盾构法施工电瓶机车自动接车装置创新技术研究与应用

朱小海

摘  要：盾构法施工是一项具有世界先进水平的地下隧道施工技术，其具有施工速度快、衬砌质量高、环境影响小等优点。在盾构施工中，传统市政工程采用盾构法施工常采用的电瓶机车接车方式为采用厂家配置销子和拉杆接车装置，而这种电瓶机车接车过程中存在时间长、安全风险大的问题。如何打破常规，提高盾构在小空间范围之内过站的安全性、高效性、实用性和普遍性，保证接车过程安全和快捷的完成在盾构隧道施工中具有重大意义。

关键词：盾构法  电瓶机车  接车装置  创新  技术应用

中图分类号：TU713           文献标识码：A            文章编号：1674-098X（2021）04（c）-0018-03

Research and Application of Innovative Technology of Automatic Receiving Device for Battery Locomotive in Shield Construction

ZHU Xiaohai

（China Railway Engineering Services Co.， Ltd.， Chengdu， Sichuan Province， 610083  China）

Abstract： Shield construction is an underground tunnel construction technology with the world's advanced level， and tunnel excavation by shield method has the advantages of fast construction speed， high lining quality and small environmental impact.In the shield construction， the traditional municipal engineering using the shield method construction often used battery locomotive pick-up method for the use of manufacturers to configure pins and lever pick-up devices， and this battery locomotive pick-up process there is a long time， safety risks.How to break the routine， improve the safety， efficiency， practicality and universality of the shield crossing station in the small space range， and ensure the safe and fast completion of the pick-up process is of great significance in the construction of the shield tunnel.

Key Words： Shield method; Battery locomotives; Pick-up device; Innovation; Technology applications

盾构施工技术属于较为先进的隧道挖掘技术，与传统地铁隧道施工技术相比，盾构施工技术在施工过程中对施工地点周边环境影响很小，非常适合建筑密集、人群活动频繁的城市环境施工。在采用盾构机进行地铁隧道施工时，施工活动位于地面以下，施工过程中产生的噪音非常微弱，对周围土层的振动也小，对地面活动，特别是交通运输和周边环境影响微弱。

在盾构施工中，电瓶机车主要用于隧道长距离运输牵引，由铅酸蓄电池或锂电池供电，在通常技术中电瓶机车出洞后采用的接车方式需要工作人员进入地沟作业，如此工作方式大大降低了工作效率，可能會因为工作人员接车不及时，机车启动导致安全事故的发生。因此非常有必要对传统技术中电瓶机车的接车方式加以改进，笔者论述了合肥地铁四号线盾构掘进施工对电瓶机车接车技术创新和改进，提高了施工安全和施工工效的成功应用案例，可为类似盾构法施工提供参考。

1  工程概况

合肥市轨道交通4号线西端起于鸡鸣山路站，向东行而后向北直至线路终点东方大道站。线路全长41.37km，共设31座车站，均为地下站，其中换乘站11座。

合肥市轨道交通4号线4标段的工程范围是呈坎路站、大强路站、花山路站、伊宁路站、巢湖路站。呈坎路站～大强路站～花山路站～伊宁路站～巢湖路站区间土建工程、临时性工程及其他工作，包括5站4区间，区间双线总长度约8km。其中伊宁路站～巢湖路站区间线路由伊宁路站出发向北下穿地块后，以一组半径400m的平面曲线转到当涂路后，沿当涂路敷设到达巢湖路站[1-2]。区间线路中心线间距为15.0～17.0m，覆土厚度约10.8～16.04m，最大坡度为23.73‰，工程所处位置见图1。

2  盾构机掘进施工中电瓶机车接车存在的施工风险分析

在盾构施工中，电瓶机车主要用于隧道长距离运输牵引，由铅酸蓄电池或锂电池供电，通过走行减速器驱动机车轮对运行，从而带动渣土车、管片车和砂浆车运行。盾构机掘进作业时，渣土车装渣土、砂浆车转运砂浆、管片车卸载管片可同时进行，有利于提高时间利用率，一环掘进完成后，电瓶机车牵引满载的渣土车和空载的砂浆车、平板车出洞[3]。

在通常技术中电瓶机车出洞后采用的接车方式需要工作人员进入地沟作业，然后将插入渣斗车车端连接装置和砂浆车车端连接装置上的销杆取出，才能取下车钩，并且在工作人员离开地沟后才算完成电瓶机车接车，如此工作方式大大降低了工作效率，由于需要工作人员进入地沟作业，可能会因为工作人员接车不及时，机车启动，导致安全事故的发生。传统机车接车主要存在以下问题：（1）电瓶车接车工序对盾构施工进度有直接关系，接车时间长，影响施工工序;（2）传统电瓶车接车方式操作繁琐，工作效率低;（3）工作人员需进入地沟作业，安全隐患较大[4-5]。

3  机车接车方式技术创新及改进应用

3.1 盾构掘进传统电瓶车接车耗时统计分析

在合肥市轨道交通4号线4标段盾构掘进中，自正常掘进开始后，安排专人对电瓶车接车耗时进行了跟踪记录，并将记录到的数据进行了统计、归纳和分析（见图2），电瓶车接车平均耗时为6.24min，经过整理分析得出，接车耗时超过5min的频率超过95%，电瓶车接车耗时过长、安全隐患大。

3.2 电瓶机车接车方式技术创新及改进

3.2.1 加焊工作平台

工作平台为长方形钢板，安装在砂浆车车端连接装置旁，将工作平台与砂浆车车端连接装置焊接在一起，在砂浆车车端连接装置和工作平台的底部通过焊接加装一根钢板，保证了工作平台的稳定性，接车人员接车可直接在工作平台上操作[6]。

3.2.2 电瓶机车自动接车装置

电瓶机车自动接车装置包括支座、支架、挂钩、气缸、固定支座以及工作平台，支座焊接在渣斗车车端连接装置上，其支座两侧的钢板采用三角筋板支撑，并在支座的上方焊接一根直径为25mm的钢筋，用于防止挂钩翻转角度过大;支座类似于H型槽钢结构或直接通过两块钢板焊接到渣斗车车端连接装置，且支座两侧的钢板内侧面之间的距离大于挂钩的宽度。

3.2.3 支架焊接在渣斗车车端连接装置

支架焊接在渣斗车车端连接装置上并位于支座旁，其支架上固定有气管，支架上方安装有气动阀，气管一端与电瓶机车的空压机连接。挂钩为加工成型的4㎝厚钢板，与支座采用销杆连接。气缸末端和渣斗车车端连接装置采用销钉连接，气缸活塞杆的外端部和挂钩底部采用销钉连接。

3.2.4 固定支座

固定支座采用2块2cm厚的钢板，焊接在砂浆车车端连接装置上，且两块钢板内侧面之间安装宽度大于挂钩的宽度，并且在两个钢板的上方开有一对直径为28mm的圆形通孔，便于插入钢筋，防止挂钩在运输过程中脱落，见图3。

4  应用效果与验证

对电瓶车接车时间进行统计和检验：现场检验30次电瓶车接车时间，并对数据进行整合分析，统计见图4、图5。

通过电瓶机车接车方式创新和改进后，电瓶车接车过程极大简化，只需要拔出销杆，打开支架上的气动阀，便能快速完成电瓶机车接车，并且在砂浆车车端连接装置旁安装有工作平台，可直接站到工作平台进行作业，因此保证了接车时人员的安全性并节约工序时间。电瓶车接车耗时大幅缩短，且工人无须进入地沟，保障了施工安全。

5  结语

在合肥市轨道交通4号线4标段盾构掘进过程中，电瓶机车接车方式创新和改进成功应用，分析出了影响电瓶机车接车安全、速度的原因，并针对该症结展开要因确认，制定相应的对策并实施，取得了良好的效果，目前已经推广使用和应用。让电瓶机车接车工序得到改善，使盾构施工各个工序更好、更快、更安全。

地铁隧道工程项目是典型的高风险大型复杂项目，施工安全风险事故多发且引发因素众多。为提高土压平衡盾构施工过程中的风险管控力度，要不断地对土压平衡盾构施工过程中的安全风险管控需求进行总结和创新应用，强调“强化意识、加强研判、控制过程、突出应急”的思想理念，确保工程施工安全，更好地实现经济效益和社会效益。

参考文献

[1] 江玉生，孙正阳，杨志勇.土压平衡盾构施工风险监控系统及参数预警研究[J].隧道建设，2019，39（7）：

1083-1089.

[2] 王焰.城际铁路大直径泥水盾构施工风险及对策——以佛莞城际铁路狮子洋隧道工程为例[J].隧道建设，2019，39（6）：983-988.

[3] 李解，王建平，許娜，等.基于文本挖掘的地铁施工安全风险事故致险因素分析[J].隧道建设，2017，37（2）：160-166.

[4] 伍帆.渝利铁路隧道工程安全风险控制研究与应用[J].隧道建设，2016，35（7）：658-664.

[5] 宣杰.盾构施工对地表沉降影响及预测[D].合肥：合肥工业大学，2020.

[6] 闫正罡.地铁隧道盾构法施工地表沉降研究[D].合肥：安徽理工大学，2020.