地铁隧道内盾构机拆解难点及技术应用

肖鹏飞

（中铁十九局集团轨道交通工程有限公司，北京 101300）

0 引言

由于城市周围环境比较复杂，盾构接收井位置受到限制，因而利用盾构机洞内弃壳拆解的方式可以有效提升施工安全系数。与此同时，在良好地层标段，配合矿山法段，可接收盾构机，使得施工工期大大减少，提升了工程质量。

1 工程概况

某市地铁2号线施工标段采用2台复合式土压平衡盾构机施工。盾构机分别从仙湖路站东侧左右线始发，在莲塘站接收转场，从仙湖路车站的另外一端二次始发完成与仙湖路站到莲塘口岸站矿山法区间连接的掘进任务及洞内拆机任务。盾构区间长436 m，施工段尾端与矿山法隧道相连。该区间段地质环境相对复杂，且地下水多为孔隙水和基岩裂隙水，对钢筋混凝土结构及钢筋有一定的腐蚀作用。地层多为中、微风化石英砂，局部有断层、强风化岩等。

2 洞内拆解重难点

（1）工程施工工期短，任务量较大，且盾构区间较长，拆机工程量大且施展空间较小，工作效率低。在施工中大型拆除辅助设备无法使用。因而工程中大型部件全部依靠倒链、吊索、液压机具，采用手动人工拆卸的方式进行拆卸。

（2）拆机过程中会出现很多问题，主要集中在运输与装卸，需要安排专人进行协调安排，运输任务繁忙，运输量大，加之轨道单线运行效率低，电瓶车运力不足，途中出现故障难以排除，垂直运输紧张。

（3）施工中，工作面用火的地方多，增大了现场消防控制的难度。

3 盾构机洞内解体弃壳拆卸方案

（1）手拉葫芦可以解决盾构机在洞内解体拆卸问题，盾构机各部件拆除一定要限制大单体最大重量，减少局部承载大吨位吊点[1]。洞内拆卸空间小，手拉葫芦起吊重量有限，对盾尾、中盾体、前盾体内等部件需要采用气割分块解体拆除。而且盾壳及起吊点要进行注浆加固保证起吊重量。

（2）拆卸工序要先断开各路管线、拆除各部件连接。总体遵循先易后难，先小后大，由后往前、由上而下、由内而外的顺序[2]。

（3）按照管理人员的安排，变频柜和控制柜的台车、后张出台、连接桥、螺旋机、拼装机等可以和刀盘拆解交叉进行，最后拆除刀盘和与刀盘旋转设备。

（4）对大型部件洞内分解时，不能马虎大意，大部吊点选在前、中盾壳外层容易导致其变形，合理选择吊点不能蛮干，而且吊耳焊接时对焊工要求较高，吊点选择在管片螺栓上这对其也是一考验，要选用有吊装经验的人进行操作。

（5）安排专门的安全员进行施工区域巡查，确保消防安全，尤其是对需要动用明火的地方，要做到万无一失[3]。现场管理人员要用科学的方法合理安排工序，科学管理，发挥自己的主观能动性以提高工作效率。

4 洞内拆解前准备工作

4.1 注浆加固

准备注浆需要的机械和材料，并运至盾构尾端，盾构机停止后，立即组织开始注浆。具体工序如下：

（1）为了防止盾壳外注浆时，化学浆液流失过多，在倒数第3环和盾尾刷位置，施做止浆环。为了便于观察周围土体的出水量和注浆时的浆液流出情况，在盾构机土仓内的土体在停止后，需要排出部分土体，保持一个1 m左右的空间。

（2）盾构机前端与初支间的缝隙有大量浆液流出时，要停止注浆。止浆环施工完毕后，需要盾构机前端的径向注浆孔，从盾构机的底部向上的顺序，进行化学浆液的注射施工，浆液的凝固时间按照地层的含水率来确定，控制在5 s左右，通过观察土仓内的浆液流出量来确定注浆量。上述工序完成后，通过盾构机把土仓内的淤泥及浆液排出，并运至地面。

4.2 其他准备工作

岩与土体必须结为一体，最后20环管片用槽钢拉近，并对纵、环向螺栓的复紧，以及最后30环内管片注浆填充。满足吊装15 t的能力，要对盾构机最后6环管片吊装孔进行加强处理，管片需提前特殊定制，拼装完后上端管片吊装，焊接牛腿固定于盾尾或者与洞门封板处，防止推进油缸回缩后管片纵向移动。对盾体外层拟安装吊耳区域的盾壳厚度进行超声波扫描检测或开孔实测，对厚度值进行分析，盾壳厚度必须＞40 mm。

5 盾构机洞内解体弃壳拆卸施工技术

5.1 刀盘拆解

5.1.1 刀盘分块

刀盘洞内分解位置，刀盘的6个牛腿连接面保留在块1和块2；块1与块2之间由定位销和连接螺栓加焊接连接。刀盘跟牛腿之间的连接要保护好，保证刀盘分拆后重新组装时没有问题。根据实地情况，可拆分为块3至块8，用拉马定位。拆卸后配套台车的同时可进行前部刀盘拆除工作，可以有效缩短拆机工期。施工前期，要科学规划，预留出工作位置。

5.1.2 刀盘拆解

刀盘拆分后最大重量约为10 t，刀盘总重量55 t（含刀具）。按照重量均衡、便于恢复的原则进行分块。拆解过程中应根据刀盘结构，保证对切割后刀盘的后期恢复，在不切割刀箱的基础上，进行分割。分割过程中不能用氧气乙炔切割，注意焊口深度焊缝宽度，分清主副件连接焊缝。

拆解体堆放到矿山法隧道内存放。拆解部件放置在预先铺好轨道的矿山法开挖的隧道内，通过转动刀盘至6点钟位置顺时针切割刀盘，切割下来的块体通过固定在刀盘上的手拉葫芦吊住块体。

5.2 刀盘拆解后其他部件的拆解

刀盘拆解时按照盾构机常规拆机顺序拆解。7#台车→6#台车→5#台车→4#台车→3#台车→2#台车→1#台车连接桥→后张出台→刀盘（与后配套台车同时进行）→螺旋机→管片拼装机→H型梁→盾体内各部件→人闸→铰接油缸推进油缸（撑靴断电前利用拼装机拆除）→主驱动总成的顺序，逐一拆除。包括7节台车、连接桥、后张出台、螺旋机、管片拼装机、H形梁、盾体内部件、人闸的拆解。

5.3 主驱动拆解

主驱动减速机及马达拆除后净重约48 t，其是盾构机的心脏，里面有轴承、齿圈、主驱动密封、带动刀盘的回转体，在整体拆卸当中极其重要（图1）。详细的拆解流程为：

（1）选好吊点挂上倒链葫芦，把全部马达、减速机拆除准备吊装。

（2）焊接吊耳不要有夹渣气泡。焊接吊耳10个，驱动外壳上焊6个吊耳、前盾体焊2个吊耳、中盾体焊2个吊耳。

（3）把倒链葫芦挂好拉到满弦为止。

（4）在驱动体底部两侧焊好滑道，底座架设钢轨。

图1 主驱动实物

（5）在不破坏驱动整体前提下，了解焊接结构钢板厚度选择割枪、割把大小。

（6）顺序自下而上，一次性割透筋板主驱动连接壳体。切割顺序为12点钟位置扇形区域→6点钟位置扇形区域→10点钟位置扇形区域→3点钟位置扇形区域。

（7）在盾体内侧驱动分3点放50 t千斤顶，3点匀速推拉到能把驱动平吊为止，翻身放平板车运出（图2）。

6 结束语

依据实例土压平衡盾构机洞内拆解接收技术，以及注浆加固等措施可有效控制盾构弃壳接收能够有效的保证盾构机接收过程的安全性，以及有效地避免盾构机接收过程中产生的各种问题。盾构洞内解体技术与矿山法隧道的无重叠对接，克服了仙湖站无盾构吊出井的困难。节约了吊出井及端头加固等困难，有效的降低了施工成本。

图2 主驱动吊点安装位置