盾构机平移过站技术

维普资讯 http://www.cqvip.com 第２７卷第４期　隧道建设　２７（４）：５２～５４　２００７年８月　Ｔｕｎｎｅｌ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ａｕｇ．，２００７　盾构机平移过站技术　王殉，杨博，刘文斌　（中国中铁一局，北京１０００９１）　摘要：盾构机在车站结构完成的情况下通过车站，进入下一个区间是地铁建设施工中经常遇到的一个工序。如何快速、经济、有效　的实现盾构机过站是保证工期、保证设备安全的一个值得探讨的问题。结合北京地铁四号线第二十标段德国海瑞克Ｓ一２８５盾构　机通过北宫门站的施工实例，从人员、设备、工艺等诸方面介绍了盾构机平移过站技术。　关键词：盾构机；平移；过站；施工技术　中图分类号：Ｕ４５５．４３　文献标识码：Ｂ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｏｎ　Ｓｔａｔｉｏｎ—ｃｒｏｓｓｉｎｇ　Ｍｏｖｅｍｅｎｔ　ｆｏｒ　Ｓｈｉｅｌｄ　Ｍａｃｈｉｎｅ　ＷＡＮＧ　Ｘｕｎ，ＹＡＮＧ　Ｂｏ，ＬＩＵ　Ｗｅｎ—ｂｉｎ　（Ｃｈｉｎａ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｆｉｒｓｔ　Ｂｕｒｅａｕ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｉｆｎｇ　１０００９１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ　ｉｓ　ａ　ｃｏｍｍｏｎ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｈｉｅｌｄ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｓｈｏｕｌｄ　ｃｒｏｓｓ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ　ｓｔａｔｉｏｎ　ｔｏ　ｇｅｔ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｎｅｘｔ　ｓｅｃｔｉｏｎ．Ｉｔ　ｉｓ　ａ　ｔｏｐｉｃ　ｗｏｒｔｈ　ｏｆ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ　ｈｏｗ　ｔｏ　ｃｒｏｓｓ　ｔｈｅ　ｓｔａｔｉｏｎ　ｆａｓｔ，ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌｌｙ　ａｎｄ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ＳＯ　ａｓ　ｔｏ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｓｃｈｅｄｕｌｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗｏｒｋｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．Ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｈｉｅｌｄ　ｍａｃｈｉｎｅ　ＨＥＲＲＥＮＫ—　ＮＥＣＫＴ　Ｓ－２８５　ｃｒｏｓｓｉｎｇ　Ｂｅｉｇｏｎｇｍｅｎ　ｓｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｎｏ．２０　ｂｉｄ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｌｉｎｅ　４　ｏｆ　Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｍｅｔｒｏ　ｉｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｈｉｅｌｄ　ｍａｃｈｉｎｅ；ｍｏｖｅｍｅｎｔ；ｓｔａｔｉｏｎ—ｃｒｏｓｓｉｎｇ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　Ｏ　前言　盾体连接，组装调试，再次始发。　盾构法隧道掘进技术已有上百年的历史，经过近　１　工程概况　半个世纪的快速发展已日臻成熟。在国内的地下工程　北京地铁四号线第二十标段区间工程包括颐和园　施工中，盾构法以其安全、优质、高效、环保、劳动强度　站一北宫门站区间、北宫门站一龙背村盾构调头井两　低等优点在城市地下轨道和地下管线等工程得到广泛　个盾构区间，采用一台盾构机从颐和园站左线下井始　的应用。在地铁建设中，车站多而区间短，盾构机在大　发，到达北宫门站后解体吊运至颐和园站右线组装始　多数情况下需要通过一个甚至更多车站。　发，二次到达北宫门站后直接过站，在北宫门站右线始　盾构机过站一般有三种形式：１）车站主体结构已　发至北一龙区间盾构井解体吊出，转场至北宫门站左　经完成，站内净空满足盾构机过站条件的，过站后继续　线组装始发，再推进至北一龙区间盾构井解体出井。　掘进；２）车站结构未完成或净空不满足过站条件的，　盾构机到达北宫门车站右线时，车站主体结构已　采用吊出、转场、下井组装再掘进；３）盾构先掘进通过　施工完毕，具备过站条件。车站主体结构两端各有长　车站后施工车站的“先隧后站”法。　１４　ｍ的扩大段，中间是标准段。标准段的外墙距右线　在车站主体已经完工，站内净空尺寸满足过站要　隧道中线只有２．２５　ｍ，而盾构机半径为３．１４　ｍ，所以　求的情况下，盾构机直接过站是最常用的一种工法。　必须在扩大段将盾构机向车站内侧横移１．７　ｍ，保证　直接平移过站避免了盾构机的拆装作业，降低了施工　盾构机在车站标准段纵移。移动时钢板需要满铺车　成本。由于站内空间狭小，一般盾构机和后配套台车　站，并在两边预留施工通道。　要进行分离，先后通过车站，在另一端再连接组装始　２　过站方案　发。盾构机移动时一般需要在车站扩大段横移、纵移，　２．１盾构机过北宫门站方案　在标准段纵移，然后在扩大段再纵移、横移就位。后配　盾构机过北宫门车站采取平移过站方案：采用液　套台车需要修筑轨道梁，铺轨、纵移后在车站另一端和　压站带动千斤顶对称推动接受托架，使位于托架上方　收稿日期：２００７—０５—３１；修回日期：２００７—０６—１１　作者简介：王殉（１９７５一），男，陕西富平人，１９９７年毕业于长沙铁道学院铁道工程专业，２００６年获西南交通大学建筑与土木工程专业硕士学位，高级　工程师，现在北京地铁四号线二十标负责地铁施工技术工作。　维普资讯 http://www.cqvip.com 第４期　王殉等　盾构机平移过站技术　的盾体在站内移动。接受托架下设对称的ｌ０块四氟　乙烯滑板，车站底板上铺设１６　ｍｍ厚钢板，在钢板上涂　表１　过站准备材料表　Ｔａｂｌｅ　１　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｆｏｒ　ｓｔａｔｉｏｎ—ｃｒｏｓｓｉｎｇ　抹黄油以减小摩擦力。底板上铺设的钢板在盾构机前　进时，通过乙炔切割和焊接从后向前倒换铺设，使在托　架上的盾构机在钢板上滑行通过车站。　后配套台车过站方案：浇筑坡度２５％０—３０％０的轨　道梁过渡隧道洞口和车站底板８３０ｍｍ的高差，把１号　台车通过焊接固定在电瓶车上，推送过站。　２．２　工艺流程　过站工艺流程见图１。　接收托架的安装固定Ｉ　●　盾构到达并上托架　Ｔ　主机与后配套分离　ｔ　主机和托架横移　－　固定主机准各项推　ｌ　●　●　盾构机站内移动　ｌ　轨道梁的旌工ｌ　●　●　Ｉ殳各检修及部件更　ｌ铺设后配套台车轨道Ｉ　‘ｔ　盾构机横移始发就位ｌＩ—　　ｌ后配套台车站内移动ｉ１　　．１　连接盾构机及后配套Ｉ　图１过站工艺流程图　Ｆｉｇ．１　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｆｌｏｗｃｈａｒｔ　ｏｆ　ｓｔａｔｉｏｎ—ｃｒｏｓｓｉｎｇ　３　过站实施　３．１　过站准备　①测量监控：对盾构机到达时的实际隧道中线及　实际洞门中线进行测量，得出盾构姿态与设计隧道中　线及设计洞门位置的偏差值，结合实测车站底板高程，　从而计算出钢板及接收托架的安装高程。根据实际测　量数据，保证把盾构机准确无误地推上接收托架。　②材料准备：过站须准备材料见表１。　③设备准备：过站所需设备如表２所示。　３．２盾体接收　３．２．１盾构机接收托架安装　本标段盾构机接收托架由始发架改装而成，托架　高２２５　ｍｍ，托架底部两侧各布设５块四氟乙烯板，采　用沉头螺栓固定，下面铺设１６　ｍｍ钢板，钢板下采用一　层细砂找平，托架和盾体示意图如图２。　３．２．２盾构机上接收托架　盾构机进站上托架过程中须注意以下问题：１）检　表２　过站设备表　Ｔａｂｌｅ　２　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｆｏｒ　ｓｔａｔｉｏｎ—ｃｒｏｓｓｉｎｇ　图２托架示意图　Ｆｉｇ．２　Ｓｋｅｔｃｈ　ｓｈｉｅｌｄ　ｃｒａｄｌｅ　查托架的稳定性，防止托架变形或位移；２）派专人观　察盾构机的姿态及托架的变形；３）在托架钢轨上抹黄　油；４）盾构机在托架上以刀头刚好离开托架为最佳位　置；５）上托架后，把盾构机和桥架断开。见图３。　隧道中线　ｆ　隧趟　中线　ｌ　盾构机　／　盾构机　：§嫂　ｉｍ　０●　…　＝＝　‘　图３　盾构机上托架示意图　Ｆｉｇ．３　Ｓｋｅｔｃｈ　ｏｆ　ｓｈｉｅｌｄ　ｃｒａｗｌｉｎｇ　ｏｎｔｏ　ｃｒａｄｌｅ　盾构机上托架后，用２个推力８０ｔ、行程８００ｍｍ的　千斤顶把后盾沿线路方线顶进２　０００　ｍｍ。如果行程不　够，在千斤顶和反力座之问夹钢支撑杆。　３．３盾体横移　由于北宫门车站右线底板线路中心线距车站主体　维普资讯 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隧道建设　２００７年８月第２７卷　标准段侧墙仅２．２５　ｍ，而盾构机的半径为３．１４　ｍ，盾　构机不能直接过站，需要对盾体进行横移。在盾尾距　零环端面有５００　ｍｍ净空时，开始对盾体进行横移，如　图４。　铺设钢板　图４　横移平面图（单位：ｍｍ）　Ｆｉｇ．４　Ｐｌａｎ　ｓｋｅｔｃｈ　ｏｆ　ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　ｍｏｖｉｎｇ　ｏｆ　ｓｈｉｅｌｄ　车站底板扩大段两侧倒角边间距为７　８５０　ｍｍ，　盾构横移路线范围内尽量满铺钢板，按托架宽度共　铺设四条钢板，３块为长９ｍ、宽２ｍ、厚１６ｍｍ，１块为　长９ｍ、宽１．５ｍ、厚１６ｍｍ，钢板下部用细砂找平压实。　钢板上表面均匀涂抹黄油进行润滑。通过两台８０　ｔ千　斤顶在托架上将盾体向车站内侧横向顶推１．７　ｍ。　３．４盾构机站内纵移　盾体横移到位后沿托架底部钢靴位置各铺设三块　长８．５　ｍ、宽２．２　ｍ、厚１６　ｍｍ的钢板（后调整为３　ｍ一　块，以便人工运输），并焊接反力座固定点，每一侧的　反力座固定点问的距离为１　ｍ，左右两侧的反力座固　定点要对称，以保证顶推时左右受力均匀。加工一个　反力座，反力座用螺栓与反力座固定点连接。做完所　有准备工作后，就开始盾构机的顶进过站。　先依次开启两边的８０　ｔ液压千斤顶，使千斤顶撑　靴顶紧过站托架上的推进挡板，然后同时开动两边千　斤顶，推动盾构机前进。盾构机前进过程中要及时将　后面已脱离的钢板移至前方，循环使用。移动过程中，　盾构机可能会偏离中心线，需及时纠偏。可只用单边　的推进油缸在推进过程中纠偏。　３．５　后配套过站　对车站现场的底板和侧墙进行测量后，在底板上　修筑坡度为３％的轨道梁，修筑轨道梁之前在ＣＡＤ上　预先进行模拟，使台车轨道中心线在１４　ｍ扩大段内向　车站中心偏移２３０　ｍｍ，以使台车在标准段能顺利通过　并有５０～１５０ｍｍ的富余空间。台车轨道偏移时转弯　半径Ｒ《７５Ｏｍ，通过钢轨的自行弯折能使台车顺利通　过车站。见图５。　４　思考与建议　①在盾体过站时使用了四氟乙烯板并涂抹黄油，　使得接收架和底层钢板的摩擦系数减小到０．０５～０．１　之内，３２０　ｔ的盾构机实际推力只需要２０　ｔ，充分考虑　变坡处　变坡处　～　台　／　厂—一台　　７—　一二二　　～　、　／　／　／／　ｒ　轨道粱结构边线　台车和电瓶车轨道　图５　台车过站不意图　Ｆｉｇ．５　Ｓｋｅｔｃｈ　ｏｆ　ｓｔａｔｉｏｎ－ｃｒｏｓｓｉｎｇ　ｏｆ　ｂａｃｋ－ｕｐ　ｇａｎｔ６ｅｓ　车站２％０的不利纵坡和其它的不利因素，用两台８０　ｔ　的液压千斤顶完全可以把盾构机顶推过站。　②北宫门车站底铺钢板原计划采用吊车吊运出　井，再到另一端出入口吊装下井铺设，不仅需要吊车配　合，而且工效较低。经现场讨论后，决定将大钢板割成　小块，人工配合手推叉车向前方运输，再在前面焊接成　大钢板。这个方法看似麻烦，却解决了钢板运输周期　长、工效低、费用高的难题。　③焊接钢板，对钢板进行气割、打磨、抛光等一些　简单工序的反复组合是盾构机过站的基本工作。对这　些工作的要求必须从严从细。从找平、焊接钢板、打磨　抛光等个别不完善因素的综合结果来看，因钢板间有　错台导致部分四氟乙烯板脱落，可见简单工序之间的　衔接配合一定要精益求精。　④台车过站所需的轨道梁，对于有吊装条件的工　地，使用废旧木枕或预制混凝土垫块全站平铺过站应　该是一种有益的尝试。　５　结论　经过在北宫门站的过站实施，盾体平均日推进２０　多ｍ，最快日推进达３１．２　ｍ，仅用了１０个昼夜就完成　了包括后配套台车在内推进通过１７４　ｍ车站的施工任　务。整个施工工艺简单可行，经济有效，可以作为其它　类似过站工程一个很好的借鉴。　参考文献　［１］　王成．盾构机过站移动技术［Ｊ］．辽东学院学报，２００６，１３　（１）：３３—３６．　［２］　崔玖江．隧道与地下工程修建技术［Ｍ］．北京：科学出版　社．２００５．　［３］　肖瑞传．盾构到达施工技术［Ｊ］．西部探矿工程，２００６　（４）：１５７—１５８．　［４］　康宝生，陈馈，李荣智．南京地铁盾构始发与到达施工技　术［Ｊ］．建筑机械化，２００４，（２）：２５—２９．　［５］　杨育僧，肖瑞传．广州市轨道交通三号线客一大盾构区　间施工技术　Ｊ］．现代隧道技术，２００６，４３（１）：５７—６１．