盾构机过站技术措施研究

魏斌效

摘要：城市地铁建设中，为保证施工的连续性和质量，一般每个标段都含多个车站和区间。这种情况下，盾构机需进行过站并二次始发。本文的背景工程“北京地铁7号线东延云景东路站～小马庄站～高楼金站盾构区间”采用了盾构机和后配套台车解体后过站的方法，即盾构机与后配套台车分开，然后分别用额外千斤顶或牵引设备推动或拉动盾构主机和台车以实现过站。在分析了过站过程中出现的各种问题的基础上，探讨产生问题的原因及改进措施，并提出了几种解决办法，在施工实践过程中取得了良好的效果，这种方法极大的缩短了工期，节约了大量的人工及时间成本。

关键词：过站；空间限制；盾构机

引言

近年来，盾构机过站及二次始发已经越来越频繁的出现在盾构施工中，而过站形式的选择尤其重要。盾构机过站主要有三种形式：1）车站主体结构已经完成，站内净空满足盾构机过站条件的，过站后继续掘进；2）车站结构未完成或净空不满足过站条件的，采用吊出、转场、下井组装在掘进；3）盾构先掘进通过车站后施工车站的“先隧后站”法。一般情况下过站采用盾构完全解体过站，盾构机要完全解体后再吊出，在井外进行维修，而后下井再拼装进行二次始发。本文所论述的方法与一般方法相比工期短，成本底，工序简单，安全性较高；与采用过站小车过站的方式相比，对净空的要求更加宽松，工序更简洁，安全性也有保证。本文通过实例介绍相关重难点及施工具体措施，为后续类似施工总结经验和提供技术借鉴。

1工程概况

北京地铁七号线东延03标合同段包括两站两区间，呈东西走向，分别为高楼金站、高楼金站～小马庄站区间、小马庄站、小马庄站～云景东路站区间。施工筹划采用两台土压平衡盾构从高楼金站下井先后一个月始发，过小马庄后掘进到达云景东路站，盾构直接吊出。

两台盾构机其中右线由日立造船株式会社生产，盾构机直径φ6180，盾构机自重达156t；左线由北京华隧通掘进装备有限公司生产，盾构机直径φ6180，盾构机自重达253t。

盾构机通过小马庄站时采用站内过站形式，小马庄站接收井和始发井长13m，净高8.15m，净宽8.25m，标准段长260m，净高7.45～7.65m，净宽6.5m～6.75m，小马庄站总长286m，过小马庄站后，继续掘进小马庄站～云景东路站区间，到达云景东路站后盾构机拆解吊出。

2过站施工重难点

2.1盾构机过站前需横向平移

盾构机出洞后进入接收井，受車站主体结构形式影响，盾构机需要横向偏移1m才能进入标准段进行纵移，横向偏移为盾构机连带基座一起偏移，需要提前在基座下部垫钢板，否则可能出现摩擦力过大，造成无法平移的情况，盾构主机也无法进入标准段。

2.2盾构机上下标准段底板

盾构机接收井与始发井底板均低于标准段，基座连带盾构机平移到标准段边缘时，盾构机需进行抬高，预留出能够焊接滑轮的空间。上下过程中需把控盾壳与标准段底板边缘之间的位置关系，避免出现盾壳剐蹭标准段底板，造成盾构机盾壳变形。

3盾构过站方案设计

3.1盾构机过站流程概况

盾构机接收→盾构机和基座沿隧道轴线纵移至岛台边缘→盾构机和基座向站台方向横向平移→盾构机上岛台进入标准段→盾构机标准段纵移至接收井→盾构机下岛台推上始发基座→盾构机和基座向洞门方向纵移→盾构机和基座向侧墙方向横移→后配套台车过站。

3.2盾构机及基座平移设计

盾构机在接收井（及始发井）内处于基座上，平移时需要连同基座一起平移，考虑到盾构机及基座自重，直接在灰面上移动摩擦力巨大，施工时采取预先在接收井（及始发井）内铺设钢板，使盾构机及基座在钢板上平移，配合润滑油，能极大的减少摩擦阻力，顺利把盾构机平移到位。

盾构机自重253t，基座自重20t，总自重按300t考虑，滑动摩擦系数u取0.15，则滑动摩擦力F=uN=0.5×300t×9.8N/kg=1470KN

3.3盾构机滚轮设计

盾构主机采用滚轮式过站方式时，盾构主机与后配套设备断开过站，盾构过站动力来源为液压千斤顶，作用于卡在轨道上的液压夹轨器，顶住滑轮通过反作用力推动盾构机向前移动。

盾构机采用4个滚轮于轨道上移动，将滑动摩擦转换为滚动摩擦，滚动摩擦系数μ取0.1，牵引动力F=m×g×μ=300×9.8×0.1=294kN。

盾构机单根油缸顶推力最大为1200KN，根据现场盾构机偏移转弯行走及大坡度爬坡情况，最大顶推力为900KN，油缸顶推力可以满足。

3.4盾构机上下标准段

盾构主机由接收井上标准段需用千斤顶顶起盾构机头部从而使盾构机超出岛台高度并开始焊接前部滚轮，然后通过基座处千斤顶顶至轨道上并向前顶进，并在中盾处焊接滚轮。

3.5盾构机平移过程中出现的问题

盾构主机过站过程中出现的主要问题为结构底板不平导致轨道受力不均，从而造成轨道被压断。过站过程中，采取的措施为根据测量测出的地面平整度，对有凹陷的地方采用钢板垫平，尽量使轨道处于一个平面。

3.6具体施工措施

3.6.1断开盾构主机与后配套台车系统

断开盾构机与台车系统中的连接桥架，并在盾构机铰接处焊接槽钢防止过站时拉坏铰接。

3.6.2盾构机与基座平移

（1）盾构机主机与接收基座通过外置的2根100T液压千斤顶顶进至正常段边缘处。

（2）再次通过2根100T千斤顶让盾构机及基座进行横向平移，使其处于过站中线处。

（3）盾构机及基座就位后，向前顶进盾构机，开始焊接滚轮。

3.6.3焊接滚轮

（1）顶进盾构机，至滚轮焊接处，使用千斤顶顶起盾构机，开始焊接前部滚轮。

（2）前部滚轮焊接完毕后，此时千斤顶作用于液压夹轨器，顶前轮向前移动直至焊接后部滚轮处，并开始焊接后部滚轮。

（3）两组滚轮焊接完毕后，进行正常段前行。

3.6.4滚轮载盾构机循环步进过站施工

（1）通过千斤顶顶进后方一组滚轮，来向前移动，每次顶进长度1m，顶进时间2min，收回油缸并前移夹轨器平均时间12min，平均每天能推44m。

（2）盾构机滚轮式过站步进的一个工作循环由推移、千斤顶泄压收回、夹轨器泄压、夹轨器前移固定并加压四个动作分步完成，实现滚轮过站。

（3）盾构机滚轮轨道

在过站施工时，为确保盾构机平稳前移，必须保证滚轮轨道保持在一个水平面，且轨道底紧密贴合底板，正常段结构底板可能会出现不平整，此时需用钢板垫平。

3.6.5盾构机上始发基座

（1）正常段穿越完成后，为确保盾构机上始发基座，轨道延伸至基座处。

（2）顶进盾构机，当盾构机刀盘部分上基座后，开始割除前部滚轮。

（3）继续向前顶进盾构机至后部滚轮处，开始割除后部滚轮。

（4）待盾構机全部置于接收基座时，平移盾构机及接受基座，使盾构机处于始发位置，调整标高，最后进行固定。

3.6.6台车及后配套过站

盾构机上始发基座就位后，进行台车过站，台车就位后，连接台车与盾构机，调试完成后，准备始发。

结论

北京地铁7号线东延高楼金站至小马庄站区间右线2018年10月17日到达，盾构接收2天，接收井平移1天，采用滚轮式过小马庄站标准段260m用时5天，盾构机及基座就位3天，从盾构接收、过站至盾构机及基座就位共用时11天时间。保障了盾构施工工期要求，创造了较好的经济效益。滚轮式过站经过不断改进取得了很好的成果，通过本工程的圆满实施，总结了一下以下一些经验，用于同类施工中进行借鉴：

（1）滚轮式过站区别于常规的钢板小车过站，对车站结构的空间要求更加宽松，选择过站方式的余地更加宽泛。

（2）滚轮式过站利用的材料消耗非常低，主材包括过站38kg/m的钢轨、滚轮、反力装置等，但这些主材在盾构过站过程中可往复倒换利用，为过站成本进行了较大的节约。

（3）盾构机滚轮过站的工序简便、快捷，有效地转换滑动摩擦力为滚动摩擦力，创新制作的滚轮不需要复杂的安装拆卸，只进行焊接、就可以完成滚轮过站的目的。

（4）滚轮式过站方案满足了本次盾构过站需求，但还有进一步优化的潜力。

参考文献

[1]周文波，盾构法隧道施工技术及应用，2004. 11

（作者单位：北京城建轨道交通建设工程有限公司）