无预留孔接收井盾构调头推进施工技术.doc

无预留孔接收井盾构调头推进施工技术方宇林摘要：随着城市轨道交通的发展，为解决由于轨道交通建设所带来的交通拥堵等问题，综合平衡成本、进度、管线搬迁等诸方面因素，特别是在城市交通的主干道上，越来越多的车站施工采用了封闭井形式（即顶板封闭形式），或者在车站主体结构施工结束进行道路翻交，这便给隧道盾构施工带来很大的影响。本文将通过对上海轨道交通杨浦线（M8线）复兴路站陆家浜路站区间隧道工程的调头推进施工，介绍无预留孔盾构调头推进施工技术。关键词：地铁隧道、顶板封闭、盾构机接收、盾构机调头横移、车架调头横移、水平运输1概述1.1杨浦线复兴路站陆家浜路站区间隧道工程上海地铁杨浦线复兴路站陆家浜路站区间隧道工程是上海市轨道交通杨浦线（M8线）一期工程的一个重要组成部分，是上海市的重大工程项目。本工程沿西藏路南北方向起始于复兴路站南端头井，穿越肇周路、方斜路、安澜路、大吉路等道路后,止于陆家浜路站北端头井，上行线推进里程为SK20+439.595SK21+030.676，全长约为591.081m；下行线推进里程为XK21+030.676XK20+439.595，全长约为591.081m。本工程施工由一台盾构在复兴路站南端头井下井，沿上行线进行推进，上行线推进到陆家浜路站北端头井；在陆家浜路站内进行调头后，再由陆家浜路站北端头井出洞，沿下行线方向往回推进至复兴路站南端头井。图1 区间隧道推进示意图1.2陆家浜路站北端头井结构陆家浜路北端头井作为盾构调头工作井，尺寸为2340012500mm。在结构施工中，综合考虑交通、成本、进度、管线搬迁等诸方面平衡的结果，采用半盖挖工法进行施工，顶板无预留孔。盾构机进洞后无法按照常规的调头方式进行调头，只能进行站内调头。在施工运输方面，由于顶板封闭，无法在陆家浜路站北端头井进行垂直运输，只能借助上行线水平运输线路，通过复兴路站南端头井预留孔实施垂直运输。图2 陆家浜路站北端头井结构示意图1.3盾构调头推进施工受端头井结构空间影响，站内调头施工无法采用大型吊具，给调头工作带来了难度和复杂性。根据现场条件，本次调头施工可分为几个施工部骤：首先进行盾构机的接收，然后进行盾构机本体的调头横移，铺设岔道并进行下行线始发掘进，最后实施后续车架的调头横移。盾构机本体及后续车架横移距离约为15.2m。表1 盾构机本体及后续车架主要参数名 称尺 寸重 量盾构机本体6340mm9550mm205T1#车架93004450412mm38T2#车架650044503400mm30T3#车架650044503550mm20T2盾构机接收2.1接收准备工作（1）调头场地钢板的铺设为保证盾构机调头横移时有足够的支撑面，在盾构进洞前，预先在陆家浜站北端头井井底满铺50mm厚的粗砂，砂垫层必须用平板振荡密实，避免钢板受压产生凹陷，增大盾构拖移阻力。夯实平整后在砂垫层上满铺16mm厚的钢板，钢板和钢板间定位焊接（段焊）成一体，并使用小型砂轮机进行打磨，保证钢板的平整。（2）转向基座垫块安放根据测量定位，在井底钢板上安放钢垫块，垫块与垫块间用角钢连接固定。垫块采用三榀56工字钢，单根长度为6m，共6根。（3）焊制牵引点在端头井底层井壁上焊制牵引点，隧道轴线井壁二侧及洞圈两侧各引点八只，单个强度要求承拉大于15T，并在井底布置2台5T电动卷扬机和1台1T电动卷扬机及相应滑车。 图3 陆家浜路站北端头井牵引点示意图（4）转向基座的吊运安放盾构转向基座为钢结构预制成榀，受车站上行线侧临时材料吊孔大小的限制，在转向基座吊运前必须先进行解体，以基座中轴线分割成左右两部分。吊运前先在吊孔下方铺设1.5寸钢管，充当滚杠，利用上行线洞圈两侧焊接的牵引点，通过卷扬机实施盾构基座的横移。由于站台板与端头井底板之间存在高差，基座进入端头井前需先进行放坡 ，放坡材料采用双榀20槽钢，坡度24。图4 基座横移放坡图（5）拼接并测量定位转向基座。基座焊接好后，需对基座轨道面与洞圈下边缘之间的间隙进行加固支撑，并在基座与调头场地钢板间用双榀20槽钢焊接基座斜撑，确保其强度和刚度。图5 转向基座图2.2盾构机接收当盾构分两次进洞并坐落于转向基座上后，用30mm厚加固劲板在基座两侧将盾构与盾构基座焊接牢固，并将隧道内清理干净准备调头。图6 加固劲板示意图3盾构机本体调头横移及定位3.1施工准备（1）将盾构机本体与后续车架断开，并断开皮带机、电缆、油管等所有盾构机本体与后续车架的连接源，确保盾构机与后续车架完全脱离。 （2）在盾构本体上焊顶升支座共4个，顶升支座底板平面应与调头场地钢板保持水平。在顶升支座的布置上，由于盾构机本体重量主要集中在大刀盘、切口环及支撑环，重心前倾，因此顶升支座的焊接不但要两侧对称，而且在前后方向应适当偏向于盾构前体及中体，避免局部受力。（3）采用4台YZQ100/500液压千斤将盾构机本体及基座整体抬升。液压千斤顶本体高度712mm，行程500mm，顶升支座离调头场地钢板约1610mm，因此，整体抬升前需焊制5个300300500的传力钢套。图7 盾构机本体及基座顶升示意图（4）将自制调头、横移用滑板放置于转向基座底下，滑板底部及调头场地钢板预先涂擦干黄油，以减小调头平移时滑板与调头场地钢板之间的摩擦力。图8 调头、横移用滑板示意图3.2盾构机调头、横移穿妥牵引钢绳,利用两台15T卷扬机牵引实施盾构机调头横移。先利用井壁和滑板上的牵引点J2D1及J8D4完成盾构机90转向，然后利用牵引点J5D1及J1D4完成盾构机180调头转向，再利用牵引点J2D3及J1D4完成盾构机盾构水平位移，穿过井下横梁到达下行线出洞位置。盾构拖移时，必须同时启用二对滑车组施力，以确保井壁牵引点受力不致过大。 图9 盾构机调头、横移示意图3.3盾构机出洞定位盾构机到达下行线出洞位置后，基座位置按洞口实际中心位置和设计轴线准确放样，然后对盾构机本体及基座实施顶升，拉除滑板，在基座下部垫放三榀56工字钢及钢垫块，并在调头场地钢板上焊制千斤顶定位支撑，利用定位支撑、井壁以及千斤顶之间的行程配合进行盾构机出洞定位的局部微调。图10 盾构出洞定位盾构机本体及基座顶升示意图4下行线始发掘进4.1水平运输线路与钢平台的搭设由于陆家浜站北端头井为封闭井，下行线隧道施工的管片及出土运输必须从已贯通的上行线隧道进行。根据这一条件在陆家浜路车站与隧道间必须铺设运输线，并在井内搭设钢平台。钢平台由609钢管、20H型钢、20mm钢板组成。609管管距与排距均为1.5m，20H型钢沿东西方向布置，平台面铺满钢板并延伸至负环拱底块左侧位置，高度与车架轨道面相近。在端头井水平运输线路的布置上，由一副道岔、两个R30000的弧形轨道及两个直线轨道组成，弧形轨道中心线与立柱最近端最小净距为1612mm，大于1500mm，满足运输安全要求。图11 陆家浜路北端头井水平运输布置图4.2后盾支撑布置考虑后续车架的横移，车架长度均不一致，只需考虑最长的1车架（长达9.3m）布置负环管片。根据现场条件，设开口环10环、闭口环2环，环宽1m。开口环后部用70双榀H型钢立柱支撑，3环与2环间设40cm传力钢套。受中板限制，在后靠、围檩支撑、型支撑施工前必须先在中板相应投影位置预留6个250的吊孔。吊具采用10T手拉葫芦，受手拉葫芦本体长度（950mm）影响，吊装前需在中板上焊制吊装架，吊装架框体采用36双榀工字钢，支撑脚采用6寸泵管，吊装架子高度略高于手拉葫芦本体高度，约1000mm。图12 下行线盾构出洞后盾支撑布置示意图4.3车架调头横移前的盾构掘进施工车架调头横移前，在完成临时油管、同步注浆管、盾尾油脂管及电缆连接，并对盾构设备进行调试完毕后，盾构开始始发掘进。此段掘进施工运输主要依靠预先铺设的运输线，通过上行线进行渣土及管片等施工材料的施工材料的运输。盾构工作面吊运采用两个5T手拉葫芦代替双轨梁进行管片的吊运。5后续车架调头横移盾构机后续车架总长22.3m，考虑施工净空并保留施工余量，盾构需掘进约35m才可进行车架的调头平移施工。5.1施工准备（1）考虑到盾构机停机后切口前方正常的土应力释放及盾构机本体的正常后退，停机前应保证土仓土压比理论土压值高出0.010.02MPa。同时，在同步注浆管路压注膨润土以防止管路里砂浆因凝结导致管路堵塞。盾尾应注满油脂至油脂溢出管片，并在拼装平台上备好围丝、木楔子、双快水泥等应急封堵材料，防止后续车架调头横移期间土体的涌入。（2）拆除临时油管、同步注浆管、盾尾油脂管及电缆，并将后续车架分解成独立个体，拆除调头场地水平运输轨道。在钢平台上焊制临时牵引点，利用卷扬机将1车架牵引至钢平台上。（3）采用4台YQ110液压千斤将1车架整体抬升后，将自制焊接有30kg钢轨（107.95107.9560.33mm）的调头平移滑板上，并在车架滑轮两侧加装防滑限位夹板。液压千斤顶本体高度245mm，行程160mm，车架底离调头钢平台约400mm，滑板厚30mm，钢轨高107.95mm，因此，整体抬升前需焊制4个200200200的传力钢套。（4）在下行线车架接收处铺设车架轨道并延伸至盾构工作面，拆除下行线负环管片左侧标准块并将拱底块左侧高出钢平台面的那部分凿掉，将钢平台钢板延伸至拱底块上，高度与车架轨道面相近。图13 车架横移拱底块管片凿除示意图5.2车架调头横移利用两台15T电动卷扬机牵引实施后续车架的调头施工，施工作业程序同盾构机本体调头基本相同，唯一区别在于，受负环影响，端头井东侧井壁牵引点J1、J2由5、9环右侧标准块拼装孔焊接的牵引点G1、G2点代替。当盾构机完成调头并横移至车架轨道处，利用4台YQ110液压千斤及4个200200200的传力钢套顶升车架，抽除滑板，将车架滑轮平放于车架轨道上，最后利用安置于盾构工作面的卷扬机将车架沿预先铺设好的车架轨道牵引至盾构工作面预定位置。依照同样的施工方法对2和3车架实施调头横移。6恢复正常掘进施工实施完盾构及车架的调头横移后，经过掘进前辅助设备的安装恢复并整机调试，并恢复水平运输线路，开始下行线的正常掘进施工。7结束语本次无预留孔的盾构调头推进施工，从2005年4月21日开始到2005年5月21日，工期为31天。通过施工前期初步方案的制定及