盾构隧道内螺旋机拔出施工技术

宋阳春

（中铁十六局北京轨道交通工程有限公司，北京 100101）

0 引言

随着城市地铁管网建设规模的不断扩大，城市地铁管网建设受既有条件限制无法采用明挖及顶管工艺施工，将更多地采用盾构施工工艺[1]。在土压平衡盾构施工中，作为盾构的重要组成部分，螺旋输送机不仅可排除土仓内的碴土，更重要的是具有控制螺旋机底部压力，进而维持盾构开挖面土压平衡的作用[2]。因此，土压盾构螺旋机的拆除与运输是盾构机拆除工序的关键性环节。盾构进出工作井时，却经常遭遇到出洞口太小等问题，因此始发、接收是关键区段，也是施工重难点[3]。

本文以中铁十六集团的俄罗斯莫斯科地铁工程为研究背景，提出为了保证拆机工作能够安全、快速有效开展，先拆螺旋输送机，再拆后配套设备，最后再拆除盾体的施工装置的安全拔出方案。通过施工实践证明，该施工方法可保证土压平衡盾构螺旋机在超小竖井下能被安全拔出，具有良好的经济效益。

1 常规盾构机回收工艺

我国常规的盾构接收工法是不将螺旋机与盾体分离，而是将盾构机整体推进接收井基坑后，再将盾构机整体吊出，此时接收井的长度必须大于盾构机整体长度，通常接收井直径一般至少为16m～20m，此时对接收井的场地要求比较高。

2 新型盾构机回收工艺

由于工作井尺寸限制，此时就需要在盾构机上将螺旋机拆除下来，分别通过接收井吊出。

2.1 螺旋输送机完整拆卸

螺旋输送机完整拆卸即将螺旋输送机作为一个整体一次性拆除，确保螺旋输送机的完整性；但同时极易发生螺旋输送机与管片拼装机、主驱动及衬砌管片碰撞，易发生设备及结构损坏，危及拆卸施工安全。[4]

2.2 螺旋输送机分体拆除

由于完整拆除工艺存在潜在危险，采取螺旋输送机分体拆卸，即将螺旋输送机分成两段分体拆除，此时将较重的螺旋输送机分成较轻的几部分，对施工安全的不利影响会显著降低。

3 隧道内拆除螺旋机施工工艺

本文针对俄罗斯莫斯科地铁工程，由于周边环境场地面积的限制，故需在内拆螺旋输送机再拆后配套设备限高设备，由始发井口吊装螺旋机，最后在出洞井口分段拆除盾体。其中最关键的是，如何在小直径竖井的复杂场地环境下安全、经济、快速地拔出螺旋输送机是亟需解决的问题。

3.1 隧道内拆除螺旋机流程

（1）拆除管片拼装机托梁后支撑；将隧道内设备桥至盾体内污水、泥渣等清理干净，内燃机车轨道延伸至管片拼装机托梁下方。

（2）拆除螺旋输送机上的油管、泡沫管以及电缆等，并将各管路端部用胶带密封住，将各管线从螺旋输送机下方移出。

（3）将皮带机皮带从硫化接口处割断，并把皮带从1号拖车下方抽出放在设备桥上，拆除连接桥处皮带机（斜皮带）；割除连接桥顶部前端的横梁。

（4）在拆机架、H架以及管片拼装机移动架下方适当位置焊接吊耳；在内燃机车上现场焊接组装拆机架并焊接吊耳，用手拉葫芦及钢丝绳拉成三角形加强门架稳固性，在管片拼装机横梁下方焊接H型钢，用以保证拆机过程中管片机的安全。

（5）拆机架吊耳处连接10t手拉葫芦（2个）；H架下方吊耳连接10t手拉葫芦（1个），拉紧3个10t葫芦。

（6）用液压扭矩扳手和套筒取下螺旋输送机与前盾连接螺栓；拆下螺旋输送机与H架连接板的下销轴。

（7）内燃机车往后缓慢开动将螺旋输送机拔出前盾套筒，此时应注意前后10t葫芦的动作配合。

（8）在管片拼装机移动架下方的吊耳上挂10t葫芦，将吊带绑到螺旋输送机固定节位置并挂在10t葫芦上，通过管片拼装机和内燃机车的前后移动配合，将螺旋输送机缓慢往外拉，此时应注意前后10t葫芦的动作配合。

（9）手拉葫芦悬挂到H架的吊耳上，将吊带绑到固定节吊耳上；手拉葫芦根据现场情况在连接桥上找吊点，并用吊带固定住螺旋输送机后端节；通过手拉葫芦将螺旋输送机放到内燃机车上，注意操作过程中不碰撞管片拼装机；最后拆除内燃机车的吊装门架。

（10）拆除内燃机车吊装门架上半部分。

（11）用内燃机车把螺旋输送机运输至始发洞口，用吊车把螺旋输送机吊出。

3.2 施工装置

针对在狭小直径竖井内土压平衡盾构螺旋机接收困难的技术难题，设计了一种H架装置（见图1），便于在洞内能更好地拆除螺旋输送机。该装置有助于拆除螺旋机工作能够安全、快速有效开展，工期短，降低了施工成本。

图1 H架装置设计图

4 施工方法

4.1 盾构螺旋输送机隧道内拆除准备阶段

（1）拆除防撞梁。

拆除盾构防溜车装置的防撞梁，并拆除管片拼装机托梁后支撑。

（2）清理渣土及盾体污水、泥渣。

在检修口清理螺旋输送机内的渣土，降低螺旋输送机的自重，将隧道内设备桥至盾体内污水、泥渣等清理干净，内燃机车轨道延伸至管片拼装机托梁下方，反向旋转螺旋输送机1/3圈，避免因断裂口相互卡住而妨碍后续的螺旋机拆除工作。

（3）拆除螺旋机后方装置。

割断皮带机皮带，将皮带机皮带从硫化接口处割断，将皮带拖到1号拖车后，并把皮带从1号拖车下方抽出放在设备桥上，拆除连接桥处皮带机（斜皮带），将设备桥上的皮带机的前半截机架解体吊到管片车上运出，拆除螺旋输送机后部平台。拆除螺旋输送机上的油管、泡沫管以及电缆等，并将各管路端部用胶带密封住，将各管线从螺旋输送机下方移出，割除连接桥顶部前端的横梁，使得螺旋输送机后方无阻碍物。

（4）拆除螺旋机管线。

拆除螺旋输送机上的油管、泡沫管以及电缆等所有管线，将各管路端部用胶带密封住，并将每根管线进行标识，将管片安装机伸缩油缸伸出，顶至下面的管片上，将各管线从螺旋输送机下方移出，为螺旋输送机的拆除腾出空间。

（5）拆机架、H架以及管片拼装机移动架制作。

加工制作龙门架，为拆卸螺旋输送机设计好吊点，采用工字钢及型钢焊接成拆机架、H架及管片拼装机作业平台，并在渣土车底盘上焊接制作一个工作平台，其作用相当于小型龙门吊，用于螺旋输送机的拔出、移动和放倒操作。需要解除渣土车底盘上的制动，使渣土车底盘处于前后方向的自由状态以保持拆装全过程中平台的垂直受力状态。H型龙门架运输至隧道内安装，安装时根据图纸要求进行位置定位，保证龙门架的垂直度，龙门架与底部垫块焊接固定，为提高安全系数，龙门架一侧应焊接斜撑顶到管片上，龙门架H架如图2所示。

图2 H架实物图

（6）吊耳的焊接。

在拆机架、H架以及管片拼装机移动架下方适当位置焊接吊耳；在内燃机车上现场焊接组装拆机架并焊接吊耳，用手拉葫芦及钢丝绳拉成三角形加强门架稳固性，吊耳沿着盾构轴线方向布设，这些吊耳是拆除螺旋输送机的主要承力吊耳。必要时，在吊耳两侧焊接人字撑，撑腿支在两侧的梁上。在管片拼装机横梁下方焊接H型钢，用以保证拆机过程中管片机的安全。

4.2 盾构螺旋输送机隧道内拆除步骤

（1）步骤一。

拆机架吊耳处连接10t手拉葫芦（2个）；H架下方吊耳连接10t手拉葫芦（1个），拉紧3个10t葫芦。吊点1、2、3用10t的手拉葫芦进行辅助起吊，在拆机架处吊点1、2用工字钢搭建龙门架，作为2个吊点，H架上吊点3位置也使用圆钢制作作为一个吊点，如图3所示。吊点位置如图4所示。

图3 H架上吊点及圆钢尺寸示意图

图4 螺旋输送机拆卸吊点位置示意图

分别在吊点1、2、3位置挂10t手拉葫芦，再用液压扭矩扳手和套筒取下螺旋输送机与前盾连接螺栓，并拆下螺旋输送机与H架连接板的下销轴。拆解连接螺栓时，应先将全部的螺栓拆松1～2mm，然后在左上和右上对称预留4～6颗螺栓，其余螺栓全部拆掉，拆解连接螺栓的过程应该时刻注意观察三个吊点及螺栓输送机的受力状况，并适时作出调整，避免因螺栓输送机突然摆动移位或手拉葫芦受力过载。盾体与螺旋输送机的连接示意图如图5所示。

图5 盾体与螺栓输送机连接示意图

（2）步骤二。

吊点位置确定好后，在管片拼装机移动架下方的吊耳上挂10t葫芦，将吊带绑到螺旋输送机固定节位置并挂在10t葫芦上，通过管片拼装机和内燃机车的前后移动配合，慢慢往外移动螺旋输送机，将吊点3的葫芦逐渐收紧，并同时释放吊点1和吊点2的葫芦，使螺旋输送机逐渐外移且平放。内燃机车往后缓慢开动将螺旋输送机拔出前盾套筒，此时应注意前后10t葫芦的动作配合。

（3）步骤三。

平移时可根据需要在螺旋机下部做支撑，或使用管片运输车做支撑，辅助螺旋输送机向外移，直至螺旋输送机完全移出盾构主机部分。

将手拉葫芦悬挂到H架的吊耳上，将吊带绑到固定节吊耳上；手拉葫芦根据现场情况在连接桥上找吊点，并用吊带固定住螺旋输送机后端节；利用盾尾上焊接的吊点及盾壳内原有吊点，配合管片螺栓上的吊点，使用倒换手拉葫芦的方法将螺旋输送机向后平移，直至螺旋输送机完全平放到内燃机车上，注意操作过程中不碰撞管片拼装机；最后拆除内燃机车的吊装门架。其螺旋输送机放置示意图如图6所示。

图6 螺旋输送机放置示意图

拆除内燃机车吊装门架上半部分，吊至管片车上固定后运出洞外，用内燃机车把螺旋输送机运输至始发洞口，用吊车把螺旋输送机吊出，其螺旋输送机平放和运输现场图如图7（a）、（b）所示。

图7 螺旋输送机平放和运输现场图

5 施工注意事项

（1）螺旋输送机拆除之后，使用石棉垫和薄钢板将螺旋输送机分断处的法兰密封起来，以确保土仓压力，防止地下水渗入隧道内，以免造成开挖面失稳和地面沉降。

（2）为避免长期停机造成地下水从盾尾密封处渗入隧道内，应加强盾尾油脂注入。

（3）螺旋输送机分断处的法兰接口用石棉垫片封闭后，仍应密切监测土仓压力，并加强地面监测，土压值应稍低可稍小推进，应保持土压。

（4）螺旋输送机拆卸框架连接要稳固，连接螺栓一定要全数栓接，不能减少数量，以免影响拼接质量。

（5）吊装时，吊钩及螺旋输送机下严禁站人，确保现场安全拆卸螺旋输送机。

（6）为确保螺旋输送机拔出过程施工的安全，必须在每个作业点之间设有便捷可靠的通讯设备。

（7）为了在狭小的隧道空间内安全有效地对螺旋机进行整体拆检，需要搭建专用的作业平台。还需要配备专用液压泵站来实施转动螺旋机，关闭螺旋机前闸门等操作。

6 结束语

随着城市地铁管网建设规模的不断扩大，盾构施工工艺应用越来越普遍。土压平衡盾构的组装和拆卸是盾构施工中十分重要的工序，而土压盾构螺旋机的拆除与运输是盾构机拆除工序的关键性环节。盾构进出工作井时，却常常碰到出洞口太小等问题，因此始发、接收是关键区段，也是施工重难点。

本文针对俄罗斯莫斯科地铁施工中，因接收井极为狭小最小位置仅有7.3m，出口吊装井口最大仅8.5m，且吊装井内存在支撑体系，而螺旋机长度为15m，导致吊装井无法满足吊装条件的问题，提出了土压平衡盾构螺旋机拔出施工方法，首先在洞内拆卸螺旋输送机，在此基础上通过使用拆机架、H架以及管片拼装机移动架及其连接三者的手拉葫芦进行配合，并通过管片拼装机和内燃机车的前后移动配合，将螺旋输送机缓慢往外拉，使其从盾构机中拔出，再拆后配套限高设备，由始发井口吊装螺旋机，最后在出洞井口分段拆除盾体，确保土压螺旋运输机被安全拔出。因此该工法在盾构安全、高效接收的同时可保证盾构分体拆除，有效提高地铁盾构机的接收效率，缩短工期，降低施工成本。