盾构机平移及顶降台阶施工技术

王彦文

一、工程概况

深圳地铁16号线龙城西站至数码城站区间线路设计起点为阁溪三路路口南侧，线路出龙城西站后沿黄阁路敷设，呈南-北走向，区间下穿爱联河左支涵、人行天桥后过清霞路，之后进入数码城站。本区间范围线右线YK13+086.588～YK14+240.354，长1 1 5 3.7 6 6 m；本区间范围左线ZK13+086.588～ZK14+239.202，长1152.614m。区间左右线均从数码城站小里程端始发，龙城西站大里程端接收。

数码城站南端头右线顶板已施做为行车盖板，地面为黄阁路主干道，车流量大；根据原设计要求，右线盾构机吊装从出入线右线吊装后，再平移至右线；由于底板始发端头左右线高差2290mm，始发井口无集水井布置且地下水较为丰富，施工困难及风险极大，因此南端头盾构机不具备直接吊装下井条件，为减少施工风险，保证盾构机组装安全性，选择在13轴井口吊装下井后自左线横移至右线，再纵移并顶降台阶至1轴位置定位始发。

二、盾体平移施工技术

1.主要技术难点

盾体和托架总重为374t，盾体先进行横移然后进行纵移，其中纵移距离约为100m，既要保证施工进度，又要最大程度的节约成本。盾体顶降台阶高度为1.4m，盾体下降过程中要保证盾体整体稳定，防止局部失稳使盾体倾覆发生安全事故。

2.主要施工机具、材料

盾体平移施工技术所需要的主要施工机具、材料具体如表1所示。

表1 盾体平移施工技术所的主要施工机具、材料具

3.横移钢板铺设

选用规格为2000×20×6000的Q235钢板进行铺设，保证每块钢板连接处的平整度，相邻两块钢板高差不得大于1mm，并点焊牢固，注意钢板厚度不得低于20mm，否者钢板容易拱起导致无法平移。钢板铺设好后在其表面均匀薄抹一层3号通用锂基脂，以减小摩擦系数。

4.盾体横移施工

将盾构机的中盾、前盾、尾盾、刀盘、螺旋机、拼装机在托架上组装后，与托架点焊牢固，即可进行盾体横移，将两个100t的液压千斤顶顶在托架侧面受力处，采用30mm厚的Q235钢板焊于钢板上做为千斤顶的反力顶码。启动液压泵站，千斤顶缓慢伸出顶住托架以达到移动目的，即每次顶推移动距离即为千斤顶有效行程80cm，盾构机从静止开始向水平方向移动初始推力控制在1000kN以内。中前盾焊接牛腿、支座具体如图1所示。

图1 中前盾焊接牛腿、支座

5.盾构机纵移施工

横移到位后，开始延托架轴线方向平移，及纵移。由于纵移距离长约100m，所以平移需要注意的点有：

（1）采用预铺规格为［200的槽钢作为导轨。

（2）在中盾和前盾位置上提前焊接四个牛腿用于千斤顶受力，材料采用30mm厚的Q345B钢板、4个200t液压千斤顶，分别放置于提前加工好的支座上方并顶紧牛腿；启动液压泵站将盾体升高约200mm，及时关闭液压泵站上的截止阀，将槽钢和坦克轮插入到托架下面，并延长至托架前方约20m；8个坦克轮均匀布置且密布于中前盾位置处与托架点焊牢固，千斤顶缓慢下降至坦克轮完全受力。

（3）在托架尾部两侧布置两个100t液压千斤顶，在槽钢上方焊接20mm厚钢板作为顶码。启动泵站，盾体前移。

（4）在前移过程中，不断的将脱出托架尾部的槽钢移至托架前方并与已铺槽钢连接；迁移盾体直至托架前段到达台阶边缘，及3轴位置。

三、盾体顶降台阶施工

盾体前移至台阶处，准备顶降台阶。先将托架和盾体整体顶离台阶立面约1m的距离，露出最前面两个坦克轮，拆除坦克轮，然后将H300×300的型钢双拼焊于托架下部，必须满焊，再将坦克轮焊于H型钢下部。继续前移盾体，露出坦克轮后，依次焊接相应的H型钢和坦克轮。直至托架完全脱离台阶。并在托架下方均均垫好提前预制好的型钢和钢板，距离约为1米。

盾体下降时，利用四个400t千斤顶将盾体顶起，由于四个千斤顶受力大小不一，顶升速度也不一致，为防止整体顶升盾体突然失稳而发生倾覆，先顶前盾位置上的两个液压顶，然后抽离托架下方一层20mm的钢板，再放下，同样的操作顶升中盾位置上的两个液压顶再抽取托架下方的钢板。同时H300×300的型钢支腿每次割除约400mm并在下方垫好型钢和钢板，以增加盾体整体稳定性。依次逐步操作直至盾体下落至底部。

四、坦克轮受力分析

坦克轮所承受载荷为盾构机自重、托架自重、支腿重量。

每条型钢支腿按最大高差1.4m计，查规范GB/T11263-2017可得300×300型钢每延米理论重量为93.0kg/m，因此8条支腿共重0.093×8×2=1.488t；即总重合计约为374+14.884+1.488=390.372t≈390t；根据坦克轮厂家提供的技术参数表，每个坦克轮最大承重重量即为坦克轮荷载吨数，由此可知8个坦克轮（4×100t）最大承重为800t，远远超过盾体等，因此坦克轮的荷载能力满足要求。

1.施工过程中的主要受力点集中在托架上，盾体要与托架焊接牢固，成为一个整体，增强托架刚度。

2.每个坦克轮的焊接角度必须一致，防止坦克轮运行轨迹不一致造成型钢扭曲变形和坦克轮损坏。

3.顶升盾体时必须延托架轴线前后两个方向分别施顶，防止盾体失稳而发生倾覆。

4.液压顶必须调试正常后方可使用，不应有漏油、泄压的现象，液压千斤顶应能保压20min以上，液压泵站与液压千斤顶的每一路油管接头处均应配置截止阀。

5.牛腿焊接完成后应对焊缝进行超声波探伤，符合一级焊缝标准。

五、结语

综上所述，盾体平移及顶降台阶过程中，为保证安全，液压泵站及液压千斤顶的性能和操作是关键。在保证安全、质量、成本的前提下，盾体平移优先选用坦克轮和配合槽钢。针对施工过程中的安全隐患因素较多，技术人员应对现场施工全过程进行旁站、监督、指导，把控每个施工细节。