电力隧道分体始发盾构机械配套组装

摘要：通过重庆电力隧道（巴九东西线）盾构施工方式、设计断面和有轨运输采取不同的形式，施工设备配套采用了不同的机械设备。文章根据现有的设备和项目组织形式，总体上从施工方案、设备的组装、盾构机始发方面进行了阐述，在分体始发方面，通过现场机械和人员日常管理经验得出结果并进行了说明。

关键词：电力隧道；分体始发；盾构施工；机械配套组装；有轨运输 文献标识码：A

中图分类号：U455 文章编号：1009-2374（2016）08-0115-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.059

1 工程概况

重庆电力隧道（巴九东西线）盾构段位于重庆市沙坪坝区，隧道内径3500mm、外径4000mm，全长1619.25m，采用1台Φ4150土压平衡盾构施工。盾构由富洲新城地块轻轨高庙村站北东侧始发井始发，沿经纬大道、显丰大道至高九路变电站掘进到达接收井，最后对盾构机进行解体、吊出，详见图1。

2 施工方案

根据本标段总体施工方案及盾构总体筹划，本标段盾构隧道采用1台石川岛Φ4150土压式盾构机施工。盾构隧道采用装配式钢筋混凝土管片衬砌，管片外径Φ4000mm，内径Φ3500mm，厚250mm，环宽1.2m，为“3+2+1”型（3块标准块、2块邻接块和1块封顶块），拼装时采用错缝拼装、弯曲螺栓连接。

盾构及后配套总长94m，采用延长管线始发方案。将盾构主机下井，连接桥和后配套置于地表，需要在盾尾后增加双轨梁，满足管片输送至拼装工作面。延长管线始发阶段采用小斗出碴，即将3m3的小碴斗直接置于螺机下方收集碴土。盾构掘进完成100m后，将地面的后配套下井链接、调试，形成整机掘进。

3 设备组装

盾构始发井位于富洲新城地块轻轨高庙村站北东侧，井深15.28m，长度20m。线路起止里程为AK0+000～AK1+619.25，盾构始发端头内净空尺寸为19.7m×6.7m，竖井平面计剖面图如图2和图3所示：

3.1 盾构机情况

本工程投入一台石川岛4180土压平衡盾构机，主机长8.2m、总长96m，始发竖井不能满足整体始发，需采用延长管线分体始发及先将盾构主机下井，用延长管线连接井下盾构主机与井上后续台车。盾构机各部位的具体尺寸如表1所示：

始发流程，即先将始发台下井，然后前盾、后盾、刀盘、螺旋输送机依次下井连接置于始发台上，再安装反力架，最后用延长管线连接井下盾构主机与地上后续台车组，调试完毕，开始掘进。用延长管线分体始发组装完盾构机后，盾构主机与后续台车位置关系如图4所示：

3.2 盾构吊装、吊拆

盾构机外径4150mm，最大重量65t，盾构及后配套总长94m，本工程采用延长管线始发。首先将盾构主机下井，连接桥和后配套置于地表，需要在盾尾后增加双轨梁，满足管片输送至拼装工作面。延长管线始发阶段采用小斗出碴，即将3m3的小碴斗直接置于螺机下方收集碴土。盾构掘进完成100m后，将地面的后配套下井链接、调试，形成整机掘进。

4 盾构机始发

4.1 始发托架安装

4.1.1 在始发端墙施工工程中，做好始发洞门预埋件的埋设工作。预埋件必须与端墙结构钢筋连接在一起。

4.1.2 盾构始发托架空间位置确定：（1）依据隧道设计轴线的设计坡度与平面方向，初步确定始发托架空间位置；（2）根据洞口实际的净尺寸、直径、洞门中心的平面位置及高程的复核资料，对始发托架空间位置进行调整，以确保盾构机能顺利始发；（3）综合考虑始发端头地质条件及负环管片安装型式，最终确定始发托架空间位置，且由于场地条件盾构始发负环管片安装采用全环拼装，因此根据中铁隧道集团一处有限公司施工经验将始发托架位置整体上调20mm。始发台位置调整后，使得盾构机中心位置与洞门中心位置保持一致，如图5所示：

4.2 盾构始发反力架安装

盾构前进的动力是通过千斤顶来提供，而盾构始发时千斤顶顶力是作用在盾尾支撑系统之上。一般盾尾支撑体系是由钢反力架、钢支撑、负环管片等组成。

在盾构机组装完成后，开始进行钢反力架的安装。反力架安装时，首先测量在反力架位置起始里程断面的中心线，以便反力架中心定位，反力架中心随始发托架抬高而同时抬高。定位的关键是反力架紧靠负环管片的定位平面与此处的隧道轴线垂直。反力架与竖井连接部位的间隙要垫实，以保证反力架脚板有足够的抗压强度。

反力架底部的横梁和立柱下端，采用钢支撑支顶在后面底部，位置确定之后，再焊接固定后部斜撑。

由于反力架和始发基座为盾构始发时提供初始的推力以及初始的空间姿态，在安装反力架和始发基座时，反力架左右偏差控制在±10mm之内，高程偏差控制在±5mm之内，上下偏差控制在±10mm之内。始发基座水平轴线的垂直方向与反力架的夹角<±2‰，盾构姿态与设计轴线竖直趋势偏差<2‰，水平趋势偏差<±3‰。在安装反力架和始发架时，要保证负环管片的高程和圆心与始发架上的盾构机盾壳的中心偏差小于±5mm，从而保证零环负环管片的顺利安装。

反力架安装完毕，使得反力架内圆圆心与盾构机中心和洞门中心保持一致，即都距离底板2.98m，反力架、始发台、盾构主机、洞门纵断面图及位置关系如图6所示：

4.3 盾构组装调试

4.3.1 盾构机调试准备。（1）工具准备。组装前准备好各类扳手、千斤顶、手拉葫芦、砂光机、超高压液压泵站等工具；（2）人员准备；（3）组装场地及吊装设备准备。盾构吊装场地承载力需经过验算，确保场地能满足盾构吊装要求。盾构组装、吊装主要设备如下：220T汽车吊1台、80T汽车吊1台、100T液压千斤顶2台、小型泵站1台以及相应的吊具工具等。

4.3.2 空载调试。盾构组装和连接完毕后，即可进行空载调试，空载调试的目的主要是检查设备是否能正常运转。主要调试内容为液压系统、润滑系统、冷却系统、配电系统、注浆系统以及各种仪表的校正。

4.3.3 负载调试。空载调试完成后即可进行负载调试。负载调试的主要目的是检查各种管线及密封的负载能力；对空载调试不能完成的工作进一步完善，以使盾构的各个工作系统和辅助系统达到满足正常生产要求的工作状态，通常试掘进时间即为对设备负载调试时间。负载调试时将采取严格的技术和管理措施保证工程安全、工程质量和线型精度。

5 结语

科学的施工组织方案，合理地配置人员及辅助设备，最佳地利用有效的位置空间，分配好时间节点，再加上有效的管理手段，对于快速完成盾构组装，尽早步入隧道施工至关重要，也对项目的成败具有决定性的意义。

作者简介：刘龙岩（1983-），男，河南洛阳人，中铁隧道集团一处有限公司工程师，研究方向：隧道施工。

（责任编辑：小 燕）