复杂环境下的盾构机平移下沉转体吊出技术应用*

中铁五局集团有限公司，湖南 长沙 410000

目前，在地铁盾构施工中，盾构机过站常常是影响施工安全和进度的重要环节之一[1-4]。选择吊出过站、空推过站或“先隧后站”的方案需根据车站环境条件选择。由于“先隧后站”的方案对工期影响较大，目前已较少采用；换乘车站内净空受限，往往不具备空推过站的条件[5-7]，只能采用吊拆过站的方法。盾构机在站内的平移技术目前已经非常成熟，而盾构下沉以及转体等技术尚不成熟。超大自重的盾构机下沉操作难度极大，极易出现倾覆的危险，转体操作对盾构机整体结构性能的影响尚不明确[8]。因此，高效安全的盾构机站内下沉、转体技术对缩短盾构机的过站时间，节约施工成本都具有非常重要的意义。文章以长沙地铁5号线大塘站至板塘冲站区间盾构机出站、平移、下沉、转体、吊拆为例，介绍了复杂条件下盾构机转体吊拆的技术，旨在为此类情况下的盾构机回收提供借鉴。

1 工程概况及难点

长沙地铁5号线大塘站至板塘冲站区间隧道采用盾构法施工，盾构机由大塘站始发，从板塘冲站接收。板塘冲站位于万家丽路与湘府路交叉路口东北角，由于施工场地距西侧万家丽高架桥桩仅8.7m，距南侧湘府路快改高架桥桩仅7.4m，因此车站设计方案中只能在右线10单元预留结束井吊装孔，如图1所示。

图1 板塘站预留吊装孔位置

同时，板塘冲站为换乘站，换乘段楼梯结构处中板下沉致使净空受限，盾构机不能空推过站，只能在右线10单元（该站施工共划分为12个单元）预留结束井吊拆。左线区间盾构机型号为CTE6250H-0945，盾构机整长约8.8m，总重量约335t。左线盾构接收后需进行横向平移，纵向平移、下沉、转体操作，从而使盾构机到达右线预留吊装井。如此重量下作业难度极大，保证盾构机在下沉和转体过程中的平衡，并减小转体对盾构机结构的影响是该项目的难点。

2 吊拆方案

2.1 施工流程

区间隧道贯通后盾构机前端缺失了地层支撑，应先设置一个接收托架，为盾构机前端提供支撑。根据站内环境，拟定的盾构机吊拆施工流程如下：接收托架安装→盾构机与台车分离→盾构机与接收托架连接→盾构机与托架整体横向平移→液压泵站与盾构机油缸连接→盾构机行进轨道铺设→盾体竖向平移（轨道平移）→盾体10单元下沉（叠加式防倾覆牛腿施工工艺）→盾构转体→盾构机站内移动到位后解体吊出，如图2所示。

2.2 盾体出洞及平移

首先需在站内设置接收托架接收盾构机，后续管片安装及背后注浆继续进行。待盾尾完全出洞后收缩铰接并固定盾尾，拆开连接桥与拼装机连接装置及连接处的各种管线，焊接盾构机与接受托架，如图3所示。

图3 盾构机与托架连接

台车与盾构机分离后，盾构机无外接动力，采用液压泵站接入盾构机油缸，为盾构机提供过站动力。将反力支撑固定在钢轨上，反力支撑座安装完成后，用现有的工字钢撑杆支撑在反力支撑和底部油缸上，利用盾构机的底部油缸伸长产生动力。油缸伸长至极限后将反力支撑前移，如此循环，直至盾体平移至10单元下沉段。

2.3 盾体下沉

在左线下沉段底板提前横向布设8道40型钢支撑，在型钢支撑上部纵向布设4道43钢轨，用于盾体及托架从标准段整体平移至下沉段。在盾体两侧对称布置3组液压千斤顶推码及3组叠加式防倾覆牛腿[9]。防倾覆牛腿采用40#工字钢双拼焊接而成，主要为防止盾体下沉过程中千斤顶油缸回缩行程不一或不同步导致盾体出现倾斜；千斤顶推码是由4cm钢板焊接而成，前盾、中盾及盾尾铰接靠中盾位置分别设置3组，如图4所示。

图4 盾体及托架整体下沉俯视图

进行下沉作业时，首先应顶升千斤顶6cm，然后抽出托架下部的一层43轨，然后回落千斤顶。落梁速度控制在5mm/min，并实时检查同步情况。盾体下沉过程中，确保每组油缸回缩同步为关键点。在刀盘及盾尾两侧对称布置4个竖向位移监测点位，测量人员全程旁站监控，做到油缸位移及仪器监测双重把控。托架稳固后，抽取一层托码，降低千斤顶的高程，然后顶升千斤顶，抽取底部钢轨及型钢，回油下落盾体，直至托架落至下沉段底板。盾体下沉剖面示意图如图5所示。

图5 盾体及托架整体下沉剖面图

采用方形托码叠加而成的防倾覆牛腿支撑，不仅能有效保障盾体下沉的施工安全，同时此道工序作业仅需2～3h即可全部完成，大幅度缩短了工序时间、提高了施工效率。

2.4 盾体横向转体及吊拆

盾体下沉完成后，将盾体横向转体及托架以东北角为旋转固定点，在刀盘及前盾位置设置千斤顶推动盾体及支架逆时针转动，将盾构机转动至吊装天窗位置，如图6所示。然后分解吊出刀盘、前盾以及前端托架。再次进行盾体及托架的顺时针旋转平移，依次吊拆盾尾、拼装机、中盾以及后端托架。

图6 盾体转体平移作业示意图

2.5 对比

两个吊装方式对比分析如表1所示，可知采用板塘冲站盾构转体吊出过站的方式明显优于站内过站的方式，显著节约了施工工期和成本。

表1 板塘冲站盾构机站内过站及转体吊出过站对比分析

3 结束语

通过采用液压千斤顶平移转体及叠加式防倾覆牛腿盾体下沉施工工艺，有效地克服了井下及地面复杂的施工条件，最大限度地减少了对地面交通及周边环境的不利影响，施工工艺简便，极大降低了安全风险，不仅加快了施工进度，还节约了施工成本，产生了良好的经济效益，相比于其他施工方案有较为明显的技术优势。