轨道法盾构机空推过站施工技术

郑俊良

（西安市地下铁道有限责任公司　 陕西西安　710018 ）

轨道法盾构机空推过站施工技术

郑俊良

（西安市地下铁道有限责任公司 陕西西安710018 ）

利用钢轨作为盾构机空推载体具有节省成本、材料设备需求量低、推进速度快、人工需求量低等优点，安全系数高于利用钢板法与滚轴法空推。在车站等地面平整度较高、地面承载力较大的施工环境具有很强的实用性。就盾构机而言，最快空推进度可以达到40m/班，包括前期准备在内，空推盾体207 m需要耗费5 d时间。结合西安市地铁四号线工程实践，重点介绍轨道法盾构机空推过站施工技术。为同类工程施工提供借鉴。

推过站 顶升盾体 轨道强度 施工技术

1　工程概况

图1　西安地铁四号线TJSG-12标形象图

西安市地铁四号线工程（航天东路站—北客站）土建施工项目D4TJSG-12标段，包含两站三区间，即含元殿站—大明宫站区间、大明宫站、大明宫站—大明宫北站区间、大明宫北站、大明宫北站—余家寨站区间，其中含元殿站—大明宫站区间受f2地裂缝、大—玄区间受f1地裂缝影响，采用矿山法隧道施工，盾构施工左线为2 270 m，右线为2 169 m，最大纵坡为28 ‰，直线施工，最大埋深约18.4 m。此次空推过站为右线盾构机推进完成含元殿站—大明宫站，从大明宫站南端头小里程YCK19+916.830处进洞，空推至大明宫站北端头大里程YCK20+123.850处出洞继续推进大明宫站—大明宫北站区间。空推长度共207 m，车站为两层双柱三跨现浇砼箱形框架结构，见图1。

2　盾构机参数和空推材料机具（见表1和表2）

表1　盾体各部件外形尺寸及重量

表2　空推材料机具统计表

3　关键施工技术

3.1轨道法盾构机空推过站施工流程（见图2）

图2　轨道法盾构机空推过站施工流程图　

3.2关键技术工艺

3.2.1顶升盾体

顶升盾体使用4个200 t的、行程为25 cm的液压千斤顶，千斤顶由液压泵站供能。顶升盾体时，将千斤顶放置于焊接在盾体上的牛腿正下方并确保千斤顶放置平稳，启动液压泵站并加载压力，缓慢平衡顶升盾体。待盾体顶升高度达到20 cm时，检查盾体及油缸是否平稳。确保盾体不会突然掉落或倾倒，然后锁死液压泵站。盾体顶升结束。

3.2.2放置盾体空推轨道

确定盾体顶升稳定后，可向始发架下部安放轨道，轨道应放置在始发托架正下方，与始发托架轨道平齐。并从前后两端分别加固轨道。加固方法为地面打20 mm直径螺纹钢，利用螺纹钢夹紧轨道防止轨道偏移或倾倒。轨道上应均匀涂抹黄油，减小轨道与始发托架之间摩擦。

3.2.3千斤顶卸载，下降盾体至轨道

下降盾体时应注意平稳缓慢进行。随时观察轨道与盾体接触情况，若出现单边先接触到轨道，应立即停止确认轨道是否未放置平稳并及时调整轨道位置，始发托架与轨道接触部位应焊接铁鞋，防止空推过程中盾体偏离空推轨道。确保空推时消除因为轨道放置不正确造成的危险源。

3.2.4安装在轨重物推移机

本次使用50 t在轨重物推移机由液压钳和顶推油缸两部分组成。液压钳作用为夹紧轨道并为顶推油缸提供反力支撑，顶推油缸提供盾体空推前行的动力。放置在轨重物推移机应注意检查液压钳钳口螺纹是否完整、无裂纹；油缸应放置平稳，防止推进过程中因受力不均导致盾体推移偏向或倾倒。

4　轨道强度验算

本次实例采用标准钢轨，钢轨材质为Q235B。材料弹性模量为E，抗拉强度设计值，抗剪强度设计值，钢轨截面积A=65.8 cm²，钢轨重量为g=51.51 kg/m，钢轨截面惯性矩Ix=2 037 cm4。钢轨抗拉强度验算。

钢轨可看做是等截面直杆，受轴向拉力

盾体重量m1=280 000 kg，始发托架重量m2=5000 kg。

载荷计算

摩擦力F=μN=μ（m1+m2）g=427.5 kN，式中：μ=0.15。

轨道强度校核

因此，满足使用要求。

图3　轨道鱼尾板、螺栓连接俯视图　

5　连接螺栓的抗剪强度和抗压强度验算（见图3）

螺栓用6.8级M24螺栓，抗剪强度取0.7σs=336，安全系数取n=1.5，

许用剪应力取［τ］=224 MPa

单个螺栓剪切面的剪切力Q=71.25 kN

螺栓的有效受力面积A=352.5 mm2

抗剪强度校核：τ=Q/A=202MPa＜［τ］

连接螺栓有3个挤压面，中段的挤压力大且挤压计算面积小，对中段作校核，钢轨中部的厚t=15.5mm，螺栓抗压强度取1.7。

σs=816MPa安全系数取n=1.5，

许用挤压应力取［σ］c=544 MPa

单个螺栓所受挤压力Pc=F/3

挤压计算面积Ac=dt

挤压强度校核σc=383 MPa

因此，满足使用要求。

6　盾体顶推油缸推力计算

式中：f为静摩擦系数取0.15；w被推移物体的重力；P为推力。

顶推油缸推力与轨道所受摩擦力相等，故P=F=427.5 kN。

7　结语

目前我国各大城市均有在建地铁施工项目，地铁项目与城际高铁、过江隧道不同，车站与车站之间距离往往较短，因此空推过站就成为制约地铁项目进度的一大因素。本空推过站方法在传统过站方法的基础上优化了盾构机空推的滑动方式，并在经过计算的前提下成功应用，大大缩短了空推时间，节约了材料、设备及人工成本。根据上述计算方法，可根据盾构机型号不同，盾体尺寸及重量的不同考虑更换高标准轨道或增加支撑轨道数量，并对应更换大推力油缸。就本盾构机而言，最快空推进度可以达到40m/班，包括前期准备在内空推盾体207 m需要耗费5 d时间。

［1］肖昱.地铁区间隧道穿越粉细砂地层土压平衡盾构施工技术［J］.国防交通工程与技术，2015（4）

［2］王春河.盾构机空推过矿山法段地铁隧道施工技术［J］.铁道标准设计，2010（3）

［3］罗炬华.岛式车站盾构机过站技术探讨［J］.设备管理与维修，2015（4）

Construction Technology of Empty Push through the Station with Shield Machine on Rails

ZHENG Jun-liang
（Xi'an Metro Co.， Ltd. Xi'an Shaanxi710018China）

Using rails beneath shield machine to help empty push has the advantages of saving costs， low demand on materials and devices， fast progress in push work， less labor， etc.， and it has higher safety coefficient than pushing with steel plates and rollers. It is very practical in environments like stations where the ground is flat and smooth with higher carrying capacity. As to speed， the shield machine can push to as fast as 40m per shift and it takes 5 days to proceed 207 m including the time spent on preparation work. Taking the project of Line 4 of Xi'an metro as an example， this paper introduces the technology of empty push through the station with shield machine on rails， which provides reference to projects alike.

push through the station jacking shieldrail intensity construction technology

文献标识码：A文章编号：1673-1816（2016）03-0036-05

2016-06-18

郑俊良（1965-），男，工程师，研究方向地铁造价管理。