有限空间中盾构机分体过站及组装施工技术的研究

刘贵安

1.上海市基础工程集团有限公司 上海 200002；2.上海城市非开挖建造工程技术研究中心 上海 200002

1 工程概况

上海轨交15号线上海西站站为地下3层岛式车站。车站主体结构已于前期11号线施工时完成。15号线工程上海西站站—铜川路站区间盾构机由上海西站站的南端头井始发，由于铁路上海西站的开通及周边居民出行、生活需要，南端头井已不具备盾构下井条件，盾构机需从新建北端头井下井过站至南端头井始发。但由于上海早期地铁盾构直径为6 340 mm，而目前采用盾构机直径为6 760 mm，已建车站内部结构最小净距为5.45 m，最小净高为6.09 m。而盾构机直径为6.76 m，长度为9.07 m，台车宽度为4.85 m，无法满足盾构整体过站要求。

鉴于以上情况，为确保盾构机顺利通过车站，规避施工中的安全风险，施工前经过仔细分析比较，盾构机采用解体过站的方法较为合理可靠[1-4]。

2 施工流程

结合上海西站站现场实际情况与盾构机各部件的规格尺寸情况，制订总体施工流程（图1）。

图1 过站施工流程

3 主要技术措施

3.1 盾构机分割

盾体前盾、中盾、尾盾由中部分割为上下2部分较为经济合理，为确保刀盘的整体性，避免盾构推进中发生风险，盾构刀盘、铰接环不分割，采用倾斜过站的方式。

3.2 架设桥吊

由于井下空间狭小，盾构机分解后部件较多、质量较大，组装盾构机施工难度较大。结合现场实际情况，在车站结构中二板上架设1台70 t桥吊（图2）以配合盾构机井下组装，并将结构中二板部分破除（图3），保证吊钩从刀盘至盾尾行走区域无障碍。

图2 已架设桥吊

图3 中二板吊装区域

3.3 过站小车

由于刀盘及铰接环未分割，需整体倾斜过站。根据实际情况，研制一款运输小车（图4），将刀盘以45°角固定在小车上，并采用BIM模拟计算运输过程中小车重心的变化，结合计算结果与车站实际情况铺设过站轨道。运输时采用45 t蓄电池电机车推进。

图4 过站小车设计

3.4 盾构过站及组装

3.4.1 施工流程

施工准备→刀盘过站定位→前盾下部过站组装→驱动部过站组装→前盾上部过站组装→中盾下部过站组装→中盾上部过站组装→铰接环过站组装→尾盾下部过站组装→尾盾上部吊至中盾上→推进油缸组装→拼装机组装→螺旋机组装→尾盾上部组装

3.4.2 过站前准备

铺设重型轨道作为过站线路，由于盾体机部件自重较大，为防止盾体压断钢轨造成事故，所以对运输线路的平整度要求极为苛刻。应在过站施工前对车站底板进行清理，并用砂浆、钢板等进行找平。在找平后的底板上铺设过站轨道。

由于运输盾构部件平板车尾无法到达桥吊吊钩范围内，在平板车轨道靠近始发端头处，需要搭设作业平台（平台采用φ529 mm钢管及H400型钢搭设），铺设延长轨道，方便桥吊吊取平板车上的盾构部件。

在南端头井中二板采用工字钢制作梁钢架，在桥吊外侧梁板开设4个φ100 mm的吊装孔，结合钢架下方用2个20 t重型手拉葫芦悬挂，为螺旋机安装时使用（图5）。

图5 始发架就位示意

3.4.3 刀盘下井、过站、定位

在地面上利用260 t履带吊将刀盘吊装下井，在将到达小车上方2 m时，利用电动葫芦将刀盘翻转成45°角，并用葫芦钢丝绳等加强固定，平稳移动至南端头井就位（图6、图7）。铰接环同此方法。

图6 刀盘过站

3.4.4 盾体部件过站、安装

利用45 t蓄电池电机车作动力，依次将盾构部件吊装下井过站至南端头井，采用70 t桥吊辅助组装。在尾盾下部组装完成后，先将尾盾上部吊放至中盾上，待推进油缸、拼装机、螺旋机组装完成后再进行尾盾上部组装。充分利用桥吊进行组装（图8）。

图7 刀盘过站现场

图8 盾体过站组装

3.4.5 螺旋机过站组装

将螺旋机运输至始发井，因螺旋机长达10 746 mm，采用中二板上预设的工字钢架上的重型环链葫芦和桥吊同时吊装螺旋机，先将螺旋机缓慢平移进盾体后，利用桥吊及葫芦调节螺旋机角度进行组装（图9）。

3.4.6 后配套系统过站

后配套系统因结构尺寸大于车站宽度，过站较为简单顺利。在盾体组装完成后，利用电机车依次推进至始发井并完成管路连接，验收后交付使用。

图9 组装螺旋机

3.5 盾构机使用效果

此台盾构机于2017年11月26日进行组装，2018年1月12日盾构始发，1月19日推进拼装完成25环。

由于是新制设备，故在使用过程中存在些许问题、故障，但未发现由现场组装而产生的问题。土压测定、油缸行程、铰接密封均正常，盾构机整体施工效果较为理想。

4 结语

本文以上海轨交15号线19标上海西站站盾构解体过站实际案例，分析研究有限空间中盾构过站及组装施工工艺。实际使用效果证明，盾构解体过站、组装是在有限空间中进行过站施工的一种切实可行的方法。

但在施工过程中还存在许多待改进的地方，比如刀盘组装吊点位置设置、刀盘定位垂直度控制、桥吊吊钩与盾体距离控制、为保护铰接环密封中盾纵缝焊接控制。相信在今后的盾构施工中可能还会遇到类似问题，希望此项技术能继续使用并改进完善。