盾构机需要在启动前移动到洞口，离开隧道后移动到吊装井口，移动到风井，以及通过车站到达区间。

传统的平移过站方式主要有三种：

第一种是轨道反作用法，包括在盾构机的平移区域铺设轨道，使用平移圆柱体平移盾构机底座，将底座与盾构机连接到轨道上，并预先焊接圆柱体反作用支撑座和反作用支撑销。这个支撑座可以坐在轨道上，下端有一个销孔。缩回平移油缸，前端靠在底座后部，后端靠在反作用支撑座上，在支撑座销孔对面的轨道肋上开一个孔，将销插入支撑座和肋板中，起反作用力作用。启动泵站推动油缸，盾构机和底座同时向前移动。油缸伸出一个行程后，缩回油缸，移动油缸和支撑座。重复上述过程，直到盾构机移动到指定位置。这种方法不仅需要对轨道造成大量损坏，而且需要较长的施工周期。

第二种方法是夹轨法，它使用专用的夹轨油缸，可以夹轨以提供反作用力。推进油缸放置在夹紧油缸和底座之间，推进油缸推动底座和盾构机向前平移。这种方法省去了通过每个轨道切割孔安装支撑销的过程，节省了工期，并且不需要损坏轨道。然而，在施工过程中，人们发现，夹紧缸中的过大压力经常会切断轨道。如果夹紧缸的压力降低，它不能提供足够的反作用力，仍然增加了工期和成本，并且不能达到预期的目的。

第三，提前在平移区铺设钢板，在钢板上平移盾构机和底座，将推进油缸放置在底座后面，将反应支撑钢板焊接在油缸后面的钢板上，打开泵站推进油缸，底座和盾构机同时向前平移。气缸前进一冲程后，缩回气缸，切断反应钢板，并向前移动气缸。重复上述过程，直到盾构机平移到指定位置。这种方法需要提前铺设钢板，焊工反复焊接和切断反作用支撑板，导致施工周期长。

基于上述技术问题，该领域的技术人员迫切需要开发一种新型盾构机平移和过站工装，并在这种新型盾构机平动和过站工具的基础上，实现更方便的盾构机平移与过站。

三、地铁盾构机过站技术施工方法

1、过站主要指标与、使用要求和主要工作

首先，为了确保盾构机能够顺利通过车站，施工人员需要首先分析盾构机的外形尺寸、始发井、始发井和车站的结构，准确计算轨道中心，确定盾构机的前进路线，并严格执行每一步的连接工作。此外，在盾构机运输期间，还需要做好盾构机的维护和改造工作。最后，施工人员在盾构机通过车站时也需要注意，确保盾构机能够正常工作，不受损坏。盾构机在过站时，主要是把盾构机刀盘及其盾体部分移动到下一区间的洞门处，之后将剩余的台车部分移动过来，把盾构机盾体和台车的气、液、电路相连接，再经过一系列的调试工作之后，进行挖掘前进。在盾构机进站的过程当中，施工人员再将盾构机盾体与台车隔断、盾构机盾体平移、回填车站底板以及回迁台车等工作。

2、盾向移动

3.1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。

3.2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。

3.3盾构机侧向移动

施工人员在盾构机的盾体完全上去接受架之后，需要利用液压千斤顶将盾构机和过站的小车共同向前移动2m，让盾构机和后配套设备进行分离。之后，施工人员再利用液压千斤顶不断推动盾构机和接收架，使其二者共同朝着所标注的位置移动。施工人员在平移盾构机和接收架之前，还需要在平移轨道的接触面处涂抹油脂，以达到润滑的目的，不断减少盾构机和接收架在平移过程当中的摩擦力。

3、盾构接收架和始发架安装

始发架安装需要根据地铁隧道设计的方案，以及隧道的始发架和高程的结构尺寸对始发架安装的高程进行准确的计算。同时还要对关键的洞门及地面标高等数据实施准确的测量，并根据施工的实际情况选择采用何种方式来使始发架符合施工的实际需求。当盾构机进入到破洞阶段，施工人员就要实现在洞门底部，均匀地铺设上一层碎石，以此来有效避免盾体离开洞门时，会出现头部下沉的情况；一定要应用薄钢板衬垫以及与始发架接触的前体耐磨层，这主要是为了始发架不被磨伤，可以有效减少其摩擦力。施工人员开展接收托架入井安装、调整和固定工作时，主要分为五步，首先需要将接收架放置到井内，其次是检测和调整接收托架，使得其中心线和洞门中心保持一致，以达到设计的要求。盾构机在破洞前施工技术人员需要在洞口位置铺设碎石，这样可以避免盾体离开铜门时不会出现头部下沉的情况发生。此外，为了避免磨伤始发架，降低在施工过程中的摩擦力，还要利用薄钢板衬垫和始发架接触的前体耐磨层，进而起到关键的保护作用。

结束语：

盾构机过站是隧道施工过程中非常关键的施工环节，同时也是盾构施工关键的组成部分，盾构机在施工过程中有多种形式和施工方法，要根据隧道工程的实际需要和设计要求对盾构机的结构进行调整和制造。在地铁施工中应用盾构机过站技术，一定要对其施工流程与方法进行科学的控制，通过移动纵向平台来控制千斤顶，以便有序推动整套设备的移动，进而确保盾构机与后配套台车可以按照既定的轴线通过。

参考文献：

[1]王瑞明.地铁盾构施工中盾构机过站技术分析[J].建筑实践,2022

[2]焦建国.论地铁盾构施工中盾构机过站技术思考[J].建筑创作,2022

[3]崔信为.地铁盾构施工中盾构机过站技术[J].中国建设信息化,2021