站内复杂有限空间下盾构机低成本平移施工技术

陈睿明

摘 要：城市地铁盾构施工中，常因地面交通和管线影响，不能预留盾构吊出井，在盾构机接收前站内主体结构已完工的情况下，存在平移空间和条件受限的状况，这给盾构平移施工造成了极大困难，此时就需要盾构机平移技术。本文以长沙地铁3号线烈丝区间接收端盾构平移施工为例，在车站内存在废水池、电缆沟、集水井及狭窄空间等复杂环境下，综合考虑技术和经济因素，提出了一种站内盾构低成本横向平移吊出方案，解决了盾构机平移吊出问题，比常规单一方案节约成本10%～20%左右，对现场施工要求的简单、经济、实用、可操作性来说，具有一定的指导意义，也为类似工程提供参考。

关键词：复杂有限空间 盾构解体方案 低成本横移

一、引言

随着城市地铁线路的日益增多，盾构法也更多的运用到地铁区间隧道建设中，周边环境对盾构施工影响也更加明显，特别是盾构机的始发到达均必须具备合适的场地条件才能完成。但由于路面恢复交通的需求和车站结构设计复杂的影响，盾构机达到出井往往不能预留吊装口，为解决无吊装条件下盾构机平移吊出问题，盾构平移技术应运而生且技术日趋成熟，如：千斤顶顶推法、卷扬机牵引法、托架下垫滚杆移动法、托架带轮移动法等工法。本文结合长沙地铁3号线烈士公园东站～丝茅冲站区间工程，介绍一种在站内复杂有限空间下如何安全、高效的平移盾构机的施工方法。

二、工程概况

长沙市轨道交通3号线烈丝区间双线均采用盾构法施工，盾构机为ZTE6250复合式土压平衡盾构机，盾构机从丝茅冲站始发至烈士公园东站接收。烈士公园东站左线盾构接收井因设计变更，位置移至车站北路新排水干渠下方，现场无法设置盾构吊出井，致使左线盾构机不能吊出，必须平移至右线盾构井进行解体吊装施工。烈士公园东站左右线北端头接收井内部净高7.73m，中部净高仅6.59m，左右线端墙净宽度25.2m。左右线底板各为9.6m宽，中间为6m宽的废水池（见图1），其中废水池南侧有一个2.4m×1.5m×3.5m的集水井，集水井旁设计有一条沿东西方向贯穿车站底板的2.6m宽的电缆沟（见图2）。

图1 烈士公园东站北端接收结构立面图（单位：mm）

图2 烈士公园东站北端接收底板平面图（单位：mm）

由于盾构机盾体长度8.33m，加之螺旋机总长13.1m，而车站北端墙到电缆沟边缘仅7.5m，到南侧立柱仅12.5m，因此盾构机接收要跨越电缆井，螺旋机必须在洞内拆除并与盾体解体平移，因车站净空不足，只能采用托架下垫钢板平移施工。

三、盾构机平移方案

（一）盾构平移总体方案

盾构机到达前，对车站内部沟槽等结构进行临时支撑加固处理并在车站底板满铺钢板，在钢板上固定好接收托架，盾构机到达洞口并成功上托架后，采用千斤顶顶推接收托架，使位于托架上的盾体在站内横向平移至右线吊装口位置；后配套台车平移采用在站内搭设轨道平移平台，将每节台车依次与平板连接成整体，用千斤顶顶推平板进行平移（见图3）。

（二）盾构平移工艺流程

图3 盾构机平移施工工艺流程

四、盾构机平移准备工作

（一）钢板铺设

盾构机接收前，提前做好平移施工场地的清理、平整工作，站内预留钢筋、电缆沟、废水池及集水井加固处理完成后，在车站底板上铺设的钢板且锚固牢固。

（二）接收托架的制安

1.施工现场安装接收托架时，要确保其轴线与区间隧道的设计轴线相符合（见图4），接收托架的轨面标高和区间隧道出洞口处的标高要一致，并根据现场情况予以调整，满足盾体精准出洞上托架接收的要求。盾体在接收上托架时，托架要承受较大的推力和扭矩，因此托架安装要采用膨胀螺栓、锚杆、型钢等与车站接收井底部的混凝土固定牢固（见图5），此外盾体接收托架需设计+3‰左右的坡度，以保证刀盘贯通后拼装管片有足够的反力。

图4 接收托架平面位置图（单位:mm）

图5 接收托架立面示意图（单位:mm）

2.托架在平移中要承受千斤顶的平移推力，极易产生变形，特别是千斤顶直接受力位置，可采取在托架底部和周边加焊钢板和型钢，以增强托架整体的刚度，此即保证底部的平整度，又避免接收托架在顶推中发生变形、错位等状况。

3.因托架与车站洞内之间有一条截水沟，接收托架无法紧靠洞门口放置，需设置一段导轨，长度约2.3m，导轨底部采用20H型钢和30mm厚钢板进行支撑加固，与接收托架钢轨进行连接（见图6）。

图6 接收托架与导轨位置示意图（单位:mm）

五、盾构机平移施工

（一）盾体与后配套分离控制要点

1.盾构机移动至接收托架后，调整拼装机的定位系统至正下方，旋转螺旋机并清理内部残留渣土,因盾体加螺旋机的长度大于车站盾构井长度，无法整体平移，需先行在洞内拆除螺旋机；

2. 断开主机与桥架的连接，在管片平板车上焊接型钢支架作为桥架支撑平台，用作牵引杆、连接桥、皮带机的前端支撑；

3.将盾体与后配套台车间的水电、液压管线及其他钢结构的连接分别切断，同时做好编号分类和清洁保护；

4.拆除螺旋机必须调整好螺旋机和连接桥的重心并做好加固工作，防止重心偏移而倾覆或与墙体产生碰撞。

（二）盾体平移施工控制要点

1.钢板在底板混凝土面上锚固采取两种方式：一是在电缆沟、集水井及废水池范围内设置钢支撑焊接固定，连接位置必须满焊，焊缝表面打磨平整；二是其他部位在底板混凝土面上电钻打孔，填充锚固剂，采用Φ22螺纹钢作为锚杆固定并切除伸出钢板之上的锚杆。钢板表面涂抹黄油，使接收托架与底部钢板摩擦系数控制在0.05～0.1之间。

2.盾构机盾体爬上接收托架，将盾体与接收托架用钢板焊接成一个整体，保证盾体与托架之间的牢固性，防止盾体在平移过程中出现滑动，在盾构机外部焊接限位钢板，防止盾构机倾覆翻转。

3.切断盾构机与后配套台车的连接，在底面钢板上焊接制作反力马镫，在前盾，中盾和尾盾之间的接收托架底部位置分别安装两套150T液压千斤顶（行程200mm），顶推托架时要控制好顶推的速度，托架平移时要保证受力均匀，确保两组千斤顶油缸行程一致，严禁顶斜现象的发生，将盾体和托架整体缓慢向右线吊出井口区域横向移动（见图7）。

图7 盾构机盾体平移示意图

4.吊装前需在盾体大部件上焊接吊耳并进行超声波检测，盾构机吊装顺序依次为：刀盘→盾尾→拼接机→中盾→前盾。

（三）后配套平移施工控制要点

1.后配套台车平移采用轨道进行平移，在站内铺设四条轨道（见图8），在隧道内将每节台车进行拆解并加固，待盾体平移吊出完成后，将螺旋机、连接桥、1～6#台车依次推至轨道上，采用千斤顶将台车竖向抬升后，将台车放置在土箱的平板车上并将台车与平板用钢筋和型钢焊接，使两者成为一个整体，防止倾覆的同时，也有利于千斤顶进行横向平移施工。

图8 台车平移示意图

2.台车平移前一定要对平移平台高度，轨道和底板的标高进行测量放样，台车平移轨道必须平稳、牢靠，在平移过程中尽量降低台车移动速度，防止台车平移时发生脱轨。

（四）盾构机平移成本分析

工作内容	托架制安、铺设钢轨、千斤顶等设备就位、顶进牵引设备、抬升放低、横移、管线调试及拆除。
计量单位：次
合 计（元）		476080
其 中	人工费（元）	133000
	材料费（元）	36919
	机具费（元）	238383
	管理费（元）	67778
分类	名称	单位	小计（元）
人工	人工费	元	133000
材料	型钢（综合）	t	4711
	钢丝绳	kg	2159
	钢板（综合）	t	4820
	低碳钢焊条（综合）	kg	108
	枕木	m³	16216
	氧气	m³	164
	乙炔	kg	141
	轻轨（综合）	t	8235
	其他材料	元	365
机具	千斤顶200t	台班	1009
	卷扬机100kN	台班	31042
	切割机	台班	8394
	交流弧焊机40kV.A	台班	404
	土压平衡盾构机6.28m	台班	162158
	其它机具	元	35376

六、结语

通过对长沙3号线盾构机平移的实践，在克服盾构到达车站内横移长度不足、空间有限、站内结构复杂等不利条件下，成功实现了盾构机的平移吊出，并总结出盾构机在类似环境中平移需注意的几点施工经验：

1.盾构机平移前在确保安全的情况下，对车站内部沟槽等结构的处理须采用临时性措施，后续的拆除尽量减少对车站结构的损害。

2.针对比较复杂的站内环境及施工条件，平移前要准备多种辅助措施，不能单单依靠一种平移方案，要综合考虑才能达到最佳效果。

3.盾构机平移施工过程中，在保证安全和工期的前提下，必须考虑卷扬机、千斤顶等辅助设备对盾构机本身的损伤，不能盲目作业，严禁凿除车站结构及切割盾构机主体构件来进行平移作业。

参考文献：

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