既有线车站下方远离始发井盾构始发关键技术

侯 杰

(中铁七局集团有限公司，河南 郑州 450000)

1 概况

黄河迎宾馆站为2号线与7号线换乘站，2号线黄河迎宾馆站为两层三跨，局部三层结构，7号线黄河迎宾馆站—英才街站区间始发洞门位于既有2号线二期黄河迎宾馆站负三层换乘节点内，围护结构为1 000 mm厚地连墙。右线底板始发井净空40.1 m×8.70 m，左线底板始发井净空37 m×8.70 m，始发井底板比标准段底板低1.6 m。黄河迎宾馆站南端盾构始发位于直线段，线路纵坡坡度为2‰。

2 利用导台始发盾构机

经过方案比选，决定使用导台始发盾构机。

始发导台用于盾构机始发时固定盾构机方位、承载盾构机的自重，以及调整盾构机中心达到设计标高；在负环管片拆除前，始发导台还起着固定负环管片的作用。

3 导台设计

导台施工采用C40钢筋混凝土，导台与盾构机导轨间预埋250 mm×100 mm×10 mm小钢板，小钢板间距为400 mm，在预埋的钢板上固定43#钢轨作为盾构机通过始发井的导轨。盾构机采用拼装整环管片的形式通过，管片脱出盾尾后与导轨之间空隙采用木楔块楔紧。

4 导台施工方法

4.1 施工流程

轨道基础施工流程为：人工清理结构底板—结构底板植筋—钢筋绑扎—预埋件安装(预埋件施工前加工完成)—安装模板—浇筑砼—砼结构养护—人工拆除模板。

4.2 结构底板植筋

工艺流程：定位—钻孔—清孔—锚固胶配制—植筋—固化、保护—检验。

材料准备：按图纸钢筋直径、型号要求加工好植筋原材，长度为1 170 mm。

放线：根据始发导台图纸尺寸和现场标高位置线用粉笔准确划出植筋位置。若基材上存在受力钢筋，钻孔位置可适当调整。

钻孔：植筋钢筋的钻孔直径为22 mm、深度为300 mm。

清孔：钻孔完毕，检查孔深、孔径合格后将孔内粉尘用吹风机吹出，应反复进行3～5次，直至孔内无灰尘碎屑，若有废孔，清净后用植筋胶填实。

4.3 钢筋工程

在植筋完成后，绑扎钢筋；预埋件焊接在主筋上，预埋件高差不大于5 mm。

钢筋绑扎好后及时立模，模板支撑需牢固，无变形、接缝内外平顺，模板缝需进行封堵，并对其平面进行检查，合格后方能浇筑砼。

4.4 混凝土浇筑

浇筑混凝土采用商品砼C40，人工振捣，振捣间距为30～40 cm。振捣的效果以砼表面无气泡冒出为宜。

5 导台施工要点

导台施工中要注意几个方面。①导台及导轨严格控制标高，根据洞门实际标高对导台标高进行调整。②钢导轨定位要准确，导轨顶面要平顺。③砼导台施工时一定要保证浇筑混凝土时模板的稳定性。导台顶面及斜面混凝土要平整顺直，不得有钢筋头等突出物，如果在拆模时发现导台不够平整，则必须进行修整(打磨处理)以到达设计要求。④为防止盾构机进出洞时出现“磕头”现象，盾构机始发时导台及导轨标高比理论值提高20 mm，过度段5 m，每米抬高4 mm。⑤轨道底面及预埋钢板与水平面夹角为25°，施工过程中要精确控制，预埋钢板定位要精准，焊接牢固。⑥导台要尽早浇筑，加强养护，保证龄期。⑦导台钢轨使用短钢轨，便于现场安装调整。

6 反力架的安装、调整和固定

6.1 确定反力架位置

黄河迎宾馆站—英才街站区间右线端头井长度为37.075 m，左线端头井长度为40.127 m，结合吊装井口的具体位置，对反力架位置进行调整，计划管片排版方案如下。由于始发后需要下穿既有2号线车站，计划满环空推通过。右线负环按照21环考虑，盾构机就位后前端距离端墙1.2 m作为洞门凿除安全通道；右线反力架后支撑长度为37.075-21×1.5-1(反力架宽度)+0.6(管片进入洞门环长度)=5.175(m)。

左线负环按照22环考虑，盾构机就位后前端距离端墙1.2 m作为洞门凿除安全通道，盾尾距离反力架约0.5 m；反力架后支撑长度为40.127-22×1.5-1(反力架除去基准环的宽度)+0.6(管片进入洞门环长度)=6.727(m)。

6.2 吊装反力架

盾构机的主机在托架上安装好后，将反力架由下至上分别吊入井下进行组装。

第一步：反力架下井前先对反力架安放位置进行放样，并根据盾构机实际标高及始发井底板实际标高计算反力架立柱底部需要加垫的高度。第二步：先将反力架的下横梁吊到井下，进行拼装，再将两侧立柱和上部横梁吊入与下部横梁组装在一起。第三步：根据测量的结果对反力架水平方向、标高以及垂直度进行调整，使反力架中心线与隧道的轴线一致，并报监理单位进行验收。第四步：对反力架进行焊接加固。

6.3 反力架调整和加固

首先在车站底板植筋，然后将带孔的钢板与植好的筋焊接固定，预埋钢板用来焊接反力架支腿，将反力架与始发井底板连接在一起。

反力架与盾构始发井主体结构之间有一段距离，为确保盾构掘进过程中反力架的稳定，反力架后方设置支撑，左右各2个斜撑，上下各4个水平支撑，由于始发阶段，盾构机主要使用下部油缸千斤顶，下部支撑在混凝土梁上。另外2根工字钢一段撑于反力架下横梁上，另一端撑于底板始发井井壁。工字钢斜撑支撑角度为45°，一端撑于反力架上，另一端撑于始发井底板梁上，斜撑两端均满焊加固；上部支撑位4根工字钢撑于车站负二层板上。直撑、斜撑采用的工字钢型号均为双拼45C。另外由于反力架上横梁与中板有约1.1 m的高差，对反力架上横梁支撑采用双拼45C工字钢焊成7字形支撑，一端焊接于反力架横梁顶面，一端撑于中板吊装井边缘，进一步增强反力架的稳定性。

7 负环安装与加固

7.1 负环安装

在始发初期，盾构机依靠负环管片传递反力进行掘进，本工程盾构始发左线安装22环负环管片，右线安装21环负环管片，以满足盾构始发要求，仅以区间左线为例对负环安装及加固进行描述。

为控制负环与盾尾之间的间隙，负环安装管片前，在盾尾内下部安设4～6根厚度约80 mm，宽度50 mm，长度1 500 mm的硬质方钢(或角铁夹方木)，等待盾构机完全进入洞内，洞口开始进行同步注浆时，将方钢拆除。

为保证负环拆除安全，-22环K块拼装12点位；邻接块B1和B2的安装：邻接块安装时，与标准块靠近一端用螺栓连接，另外一端用在盾尾内壁上加焊接数个L型挂钩暂时固定；为“托”住邻接块与K块邻接的一端，同时便于K块插入，L型挂钩可焊接在管片纵向的前、后方。挂钩采用15 mm厚钢板，务必焊接牢靠以确保安全，待封顶块纵向推插到位螺栓紧固后，割去L型挂钩，整体将-22环推出后连接于反力架。

7.2 负环加固

支垫负环管片：在拼装好第二环负环管片后，让盾构机继续向前掘进，使第一环负环管片脱出盾尾，将150 mm×150 mm×400 mm的三角木楔楔进负环与托架轨道之间的空隙内，左右两侧各楔两个木楔。

紧固钢丝绳：用两根长17 m，φ 12 mm的钢丝绳绕过负环管片顶部，将绳头分别留在托架左右两侧，每个绳头上穿上紧线器，将紧线器的另一端挂在托架的吊耳上，旋转紧线器，将钢丝绳拉紧。在负环顶部使用型钢支撑在负二层板，两侧安装20H型钢支撑负环管片。经过以上的现场准备，盾构机成功始发对黄河迎宾馆站—英才街站盾构区间开始掘进施工。

8 结语

本工程成功地利用导台远距离始发了盾构机，解决了盾构机始发下穿既有运营地铁车站的难题，为有类似工况的盾构机始发提供了宝贵的施工经验。