站內拆除盾構機技術應用

王 亮

（中國鐵建重工集團股份有限公司，湖南 長沙 410000）

隨著我國城市化進程的加快以及城市建設的迅猛發(fā)展，盾構機已經成熟地運用于城市地鐵建設中。正常條件下，盾構機接收后的拆機技術已經非常成熟，特殊條件下，由于地質條件、空間及周邊環(huán)境條件限制，需要對盾構機進行接收后平移拆機、盾構機接收后站內拆機、甚至進入加固區(qū)域后對盾構機進行破壞性拆機。

目前盾構機站內拆機的技術應用尚不廣泛，文章以北京地鐵19號線積水潭站至北太平莊站盾構機拆機為例分析接收車站無正常吊裝條件下盾構拆機解體的最優(yōu)方案，方案設計時以安全高效拆機、降低后期盾構恢復費用為目的進行設計。

1 工程概況

線路南起德勝門西大街與新街口北大街路口處的19號線積水潭站，線路出站后依次上跨內徑3 m電力隧道、下穿M2線積水潭站～西直門站區(qū)間、下穿北二環(huán)積水潭橋、北護城河、轉河，到達北太平莊站。

盾構機到達北太平莊站接收，由于北太平莊站為暗挖車站，不具備盾構機吊裝條件，需對盾構機進行分塊拆機，運輸至始發(fā)站積水潭站進行吊出，如圖1。

圖1 盾構機始發(fā)接收示意圖

2 接收站概況

盾構機在站內在負三層進行接收，接收長度預留12.8 m；負二層底板處預留吊裝孔，凈空尺寸為6.6 m（掘進方向長度）×7.4 m（底板預留寬度）。如圖2所示：

圖2 接收端邊界條件

3 盾構機分塊

根據接收條件，盾構機主機做結構分塊設計，刀盤分為5塊（4邊塊+1中心塊）、前盾分為4塊、中盾分為4塊、尾盾分為4塊。盾構機主機分塊尺寸及分塊重量詳見表1。

表1 主機部分分塊尺寸重量表

4 拆機工裝

針對主機和后配套拆機需求的區(qū)別，分別設計了相應的拆機工裝。

4.1 主機拆機工裝

由于空間限制及起吊高度問題，并根據接收端實際情況，對主機拆機時采用的起吊工裝進行了針對性設計，通過主機拆機工裝獲得拆機空間及吊點。對工裝進行了單件最大受力40 t進行受力分析，如圖3所示，滿足拆機要求。

圖3 主機拆機工裝應力分析圖

4.2 后配套拆機工裝

為保證現(xiàn)場拆機工作安全高效進行，后配套臺車及連接橋分別針對性設計了工裝，如圖4所示。同時利用現(xiàn)場既有資源如電瓶車、龍門吊等。

圖4 拆機工裝示意圖

5 拆機工作

5.1 拆機原則

在保證拆機作業(yè)安全快速的情況下，最大限度的保護盾構機可利用部件。

5.2 準備工作

盾構掘進過程中，請注意拆機前100 m圍巖及水文的變化情況，根據工程地質的變化及現(xiàn)場的實際情況，制定圍巖支護處理方案，需保證盾構機順利接收。

考慮到盾構機站內解體過程中存在大量的割、焊、刨等作業(yè)情況，拆機時需保證隧道內具備相應的照明、通風、通電、防火的需求。所有要求必須滿足隧道安全施工作業(yè)要求。

拆機過程中保留隧道內照明、一次通風、循環(huán)水（消防用）、電力接線（焊機、空壓機用電）。

5.2.1 拆機工具準備

拆機前需準備相應的拆機工具，包含常用工具、專用工具等。同時準備拆機工裝需用的葫蘆，行走小車、千斤頂、吊帶、卸扣、鋼絲繩、焊機、空壓機、運輸電瓶車等。

5.2.2 材料準備

材料準備包含拆機工裝材料、焊絲、方木、抹布、鋸末等。

5.2.3 現(xiàn)場操作人員準備

根據施工進度要求，若現(xiàn)場拆機工作分2班進行，每班配1名現(xiàn)場總負責人，隨工作拆機進行不同階段，配備人員進行相應調整。人員準備包含機械工程師、液壓工程師、電氣工程師、焊工、電工、裝配鉗工等工種。

5.2.4 其他準備

拆機區(qū)域照明、通風、消防等準備工作，同時根據應急預案疏通安全通道，一旦發(fā)生危險情況及可及時處理。

5.3 拆機工作

盾構機順利接收完成洞門封堵工作后進行拆機工作。拆機順序為盾構機管線斷開、后配套拆解（運輸出洞）、螺旋輸送機拆解（運輸出洞）、拼裝機拆解（運輸出洞）、盾尾拆解（運輸出洞）、中盾、人倉拆解（運輸出洞）、主驅動電機（運輸出洞）、刀盤拆解（掘進方向前方存放）、前盾、主驅動拆解（運輸出洞）、刀盤運輸出洞，盾構機拆解完成。

5.3.1 電氣、液壓拆解

盾構機管線斷開屬于正常拆機流程，在此不再贅述。

5.3.2 后配套拆解

后配套拆解從最后一節(jié)臺車開始，首先將臺車連接處斷開，將預制好的后配套拆機工裝放置于管片車或者渣土斗托卡上，電瓶車停至指定區(qū)域，采用4個千斤頂對臺車進行頂升工作，待上升一定高度后將工裝旋轉90°，使工裝置于臺車底部，同時將千斤頂降低，最終臺車落于工裝上，通過電瓶車將臺車運至始發(fā)洞口后吊出，完成一節(jié)臺車的拆解工作。之后采用相同方式對后配套依次進行拆解。

5.3.3 螺旋機拆解

螺旋機拆解利用主機拆機工裝進行，通過工裝上三點及盾體內設置吊點起吊，現(xiàn)將螺旋機受力點作用在工裝上，拆解螺旋機安裝螺旋及銷軸，之后通過手拉葫蘆配合對螺旋機進行拆解工作。將螺旋機緩慢拆出并置于水平狀態(tài)，然后放置于螺旋機運輸工裝上運輸至始發(fā)井吊出。

5.3.4 拼裝機拆解

將尾盾與中盾脫離后，安裝拼裝機運輸工裝，采用主機工裝起吊拼裝機，拆除拼裝機連接螺栓，通過葫蘆緩慢放置于平板車上，通過電瓶車運輸至始發(fā)井后吊出。

5.3.5 尾盾拆解

通過主機拆機工裝對頂塊進行固定后刨除分塊焊縫，刨除后將頂塊緩慢放置于平板車上通過電瓶車運至始發(fā)井口吊出。之后兩個邊塊分別通過主機拆機工裝吊點固定，割除焊縫后通過吊點放置于平板車上，運輸至始發(fā)井口吊出，尾盾底塊直接吊裝放置于平板車上，運輸至始發(fā)井口吊出。

5.3.6 中盾拆解

中盾頂塊通過主機拆機工裝吊點連接后，拆除中盾頂塊連接螺栓，起吊后通過行走小車平移至平板車上方，然后緩慢放置于平板車上，通過電瓶車運輸至始發(fā)井口吊出。兩個邊塊分別安裝邊塊吊耳，依次通過工裝吊點起吊，后橫移至平板車上方放置于平板車上運出，底塊拆解后直接吊裝運出。

5.3.7 刀盤拆解

中盾拆解完成后，對主驅動電機減速機進行拆解，完成后將刀盤及前盾整體后移至工裝區(qū)域，然后對刀盤進行分塊拆解并前移。

5.3.8 前盾拆解及刀盤運輸

刀盤拆解完成后，對前盾及主驅動進行拆解工作，通過頂部吊點拆除前盾頂塊后運出，通過安裝吊耳及頂部吊點分別拆除2個邊塊運出，主驅動通過安裝吊耳及頂部吊點拆除后運出，前盾底塊起吊運出后將刀盤各分塊平移至起吊區(qū)域起吊運出。

5.3.9 工裝拆解

刀盤運輸完成后盾構機拆機工作完成，拆除工裝后清理現(xiàn)場。

6 拆機施工困難及注意事項

6.1 施工困難

盾構機分塊起吊基本通過手拉葫蘆進行，作業(yè)效率相對較低。由于盾構機直徑一般為大于6 m，拆機作業(yè)時屬于高空作業(yè)，同時空間相對狹小，不利于施工，容易出安全事故。

6.2 注意事項

（1）拆機作業(yè)前需與土建設計單位進行充分溝通，確認中板可承受重量，此為盾構機站內拆機可行性的基礎。

（2）根據以上基礎條件設計盾構機分塊、拆機工裝。

（3）吊裝工件時，工件下方嚴禁站人。

（4）站內焊接的吊耳必須確認吊耳的承重噸位及焊接的質量，工件吊裝前必須對工件的重量進行再確認。

（5）拆卸前，須對要拆卸后存在安全隱患的零部件提前進行支撐固定。

（6）拆卸的零部件應分類管理，明確標記。

7 結論

文章給出的接收車站無正常起吊條件下的盾構拆機形式，能很好地解決類似情況下的盾構拆機問題，給同類施工提供一定的借鑒。不同的工況會對拆機方案及拆機順序以及后期恢復盾構機有較大的影響。對于盾構機站內拆機，最重要的就是主機拆機問題，通過論述可指導刀盤、盾體等結構件針對性分塊設計，同時可指導在無正常起吊空間的車站設計，以保證安全快速拆機的情況下最大限度地降低后期盾構機恢復費用。