浅谈地铁盾构施工中轨道运输方案的选线

董敏 中铁隧道集团三处有限公司，深圳市 518052

浅谈地铁盾构施工中轨道运输方案的选线

董敏 中铁隧道集团三处有限公司，深圳市 518052

引言

土压平衡盾构法施工的运输系统配置方案，涉及到与盾构机能力匹配及施工进度、一次配置成本或长期使用成本、对本标段或今后不同标段的适用性、以及施工管理的易操作性等问题。盾构机如要达到较高的施工进度需配置强大的施工运输系统，如要取得高的施工效益需配置最佳的施工运输系统。运输方案应在两者之间试选择合适的平衡点。目前，国内盾构法施工的运输系统基本上均采用有轨运输方式（泥水机弃碴由泥浆输送系统运输，但管片、砂浆、钢轨及其他材料等仍需有轨运输系统）。运输系统的主要参数与隧道坡度、工程进度要求、盾构机型号及参数有关，也与施工单位的管理方式有关。前者是必须满足的必要条件，后者是可综合考虑的相关因素。

1 盾构法施工轨道运输系统的组成和运输循环

1.1 地铁盾构法施工的场地特点

一般来说，地铁车站就是盾构机的始发点。地铁车站主框架施工完毕后，盾构机开始在车站里面组装始发。盾构机施工期间，车站主框架要为盾构机设一安装井，同时也作为出渣井。有时除安装井外还专门另设出渣井。施工运输包含了水平运输和垂直运输两大部分。

1.2 轨道运输系统设备组成

墻由提升门吊、门吊上的翻转倒碴装置（或固定在地面上的翻转倒碴装置）、门吊轨线、地面渣仓等组成垂直运输系统。包括渣土的垂直运输及管片、材料垂直下放运输。

由牵引机车、碴土运输车、沙浆运输车、管片运输车及轨线组成水平运输系统。

编组列车如上图所示，管片运输车在前方，列车进入盾构机后配套系统时，刚好使管片运输车位于管片吊机下方。管片运输车前面不能有其他车辆，否则会防碍管片的吊卸。其次紧跟沙浆运输车，进入时恰好位于盾构机注浆罐附近。再次为渣土车，机车在最后。

墻由钢轨、轨枕、浮放轨组成隧道运输轨线，轨线可以是单线、四轨三线或复合式轨线。

1.3 轨道运输系统循环过程如图所示：编组列车进入隧道时，管片运输车、砂浆运输车为重车，将管片和砂浆和其他材料运进，运渣车为空车。驶出隧道时管片运输车、砂浆运输车为轻车，运渣车为重车，将渣土水平运出。列车到达洞口地出渣井后，提升门吊把渣车车箱吊离渣车底盘到达地面相应的高度后，车箱随门吊小车横移到渣仓纵方向位置，再随门吊大车移动到渣仓横向位置，利用设置在门吊上的翻转机构，随着吊钩地下落，车箱及渣土利用重心与转轴的不平衡而翻转卸渣。

但卸碴的总体布置与场地布置有很大的关系，根据出碴井与碴坑各自的位置，门吊的行走方向有的顺着出碴井，有的横着出碴井。有的翻碴装置在门吊上随门吊移动，有的固定在碴坑上。基本上取决于场地。所以在确定方案之前，首先要完成场地布置，才能确定门吊的主体结构和翻碴装置结构进行采购和制造。

1.4 有轨运输方式的优点

有轨运输方式的优点是适用性强，能把从泥浆（指的是含水较多的渣土）到砂砾和卵石等各种类型的盾构机切削出来的碴土运出。把管片、背衬浆料，各种材料运进。能适应各种区间隧道长度，系统本身采用的工业技术及产品也极为成熟可靠。目前，国内的土压平衡式盾构法施工的运输系统均采用轨道方式。

2 运输方案的选择、设计、计算

2.1 运输方案选择需要考虑的因素

墻2.1.1工程施工进度要求和配置成本 施工运输系统的能力肯定和首先要满足工程施工进度要求，在此前提下，配置成本有不同的考虑：

A、完全按本工程施工进度的要求来考虑。这时又有两种可能：一是运输系统的投资在本工程中完全摊销（例如：盾构机是租用的或其他原因），运输系统设备在满足可靠性和进度的前提下，技术等级和使用寿命仅考虑本工程需要以使成本最低。二是投资在本工程中不完全摊销，设备的技术等级和使用寿命须适当考虑后续工程的需要。

B、兼顾以后的工程预计施工进度要求来考虑。由于施工运输系统往往随盾构机继续在后续的工程施工中使用，因此建议施工运输系统的能力要兼顾后续工程施工进度的需要。

墻2.1.2系统技术等级和配置成本 施工运输系统设备的技术等级不同也影响配置成本。但技术等级低一般会导致系统的可靠性低。由此在施工中带来的损失往往比节省的配置成本大得多，因此建议适当考虑运输系统设备的技术等级。

墻2.1.3系统标准化系列化要求

A、如果本公司其他的盾构机已经进行了施工运输系统的配置，那么本工程的施工运输设备配置的型号规格最好与原有的设备相同。除非原有的设备不合理需要改换。

B、如果本公司初始进入盾构法施工领域，则应综合考虑配置适当规格的设备，并作为本公司盾构法施工的通用或标准化设备，对公司长期的技术、管理、成本都有好处。

2.2 运输方案的设计、计算：

2.2.1 运输系统的参数或特征确定墻轨线制选择：

采用四轨三线制时，由于隧道空间所限，一般采用762mm轨距，左右线分别为重车和轻车运输线。在盾构机后配套后部设一双开道岔浮放轨，可由盾构机或由机车拖移。通过浮放轨，列车可在由两根内轨组成的中线进入盾构机后配套内部。优点：（1）由于左右两线的运输互不干涉，运输是连续的，与区间隧道的长度无关。不管区间隧道长度是长是短都能适应。2）编组列车的容量和编组列数受运行因素的影响较小，配置的灵活性大。（2）列车调度较为灵活，易于应付突发性故障和事件。（3）工序适应性较强，当工序临时变动或脱节时，便于临时调度。缺点：轨道需要量增大一倍，轨枕要求的长度长，需要量大。

列车直接进入盾构机后配套。优点：（1）钢轨需要量少。轨枕材料需要量少。（2） 轨面标高低，有利于盾构机后配套设备布置。（3）列车运行管理较为简单。缺点：（1）只适用于短区间隧道施工。否则列车运行的脱节将会使盾构机掘进发生停机等待。因此，单线制轨线一般只用于区间长度为2000米以下的隧道的出碴运输。（2）不利于应付突发故障和事件。（3）工序的适应性差，当工序脱节时，难以临时调度弥补。

（3）复合式轨线

主运输轨线仍为单线制轨线，在后配套后部设两副浮放双开道岔组成会车点。当隧道特长时在隧道中部可增设双线会车点，可以是固定的或可移动式的。会车点间隔距离根据运输系统诸参数计算确定。既节省钢轨和轨枕材料又满足特长盾构区间施工运输需要。当隧道区间长度短时，复合式轨线相当于四轨三线制轨线，利用盾构机掘进时间，另一组空的编组列车可驶入在后配套后部等待。复合式轨线制兼有单线制轨线和四轨三线制轨线的优点。

3 结语

在技术管理、施工管理、资源管理基本到位的情况下，施工效益来自于进度。后配套设备配置成本的合理性在于能够满足平均进度指标要求并能保证系统的可靠运行，从而保证作为工程施工的最主要的收益之一的进度效益，否则会因小失大。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.05.015