论盾构机过地铁车站施工技术

王静雅 李伟 王洪志

摘要：通过阐述盾构机过站前条件准备、平移过站、过程安全控制、后配套台车过站等主要过程，分析过站途中出现的各种影响因素及解决方法，对目前逐渐兴起的盾构施工技术具有一定的参考意义;区间隧道采用盾构法施工时，当施工场地狭小，不具备盾构吊装的条件或由于车站已经封闭、无法吊入盾构机时，可采用盾构机空推过站，将盾构机整机（或分体）顶推和滑移方式通过车站站台层的方式，进入车站另一端的始发位置，直接进行下条隧道的施工。

关键词：盾构机;过车站;施工技术

随着城市地铁建设的快速发展，盾构施工技术因具有技术性高、施工工期短、施工安全可控等特点，被广泛运用于城市地铁建设。盾构法施工作为现代轨道交通和隧道建设的关键技术，对控制和保证地铁隧道的质量、安全起着至关重要的作用。在地铁盾构施工过程中，往往由于受现场条件的限制，在盾构机掘进完成一个区间后要经过某一车站结构，通过顶升或平移过站，减少了盾构到达、解体、吊运和再安装施工工序，极大地降低了工程风险，节省了工期。

一、工程概况

某地铁四号线土建11工区盾构区间包含二区间：九水东路站～静港路站～沙子口站。本工程采用铁建重工公司设计和制造ZTE6250型土压平衡盾构机施工，盾构机在沙子口站端头下井后向九水东路站方向掘进，到达九水东路站盾构井吊出井接收后吊出。

二、盾构机过车站施工技术

（一）盾构接收准备

盾构接收前，要求做好端头地层加固，高铁站接收端均采用Φ800mm@600mm三重管旋喷桩加固，加固范围隧道纵向长度9m，隧道外两侧各3m。剖面加固范围为隧道顶板上3m、隧道底板下3m。做好联系测量、洞门定位、始发架定位测量。另外将接收端接收架拆分托运至始发井，兼做始发架;做好配套的反力架系统;盾构到位前进行洞门凿除;做好洞门防水装置安装;地面准备好负环管片、盾构出洞应急物资及始发前报检工作等。

（二）在始发井端头铺设轨道

（1）盾构机到达始发井后需平移至始发位置。因此，始发井轨道铺设为地面-下层钢板-上层钢板-轨道。（2）下层钢板选取厚度20mm，尺寸为10.5m×8m;上层钢板厚度20mm，尺寸10.5m×6m。（3）钢板之间连接采取焊接的方式，钢板边加工45°坡口，钢板对接时焊缝填充坡口，焊接完毕后打磨钢板平面，打磨标准要求焊缝高度≤钢板厚度。（4）钢板铺设前应对始发井底板进行检查，确保底板无明显高低落差，保证底板的平整度。如底板高低不平，应使用细沙对底板进行找平。（5）钢板在底板固定采用焊接方式，与事先底板预埋钢板焊接。

（三） 重难点

（1）盾构经过区段，主要为第四系土，由于第四系沉积物形成较晚，大多未胶结，结构比较松散，属于软弱地层，这对于施工过程中地层稳定性有一定的影响。（2）地层主要由砂卵石土层和泥岩组成，而砂卵石以稍密～密实为主，局部松散，自稳能力差;泥岩主要包括中风化和强风化泥岩两种，都是极软岩，并且中风化泥岩遇水易软化。（3）成都地区地下水丰富，在雨季地下水一般在3.0～4.0m，砂卵石地层渗透系数一般为18～25m/d，渗透系数大，施工时泥岩软化会产生隐患。在换刀位置，需对砂卵石进行袖阀管注浆加固，但由于地下水流动性大和砂卵石的孔隙率大的特点，导致浆液（单液浆、双液浆）无法有效凝固，影响地层固结效果。（4）卵石层中卵石含量一般在60%～70%之间，粒径以2～15cm为主，最大粒径达20cm。盾构掘进时，大颗粒切削或者破碎困难，加上砂卵石在掘进时与刀盘、刀具，输送设备以及密封舱内壁摩擦会产生较大的设备磨损，致使长距离掘进面临较大困难。

（四）盾构机选型

鉴于地层有着较大的渗透性，从经济性和地层适应性方面考虑，最后决定选择土压平衡式盾构机。在施工过程中，为了增强盾构机的适应性，提高施工质量，进行了盾构机小范围的适应性改造。

三、盾构机平推过站

（一） 盾构机主机顶升

横向平移到位后，在盾体滚轮位置焊接盾构牛腿，在牛腿下用4台150t千斤顶顶升盾构机至过站设计高度。基座下用钢板块塞垫密实，基座后端焊接支撑顶至端墙。拆除顶升千斤顶，并割除盾壳与基座的连接钢板。接收基座前段焊接引轨至标准段站台板，在接收基座中间对称安装两台100t千斤顶，确定好支撑反力点，通过千斤顶顶推盾构机制标准段轨道。

（二）盾构机纵向前移

盾构机总重337t，轨道润滑后的摩擦系数取0.15，则盾体纵向移动所产生的摩擦阻力为51t，充分考虑其它不利因素，采用两台100t千斤顶顶推，完成盾构机的纵向移动。在过站盾构中心线铺设过站滚轮轨道及标准段接收轨道，当推进距离满足第一组过站滚轮焊接位置停止顶进，方可焊接第一组滚轮，继续顶推到第二组过站滚轮焊接位置，停止顶推，焊接第二组滚轮。采用两台100t抱轨千斤顶和两台推进千斤顶将盾体沿着过站轨道顶推至始发端。盾体每纵向移动1个推进油缸行程为一个循环，通过交替移动反力装置位置及伸缩千斤顶的方式，使盾体不断顶推至二次始发基座上方。

（三）横向平移前准备工作

（1）盾构机平推至始发端头前先将底板找平，再铺设尺寸为10.5m×8m的下层钢板，并将下层钢板与底板预埋钢板焊接牢固。（2）在下层钢板表面均匀涂抹润滑油脂，油脂涂抹完成后立即铺设尺寸为10.5m×6m的上层钢板。上层钢板摆放中心线应对齐盾构机平推线路中心线，按照要求摆放到位后，清除上层钢板周围多余的油脂，对南、北、东三个边进行焊接。（3）在上层钢板上铺设钢轨，与站内盾构机平推轨道相连接，并将钢轨与上层钢板连接牢固。（4）将盾构机平推至上层钢板，加固过站托架，并将过站托架与上层钢板连接为一体。同时在始发井反梁侧布置反力支座。

（四）后配套过站

后配套设备由电瓶机车牵引过站。主机过站后，在车站底板铺设四道钢轨，中间两道为电瓶车轨道，两侧为台车轨道，中间轨道为电瓶车轨道。在车站接收井口、始发井口轨道以30‰的坡度铺设至底板。将设备桥桥的前端支撑在一辆管片运送车上，直接利用电瓶机车牵引整个后配套系统向前移动。

四、 结语

综合各项技术措施将本次盾构连续下穿运营地铁隧道及车站施工沉降控制的关键因素总结如下：1）采用高精度、高频率的自动化监测系统，实时反馈既有隧道及车站的变形情况。2）根据穿越施工的特点和实际情况，综合考虑，选择具有针对性功能的盾构设备。3）根據施工工况的实际情况，合理地划分施工阶段，并采取相应的技术措施，设置针对性的施工参数。4）除上述技术措施之外，在穿越施工之前，需对被穿越的隧道及车站进行详细的踏勘、调查，特别要确定盾构掘进断面内无任何障碍物。还需进行针对性的人员组织和设备情况检查。

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