浅谈城市地铁车站无主体结构盾构机的接收、平移及吊装

董庆军

【摘 要】随着国内城市轨道交通迅猛发展，盾构施工面临着施工场地狭小，工期紧张、地质复杂，开挖受限等一系列问题。

【Abstract】With the rapid development of urban rail transit in China， shield construction is faced with a series of problems， such as the narrow construction site， tight construction period， complex geology， restricted excavation and so on.

【關键词】盾构机接收；无主体结构；平移；吊装

【Keywords】 shield machine reception； no main body structure； translation； hoisting

【中图分类号】U231+.4 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）08-0149-03

1 工程概况

广州市轨道交通21号线施工2标员天区间右线始发于天河公园站，在员村站接收、吊装。距端头50m范围内隧道洞身地层主要为强风化泥质粉砂岩〈7-3〉、中风化泥质粉砂岩〈8-3〉、强风化砾岩〈7-1〉，接收端24m范围为全断面微风化砾岩〈9-1〉。隧道拱顶埋深22.4m。

车站地层主要为9-1微风化砾岩，站内不允许爆破施工，工期紧张，经业主、监理、设计及施工单位协商，变更接收端开挖基底标高，将基底标高抬高1.1m，打垫层后完成盾构机的接收、平移、吊装作业。

2 工程重难点

①到达端头地质条件好，盾构裸出防止出现涌水。

②车站无主体结构，洞门范围7.5*7.5m采用玻璃纤维筋制作，防止围护结构变形。

③车站无主体结构，无法按照常规流程接收，盾构机刀盘到达连续墙前6m凿除连续墙形成洞门。

④车站未施工主体结构，接收井上方斜支撑不能拆除，盾构机需平移至左右线中间位置吊装，作业空间小。

⑤深基坑大物件吊装，车站无主体结构，防止连续墙变形。

3 盾构机到达

3.1 人工复测

在盾构机贯通前150～200m时进行包括联系测量的线路复测。对洞内所有测量控制点进行整体系统的控制测量复核，对所有控制点的坐标进行精密、准确的平差计算。

在100m和50m处对导向系统进行复测。盾构到站前最后一次搬站，充分利用贯通前150～200m时线路复测的结果，精确测量测站、后视点的坐标和高程[1]。同时，在贯通前50m，进一步加强管片姿态监测。

3.2 控制好盾尾间隙和盾构机姿态

土木工程师应加强与盾构机司机及拼装手的沟通，要求土木工程师在推进结束后拼装管片前和拼装管片后测量2次盾尾间隙，以便控制好盾尾间隙和盾构机姿态。

3.3 洞门破除、支撑架设

接收洞门未施做主体结构，为保证地下连续墙稳定性，需要对连续墙进行凿除，形成洞门，洞门周边架设支撑，具体施作方法如下：

①接收井底板垫层浇注完成后，在连续墙上放出洞门中心位置，以中心点为圆心， 10cm水钻进行洞门钻孔，钻孔深度60cm，钻孔施工完成后利用120炮击破除洞门。

②洞门钢筋为玻璃纤维筋，玻璃纤维筋面积7.5*7.5m，厚80cm，在洞门上方及两侧架设钢支撑。

3.4 盾构机到达

①根据盾构机的贯通姿态及掘进纠偏计划进行推进，每环纠偏量控制在5mm内。

②盾构机距离连续墙50m时， 减小推力、降低推进速度和刀盘转速，密切观察开挖仓压力，确保地下连续墙的稳定。在贯通前5～6环，盾构机推力控制在900t以下，掘进速度控制在5～10mm/min。

③进入到达段，加强地表沉降监测，及时反馈数据指导盾构机掘进。

④盾构机刀盘距离连续墙10m内，专人负责观察洞口土体变化情况，出现问题及时上报。

⑤拼装管片进入加固范围后，浆液改为快硬性浆液，提前在加固范围内将泥水堵住在加固区外。

⑥最后一环管片拼装完成后，通过管片吊装孔，注入双液浆进行封堵。注浆同时要密切关注洞门情况，一旦发现有漏浆现象立即停止注浆并进行处理。

⑦盾构机到达时每环推力逐环减小，最后几环管片环与环之间采用扁铁纵向连接，及时复紧螺栓。

⑧盾构机脱开管片后，及时采用沙袋封堵洞门，完成后及时进行二次注浆。

3.5 盾构机到达安全质量保证措施

①盾构到达前最后一次导向系统搬站，以精密测量并经过平差的地面导线点和水准点为基准，精确测量测站 、后视点的坐标和高程。盾构到达前加强盾构姿态和隧道线形测量，及时纠正偏差确保盾构顺利接收。

②地面监测2小时一次，及时反馈测量结果，指导施工。专人观察洞门内和连续墙结构的变形情况，出现问题汇报。

③如发现连续墙有较大的震动时，立即通知盾构司机降低盾构推力、刀盘转速及推进速度。盾构司机要密切关注推进速度和推进压力及出土情况，当发现推力突然降低，渣土粒径突然变大，推进速度同时增大的情况时，立即停机，进行检查后，再恢复掘进。

④准备注浆材料、设备、人员等，以备紧急处理。

⑤对接收架进行全面检查与修理，接收架底部焊接8mm厚钢板。

⑥洞门凿除时，将洞门周边的钢筋及混凝土清除干净。

⑦盾构机到达期间工序繁多，施工时避免不同工序之间产生相互干涉。

⑧高空作业，作业人员应佩戴安全带，做好安全防护措施。

⑨盾构到达前，认真检查导轨、接收架等加固情况及盾构刀盘底部与接收小车高差等情况。确认无误后将盾构机推上接收架。推进过程中密切关注接收架加固支撑情况，出现变形异常情况，及时停止推进。

4 盾构机平移作业

4.1平移施工工序

盾构机到达-钢板铺设、连接加固-接收架安装、固定-盾构机上接收架-主机与后配套分离-安装支撑、加固盾构机-盾构机平移（后配套台车拉回始发井-后配套台车出井）-盾构机主机解体-盾構机主机吊出-盾构机接收、平移及吊装完成。

4.2 平移准备工作

准备工作：与车站施工单位进行场地移交协调。

①安排人员对接收井污水进行24小时抽排；

②底板浇注混凝土垫层，底板距离隧道中心线为3510mm。

4.2.1 钢板铺设

①清理平整盾构机平移场地，铺设钢板。

②钢板锚固必须牢固，接缝焊接打磨平整，钢板涂抹黄油减少移动托架和钢板之间的摩擦力。

4.2.2 盾构机平移步骤

①盾构机顶推上托架。

②将盾构机与托架固定。

③断开主机和后配套的连接，拆除螺旋输送机，安装顶推千斤顶。

④开启千斤顶将盾构机方向位置调整使盾体前移过程中避开接收井与车站东侧拐角处吊脚墙的位置。

⑤调整盾体方向，使盾体以位置3的方向从两根中立柱中间穿过，抵达车站端头斜撑中间区域。

⑥穿过两个中立柱到达斜撑中间区域后调整盾体方向使之垂直端头，并后退到吊装区域。

4.2.3 平移工艺

①盾构旋转，液压千斤顶摆放在接收架两侧，焊接支座采用20mm钢板制作而成，满焊，并加筋板。

液压千斤顶的摆放位置，考虑盾体重心位置，液压千斤顶两侧各焊接挡块2个，用于固定液压千斤顶，防止油缸侧向打滑。

每次旋转不超过10度第一次应进行试顶，人员撤离到安全区域，一旦接收架发生转动，应立即停止继续加压，并由技术负责人对接收架的焊缝及地基钢板，顶块的焊缝等外观进行检查，查看是否有焊缝开裂、构件变形等情况。检查无异常方可继续旋转，每次油缸推进的距离不超过10cm，每次推进10cm后都要检查关键部位的质量情况，确认安全继续施工。

②盾构平移，液压千斤顶摆放在接收架同侧，向同一方向顶，焊接支座同样采用20mm钢板制作而成，满焊，并加筋板。

液压千斤顶在推进过程中，严格控制推进速度，及时进行纠偏，防止接收架偏移，液压站操作人员与监视人员配合。

4.3 盾构机平移安全保证措施

①清理钢板上的杂物，钢板焊接处打磨平整。

②接收架连接螺栓位置增加U型钢板焊接。

③工作前对施工人员进行技术交底和安全教育。

④平移过程中两个油缸操作同步，防止倾斜，影响平移安全。

⑤千斤顶向前顶进时，由专人指挥，千斤顶在推进过程中，严格控制推进速度。

⑥平移过程中，派专人观察顶推基座是否发生变形。若发现异常，立即停止顶进，加固后再向前顶进。

5 盾构拆机吊装

5.1 吊装工序

盾尾出井-螺旋输送机拆机吊装-管片拼装机拆除-刀盘拆除吊装-中盾出井翻身-前盾出井翻身-连接桥后配套台车拉回天河公园站始发井。

5.2 连续墙承载力测试

盾构机吊装前联系设计按最重件对连续墙和支撑梁进行受力验算，邀请专家进行方案论证，判断吊装方案是否可行。盾构机拆卸时，260吨履带吊单边履带站于冠梁上，通过斜撑传递到侧方。在履带吊组装过程中，监测连续墙的变形和位移。履带吊260吨的自重下，观察连续墙能否有足够的承载力。如果连续墙没有变化，再进行下一步吊装。当履带吊的配重端缓慢的由离连续墙远端的履带慢慢朝连续墙旋转，在旋转的过程中，连续墙的上的作用力会越来越增加，监测连续墙是否变化。连续墙还没有变化，履带吊可以起吊32吨的盾尾监测连续墙的承载力，连续墙仍然没有变化，盾尾起吊出井。

5.3 监测结果

在冠梁上方布置两个监测点，位于履带吊两侧，对第2层的斜钢支撑进行了轴力监测，根据监测小组对盾构吊装过程中连续墙的监测（包括对连续墙的位移监测、盾构井内的第2层钢支撑轴力监测）情况，确认盾构机吊装过程车站维护结构安全可控，具体监测数据如下：

①连续墙位移及沉降监测

②斜支撑轴力监测

员村站钢支撑轴力荷载汇总表

6 施工总结

根据以上监测数据分析，在本次盾构机吊装过程中，履带吊对连续墙和斜支撑受力影响较小，说明连续墙在承受盾构机吊出时的荷载是安全的，基坑是安全的。

综上所述，在此基坑和此种连续墙加钢支撑围护体系条件下，加强吊装作业时对基坑的监测和变形分析，盾构机吊出是安全的[1]。

【参考文献】

【1】竺维彬，张志良，林志远，等.广州地铁土建工程工法应用与创新[M].北京：人民交通出版社，2014.