西安地鐵盾構(gòu)過礦山法段施工技術(shù)探究

李永江

（中鐵十八局集團(tuán)第三工程有限公司，河北 涿州 070350）

盾構(gòu)機(jī)通過空間狹小的礦山法施工區(qū)段，不能使用大型機(jī)械輔助，這是盾構(gòu)施工中經(jīng)常遇到的問題。因此，如何快速通過施工區(qū)段是盾構(gòu)安全、高效施工的重要環(huán)節(jié)[1]。

西安地鐵五號線TJSG-3 標(biāo)包括一個車站和兩個區(qū)間：阿房宮站、阿房宮站～西窯頭站區(qū)間、西窯頭站～漢城南路站區(qū)間（整個區(qū)間均在昆明路下方）。盾構(gòu)機(jī)從阿房宮站始發(fā)，穿越石橋立交進(jìn)入西窯頭站；盾構(gòu)空推過西窯頭站、二次始發(fā)到達(dá)西漢區(qū)間暗挖段；空推通過西漢區(qū)間暗挖段，再次始發(fā)掘進(jìn)，到達(dá)漢城南路站，盾構(gòu)機(jī)吊出。本項(xiàng)目采用兩臺中國鐵建重工集團(tuán)生產(chǎn)的ZTE6250型土壓平衡盾構(gòu)機(jī)施工。西窯頭站～漢城南路站區(qū)間穿越f3 地裂縫段采用礦山法施工，礦山法段左右線全長550m。因工期緊張，礦山法段較長，故采用夾軌液壓推進(jìn)式盾構(gòu)施工技術(shù)。

夾軌液壓推進(jìn)式是對水平頂推方法的改進(jìn)，即在水平油缸設(shè)備后增設(shè)一套夾軌油缸，通過夾軌器提供推進(jìn)反力，利用油缸收縮時油缸與托架的連接拉力，帶動夾軌油缸和頂推油缸向前推移的盾構(gòu)機(jī)空推通過礦山法段[2]。該方法速度快，推力方向、前進(jìn)長度不變且穩(wěn)定，改變了油缸需要人工搬運(yùn)、增加受力支撐、施焊反力架的笨重且煩瑣工序，避免了支撐受力不均產(chǎn)生崩頂?shù)娘L(fēng)險，同時每班可正常推進(jìn)50m，極大地提高推進(jìn)效率[3]。夾軌液壓推進(jìn)式過礦山法段所需設(shè)備見表1。

表1 所需設(shè)備規(guī)格、數(shù)量及參數(shù)

3.1 施工工藝流程

鋪設(shè)導(dǎo)軌→導(dǎo)軌面涂潤滑油脂放托架→盾體與托架焊接→固定液壓夾軌油缸→油缸與托架連接夾軌油缸卡住鋼軌進(jìn)行頂推→油缸行程達(dá)到→夾軌油缸收回→推進(jìn)油缸與夾軌油缸一起向前移動，進(jìn)入下一循環(huán)[4]。

3.2 施工步驟

3.2.1 鋪設(shè)導(dǎo)軌

（1）盾構(gòu)機(jī)兩側(cè)與托架間施焊焊點(diǎn)（數(shù)量不少于6 個），然后在盾構(gòu)機(jī)兩側(cè)各焊接兩個支撐，支撐上端與下端受力點(diǎn)保持在40cm。支撐要采用強(qiáng)度較高鋼柱，作業(yè)前做好施工驗(yàn)算，確保支撐在盾構(gòu)機(jī)向上頂升過程中足以承受盾體重力[5]。

（2）將4 臺20Ot 油缸置于焊接好的支撐上，將盾構(gòu)機(jī)和托架向上頂升16cm 左右，再將鋼軌鋪設(shè)于托架導(dǎo)軌梁正下方兩側(cè)。為方便安裝夾軌推進(jìn)油缸，鋪軌時預(yù)留鋼軌后端2m 的距離，在鋼軌前端使用連接板連接剩余2 根鋼軌[6]（見圖1、圖2）。

圖1 鋪設(shè)導(dǎo)軌后的盾體

圖2 盾構(gòu)機(jī)托架及油缸

（3）將4 臺20Ot 油缸回落，盾構(gòu)機(jī)置于鋼軌上。回落與頂升過程要緩慢進(jìn)行，保持4 臺20Ot 油缸回油速度和壓力平衡一致，防止發(fā)生盾構(gòu)機(jī)盾體偏移事故。作業(yè)中施工人員要密切關(guān)注盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)，并與盾體、油缸保持一定安全距離，全程使用對講機(jī)指揮。操作人員確認(rèn)收到指揮信號后，方可密切配合進(jìn)行頂升和回落操作[7]。

3.2.2 安裝夾軌推進(jìn)系統(tǒng)

首先，將夾軌油缸從鋼軌后端套入鋼軌，使用連接栓銷將推進(jìn)油缸與托架連接。再將調(diào)試好的液壓泵站置于盾構(gòu)機(jī)尾盾內(nèi)。最后使用液壓油管連接推進(jìn)油缸、夾軌油缸與液壓泵站，連接中注意油缸和液壓泵站的進(jìn)油口、回油口。

3.2.3 頂推

夾軌油缸作用于鋼軌，二者形成的作用力成為推進(jìn)油缸、盾構(gòu)機(jī)的反作用力，推進(jìn)油缸借助反作用力使盾構(gòu)機(jī)前移。在此期間，要保持油缸進(jìn)油口壓力平衡，施工人員在盾構(gòu)機(jī)前、后方密切關(guān)注盾構(gòu)機(jī)的前進(jìn)姿態(tài)有無異常，發(fā)現(xiàn)情況立即停止頂推。

3.2.4 油缸回縮

當(dāng)推進(jìn)行程達(dá)到80cm 后，將推進(jìn)油缸回油，此時夾軌油缸與鋼軌間的作用力逐漸減小直至為零。當(dāng)推進(jìn)油缸開始回縮時，無須人工搬運(yùn)，利用回縮即可完成夾軌油缸向前移動，重復(fù)頂推工序即可繼續(xù)完成頂推工作。

3.2.5 軌道前移

當(dāng)完成第一段12m 鋼軌的頂推行程后，盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入第二段12m 鋼軌。拆除位于盾構(gòu)機(jī)尾盾后第一、二段鋼軌間的連接板，將第一段鋼軌移至盾構(gòu)機(jī)前方再次連接。此時，可繼續(xù)正常頂推盾構(gòu)機(jī)，循環(huán)進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)頂推工序。

3.3 操作要點(diǎn)

（1）盾構(gòu)機(jī)向前推進(jìn)時，盾構(gòu)機(jī)與托架焊接成一體向前移動。但托架與鋼軌全面接觸產(chǎn)生的摩擦力較大，會影響推進(jìn)的速度和效率。因此，推進(jìn)前要在鋼軌軌面上涂抹潤滑油脂，以減少托架與鋼軌的摩擦力，加快推進(jìn)速度[8]。

（2）推進(jìn)中，由于連接板位置處相較正常鋼軌厚度有所增加，而夾軌油缸與鋼軌腹板的空隙很小，會出現(xiàn)夾軌油缸無法通過鋼軌之間連接板的問題。此時，可考慮在推到鋼軌連接處時，要有一定的預(yù)留量，不能將推進(jìn)油缸的行程全部推完。然后將推進(jìn)油缸回油，重新循環(huán)一個推進(jìn)行程，夾軌油缸通過連接板位置后，可繼續(xù)按照推進(jìn)油缸的行程正常推進(jìn)。

（3）連接推進(jìn)油缸與托架的栓銷強(qiáng)度是保證高效推進(jìn)的關(guān)鍵。頂推前計算好栓銷截面受到的剪切力與推進(jìn)油缸產(chǎn)生的作用力，并保證栓銷有足夠強(qiáng)度，避免在推進(jìn)中栓銷突然發(fā)生崩裂。

（4）在礦山法隧道中，可能存在隧道仰拱不平整情況，這樣易使油缸推進(jìn)異常，甚至還會因受力不均導(dǎo)致托架變形，影響推進(jìn)效率。因此，在澆筑混凝土導(dǎo)臺及鋪設(shè)鋼軌時，要盡量使導(dǎo)臺水平、鋼軌平行鋪設(shè)，在前期測量和澆筑混凝土?xí)r為后續(xù)頂推打下良好基礎(chǔ)。

本施工采用夾軌液壓推進(jìn)式技術(shù)，大大減少了工作量，加快了推進(jìn)速度，提高了工作效率，節(jié)約了成本。特別是和以往技術(shù)相比，時間縮短了3 倍以上。該技術(shù)不僅適用于盾構(gòu)機(jī)空推通過隧道，而且在盾構(gòu)機(jī)空推通過車站中同樣適用。本研究為盾構(gòu)機(jī)快速過站提供了一種新方法，具有廣泛推廣的意義。