地下空间盾构机主机台阶式降落施工技术研究

傅存海，王海智，李林，蒋忠全

（1.中铁广州工程局集团城轨工程有限公司，广东 广州 511458；2.中铁隧道局集团公司，北京 100000）

1 工程概况

1.1 线路概况

深圳市城市轨道交通14号线工程线路全长约50.34km，共设站17座、停车场1座、车辆段1座、主变电所4座（新建2座、改造1座、预留1座）。其中土建一工区包括：福田站～岗厦北枢纽（盾构）；停车场出入线（盾构）；岗厦北枢纽～黄木岗站区间（盾构）；黄木岗站（盖挖）；黄木岗站～清水河站区间（盾构）；清水河站（明挖）；清水河两端17号线区间同步工程；清水河站～布吉站区间（盾构）。

1.2 隧道设计概况

由于总体工期安排，车站、明挖区间及中间风井施工优先安排盾构始发、接收井、暗挖竖井的施工，满足盾构始发、接收及暗挖隧道施工需求，因此车站与区间同时施工而制约，造成盾构机在进、出洞时，会面临许多施工难题；深圳地铁14号线土建一工区出入线、岗～黄区间，2条区间线路之间最大高差为1.71m，盾构机落降到达底板的最大距离为2.301m。

图1 车站盾构出洞横断面图

2 盾构机出洞方法设计

3台盾构机接收出洞都在岗厦北东段，岗厦北站东端头为地下3层框架结构。2台Φ6980用于岗～黄区间、1台Φ6480用于出入线区间，由于盾构机出洞时，车站主体基本完成。盾构机在岗夏北枢纽出洞端头墙沿掘进方向12m位置有一道中板下翻梁；盾构机需要通过下翻梁后到达吊装孔（12m*5m）。接收端底板及右线接收范围侧墙、中板施工完成后，还需要割除4根格构柱，提供盾构接收场地。

岗～黄区间接收端隧道底部距底板约2.24m，因此盾构机步行架不能设计过高，否则盾构机上架后重心过高，总重会增加；平移、步进安全风险将会加大，同时盾构机步进时，需避开结构中下翻梁。因此只能采用常规的步进架，同时需抬高1.74m，待盾构机主体上步行架后，通过下降油缸将步行架下降至下沉段底板，沿掘进方向前移9.3m，到达吊出位置，到达吊出位置，放能吊出。

出入线左线接收先把步行架垫高约1.751m，等盾构完全上步行架后，下降至下沉段底板，然后向南侧移动约10m（岗黄区间左线下沉段垫至与出入线左线一样平），再次下降至底板，然后向前移动约3.8m；再平移然后吊出，车架后退至始发井吊出。

岗黄左线接收先把步行架垫高1.1m，等盾构完全上步行架后，下降至下沉段底板，然后向前移动约3.8m；然后平移在吊出，车架后退至始发井口吊出。

岗～黄右线因纵隔墙影响盾构平移，因此先不施工纵隔墙，接收先把步行架垫高约1.1m，等盾构完全上步行架后，下降至下沉段底板，然后向北侧移动约9.5m；在向前平移约3.8m，然后平移再吊出，车架后退至始发井口吊出。

3 盾构机台阶式下降设计

图2 盾构出洞、下降后设计方案图

在盾构机出洞接受的步进架下方平铺￠609钢支撑用来抬高步进架，使步进架的中心线与盾构机的中心线齐平。根据隧道底部距底板距离的不同进行配置，选着钢支撑节长0.5m、1m两种，用工字钢进行微调。

盾构机两边设计用于降落的大行程的油缸，使盾构机顺利、平稳的下降，由于盾构机主机总重600T以及空间尺寸的限制，油缸安装位置不能超出盾构机的最大直径尺寸位置。盾构机下降油缸行程设计：

（1）行程L：大于1.5m，盾构机可以一次下降到位。但是油缸零行程的基础尺寸的关系，盾构机下面安装空间尺寸不足，无法采用。

（2）行程L：0.5m＜L＞1m，盾构机需要分多次下降才能到位，工作效率不高，避免采用。

（3）行程L：1m＜L＞1.5m，盾构机分2次下降才能到位，满足工作状况需求，工作效率高，采用。

因此下降油缸行程为1.1m最佳，决定盾构机必须采用分台阶下降的施工方法。设计液压系统中，充分考虑油管爆裂、油缸瞬间失压状态下的状况发生，采用双油路控制，防止盾构机突降事故，降低安全风险。

4 盾构机下降施工流程

盾构机下降施工流程见图3。

5 施工准备

（1）平整盾构机到达区域，平铺厚度20mm钢板，钢板之间接缝进行断续焊接连为一体，钢板面涂抹黄油。

（2）钢支撑检查：安装前对其进行彻底检查，特别是法兰盘面，一定要平整，如出现凹凸不平，一定修整好。钢支撑中心位置焊接￠12钢筋U型拉钩。

（3）第一层钢支撑安装完成，安装时拉钩朝卷扬机方向，采用水平尺进行调平，并用工20工钢三脚支撑的方式分别焊接固定步进架区域四周、过渡段区域四周。

（4）在第二层钢支撑，同样安装时拉钩朝卷扬机方向，采用水平尺进行调平。

（5）同样用工20工字钢三角支撑形式，分别焊接固定步进架区域、过渡段区域四周。

（6）安装步进架、过渡段中心线一定与盾构机中心线重合。用垫铺工字钢来对步进架水平高度进行调整。用钢支撑作为大斜支撑对步进架端头进行加固，防止步进架滑动。

（7）盾构机出洞，空推缓慢上架。前后做好观察，如过渡段+步进架+钢支撑再盾构缓慢滑动时，发现异常及时停推，待处理加固完成后再进行。

（8）盾构机到达步进架上后，将盾尾后面所有设备及管路进行分离。

（9）将盾构机主机与步进架连接为一个整体。可以用手拉葫芦，也可以采用钢板焊接上。防止盾构机下降时，步进架整体脱落。

（10）在盾构机上焊接下降油缸的连接座。焊接三角形的连接座一定要牢固，多层鱼鳞堆焊，严禁虚焊。

（11）安装下降油缸及连接座和液压系统。根据下降油缸的零行程长度，下降油缸支座下垫放长度0.5m的￠609钢支撑。

图3 盾构机下降流程

（12）检查液压系统，多根下降油缸油管的进出方向一定要同步，油管安装方便操作，易于观察，能及时发现油管漏油等突发事件。安装完成后，进行1次全面的验收，预演1个人指挥，多人协作的全过程。

（13）将过渡段与步进架连接螺栓拆开进行分离，并拆除过渡段以及过渡段的钢支撑。

（14）安装卷扬机。

6 盾构机下降

（1）拆除第二层钢支撑四周的用于固定的工钢以及步进架上前端用于固定的大斜钢支撑。

（2）确认四周无障碍物，方可启动液压站。由1个指挥员统一发出指令，操作人员操作，四周旁站观察人员注意观察盾构的上升过程是否平稳。如出现异常情况，及时给指挥员反馈信息，马上停止上升盾构机。每次盾构机上升、下降都先进行1次微量动作，确定无异常再继续。

图4 盾构机降落中

（3）盾构机+步进架与第一层钢支撑完全分离及停止提升。

（4）检查液压系统是否有漏油现象。锁住操作阀，禁停观察油缸是否回缩现象。液压站不能停止工作，时刻保持电机运行。

（5）确定安全后，采用长勾的方式，勾住第二层钢支撑，由卷扬机进行牵引，从外向内逐个、逐层进行拆除。拆除过程中，一定要平稳缓慢，严禁“硬拉死拽”如出现钢支撑发卡现象及时处理，特别注意是否与油管发生干涉与摩擦。

（6）拆除完成后，确定盾构机+步进架下无障碍物后，缓慢回收下降油缸。

（7）盾构机+步进架降落至第一层上，完成第一次降落。

（8）检查第一层钢支撑稳定情况，以及全部液压系统，发现问题及时处理。

（9）检查下降油缸与盾构机之间三角形连接块的焊缝，如出现裂纹进行补焊。

（10）拆除第二层钢支撑与拆除第一层完全相同。

（11）盾构机+步进架降落至底板。再进行盾构机的步进、平移、方向旋转调整。

7 结语

本施工方法解决了地下空间无法使用大型吊装设备的前提下，盾构机主机降落的施工难题，其特点在于无须使用大型吊车，同时步进架、钢支撑可以重复使用，可以大大降低成本，安全风险少，可靠性强，具有很高的推广价值。