張 偉

(北京中鐵隧建筑有限公司，北京 100022)

1 工程概況

圖1 工程總體地理位置及主要建(構(gòu))筑物的布置Fig.1 General engineering，geographic location and layout of main buildings

北京地鐵15號(hào)線7標(biāo)(俸伯站—順義站—石門(mén)站)盾構(gòu)區(qū)間土建工程，東起北京市順義區(qū)俸伯站盾構(gòu)始發(fā)井，經(jīng)俸伯站穿越潮白河、中間風(fēng)道至順義站，通過(guò)順義站后經(jīng)府前中街、府前西街，至石門(mén)站結(jié)束(如圖1所示)。盾構(gòu)機(jī)過(guò)順義站時(shí)要穿過(guò)主體結(jié)構(gòu)已經(jīng)完成的順義站。順義站位于府前路與光明大街的十字交叉口處，沿府前街東西向布置，起訖里程為DK42+435.7 ～ +623.5。車站總長(zhǎng)187.8 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬22.9 m，基坑深約16 m。車站中板至底板高度為8.36 m，過(guò)站最小寬度為7.4 m。

2 過(guò)站名詞解釋及2臺(tái)盾構(gòu)機(jī)簡(jiǎn)介

2.1 過(guò)站名詞解釋

1)盾構(gòu)機(jī)過(guò)站是指盾構(gòu)機(jī)在整個(gè)盾構(gòu)施工過(guò)程中經(jīng)過(guò)一個(gè)已經(jīng)建好的車站而需要進(jìn)行的所有工作，包括盾構(gòu)機(jī)的到站、站內(nèi)移動(dòng)、組裝、調(diào)試、二次始發(fā)等。

2)盾構(gòu)機(jī)的站內(nèi)移動(dòng)是指盾構(gòu)機(jī)主體及后配套臺(tái)車經(jīng)過(guò)車站內(nèi)空間從盾構(gòu)機(jī)的到達(dá)端到盾構(gòu)機(jī)的始發(fā)端之間移動(dòng)的一系列作業(yè)。

3)二次始發(fā)是指盾構(gòu)機(jī)在第一區(qū)間盾構(gòu)始發(fā)井已經(jīng)進(jìn)行了一次始發(fā)掘進(jìn)，過(guò)站工作完成后又要進(jìn)行所有始發(fā)掘進(jìn)的工作，故稱為二次始發(fā)［1－2］。

2.2 2臺(tái)盾構(gòu)機(jī)簡(jiǎn)介

1)左線盾構(gòu)為日本小松φ 6 230 mm鉸接式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，總長(zhǎng)68 m，刀盤(pán)結(jié)構(gòu)為面板式，最大推力37 730 kN，最大推進(jìn)速度80 mm/min;刀盤(pán)最大轉(zhuǎn)速2.2 r/min，最大扭矩4 800 kNm;螺旋輸送機(jī)最大轉(zhuǎn)速20.5 r/min。

2)右線盾構(gòu)為日本IHIφ 6 140 mm鉸接式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，總長(zhǎng)72 m，刀盤(pán)結(jié)構(gòu)為輻條式，最大推力37 500 kN，最大推進(jìn)速度85 mm/min;刀盤(pán)最大轉(zhuǎn)速2.6 r/min，最大扭矩5 105 kNm;螺旋輸送機(jī)最大轉(zhuǎn)速20.5 r/min。

3 左右線盾構(gòu)過(guò)順義站施工技術(shù)

3.1 盾構(gòu)機(jī)過(guò)站人工、材料、機(jī)械等資源配置情況

3.1.1 盾構(gòu)過(guò)站施工主要人員配備計(jì)劃

見(jiàn)表1。

表1 盾構(gòu)過(guò)站施工主要人員配備計(jì)劃Table 1 Major labor arrangement when shield crossing the Metro station

3.1.2 盾構(gòu)過(guò)站施工主要材料計(jì)劃

見(jiàn)表2。

表2 盾構(gòu)過(guò)站施工主要材料計(jì)劃Table 2 Majormaterialneeded when shield crossing the subway station

3.1.3 機(jī)械設(shè)備配備計(jì)劃

盾構(gòu)過(guò)站施工主要機(jī)械設(shè)備配備計(jì)劃見(jiàn)表3。

3.2 盾構(gòu)空推過(guò)站前的各項(xiàng)施工準(zhǔn)備工作

3.2.1 過(guò)站小車的準(zhǔn)備

過(guò)站小車是由始發(fā)臺(tái)改裝而成。具體要求為:在始發(fā)臺(tái)底焊接1塊δ=30 mm的鋼板(寬500 mm)。焊縫間距 150 mm，每處焊縫長(zhǎng)度150 mm，始發(fā)臺(tái)每側(cè)必須雙面焊接。始發(fā)臺(tái)端頭兩側(cè)加焊推進(jìn)油缸延長(zhǎng)臂。始發(fā)臺(tái)四面用擋塊和鋼支撐固定(小車定位好后)，防止在盾構(gòu)機(jī)推上始發(fā)臺(tái)時(shí)，始發(fā)臺(tái)移動(dòng)。

表3 盾構(gòu)過(guò)站施工主要機(jī)械設(shè)備配備計(jì)劃Table 3 Machinery plan when shield crossing the subway station

3.2.2 車站底板以及洞門(mén)口預(yù)埋件

為了方便過(guò)站過(guò)程中導(dǎo)鏈有生根點(diǎn)拉鋼板或者盾構(gòu)機(jī)，要求在底板上預(yù)埋掛鉤，掛鉤預(yù)埋在車站底板的兩側(cè)，緊挨側(cè)墻位置，每隔10 m預(yù)埋1個(gè)，在預(yù)埋過(guò)程中必須要預(yù)埋牢靠。

3.2.3 車站底板的準(zhǔn)備工作

主要工作包括場(chǎng)地平整和在場(chǎng)地上鋪設(shè)鋼板，為盾構(gòu)機(jī)過(guò)站小車(及盾構(gòu)接收小車)提供平整且強(qiáng)度足夠的滾動(dòng)面。為便于鋼板的移動(dòng)，需在車站東端安設(shè)1臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)，在盾構(gòu)機(jī)到站之前要進(jìn)行車站內(nèi)卷?yè)P(yáng)機(jī)的安裝固定工作。

3.2.4 盾構(gòu)機(jī)固定

盾構(gòu)機(jī)出洞，爬行上始發(fā)臺(tái)后，需將盾構(gòu)機(jī)與始發(fā)臺(tái)焊接成一個(gè)整體。

3.2.5 盾構(gòu)平移和推進(jìn)準(zhǔn)備

為保證盾構(gòu)機(jī)平移，在始發(fā)臺(tái)下部鋪上鋼板，并在鋼板上涂抹黃油。為保證盾構(gòu)機(jī)的順利推進(jìn)，在場(chǎng)地鋪設(shè)的鋼板上安裝推進(jìn)反力座，同時(shí)準(zhǔn)備2個(gè)推進(jìn)油缸。為了便于盾構(gòu)的推進(jìn)及調(diào)向，在過(guò)站小車與底板鋼板間放置滾軸(如圖2所示)。

3.2.6 盾構(gòu)主機(jī)與后備套分離

在盾構(gòu)機(jī)到達(dá)前做好電纜線與油管的標(biāo)識(shí)，在盾構(gòu)機(jī)上始發(fā)臺(tái)后，將主機(jī)與后備套之間的各種管線拆開(kāi)。同時(shí)，用支撐架把連接橋支撐起來(lái)，最后把連接橋與主機(jī)連接的拖拉油缸拆除，分開(kāi)主機(jī)與后備套。

圖2 盾構(gòu)機(jī)支撐及油缸布置示意圖Fig.2 Shield support and cylinder

3.3 盾構(gòu)機(jī)解體后的主機(jī)過(guò)站

3.3.1 盾構(gòu)機(jī)主機(jī)平移

前期準(zhǔn)備工作做好后，開(kāi)始盾構(gòu)機(jī)主機(jī)的平移工作。首先，把固定始發(fā)臺(tái)的擋塊和鋼支撐拆除，保證始發(fā)臺(tái)四周沒(méi)有障礙物。在始發(fā)臺(tái)的右側(cè)平移鋼板上焊上反力座(250 mm×100 mm×40 mm)，把2個(gè)油缸放置在反力座與始發(fā)臺(tái)間，開(kāi)始水平推移盾構(gòu)機(jī)。

3.3.2 鋼板及滾軸放置

先把4個(gè)頂升液壓千斤頂安裝到盾構(gòu)機(jī)主機(jī)兩側(cè)的支撐座上，并把液壓千斤頂?shù)挠凸芙雍?。開(kāi)動(dòng)液壓泵站，把頂升液壓千斤頂油缸均勻平穩(wěn)地慢慢伸出，頂起盾構(gòu)機(jī)主機(jī)(如圖3所示)。盾構(gòu)機(jī)主機(jī)抬起后，先把始發(fā)臺(tái)下部的平移鋼板用卷?yè)P(yáng)機(jī)拖出，然后再用卷?yè)P(yáng)機(jī)在過(guò)站小車底放置推進(jìn)鋼板，鋪好鋼板后，使用卷?yè)P(yáng)機(jī)把鋼板固定拉住，確保在盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中鋼板不至于向后移動(dòng)，保證盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)底部鋼板不動(dòng)提供反力，同時(shí)在鋼板與過(guò)站小車之間放入滾軸，然后收回頂伸油缸，使盾構(gòu)機(jī)主機(jī)和過(guò)站小車落在滾軸上。

圖3 盾構(gòu)機(jī)支撐實(shí)際過(guò)站時(shí)被油缸頂起Fig.3 Shield crossing the subway station by cylinder uplifting

3.3.3 盾構(gòu)主機(jī)推進(jìn)

先把盾構(gòu)機(jī)主機(jī)后側(cè)面的2個(gè)液壓千斤頂?shù)挠凸懿鸪?，再把油管接到推進(jìn)油缸上，把推進(jìn)油缸放置到位。打開(kāi)液壓泵站，依次開(kāi)啟兩邊的推進(jìn)油缸，使油缸撐靴頂緊過(guò)站小車上的推進(jìn)擋板，然后同時(shí)開(kāi)動(dòng)兩邊的推進(jìn)油缸，推動(dòng)盾構(gòu)機(jī)主機(jī)前進(jìn)(如圖4所示)。盾構(gòu)機(jī)主機(jī)往前行走300 mm后，把推進(jìn)油缸收回，前移到下個(gè)反力座，繼續(xù)進(jìn)行下一循環(huán)的推進(jìn)。盾構(gòu)機(jī)主機(jī)在前進(jìn)過(guò)程中，操作人員要及時(shí)把后面的滾軸拿到盾構(gòu)機(jī)主機(jī)的前部，擺放在鋼板上。

圖4 盾構(gòu)機(jī)在鋼板上空推過(guò)站時(shí)后部推進(jìn)油缸Fig.4 Forcing cylinder

3.3.4 地面鋼板前移

盾構(gòu)機(jī)主機(jī)前移約8 m后，需要將過(guò)站小車底部鋼板前移。具體方法是:首先開(kāi)動(dòng)千斤頂把過(guò)站小車連同盾構(gòu)機(jī)主機(jī)頂起到完全離開(kāi)滾軸，然后用卷?yè)P(yáng)機(jī)把鋼板前拖，直到鋼板的尾部和過(guò)站小車的尾部基本在同一位置，在拖動(dòng)鋼板到位后，調(diào)整鋼板的橫向位置及滾軸的擺放位置。然后再收起千斤頂，使盾構(gòu)機(jī)主機(jī)連同過(guò)站小車落到滾軸上，開(kāi)始下一循環(huán)的前移。依此循環(huán)，直至盾構(gòu)主機(jī)推進(jìn)到位即完成盾構(gòu)主機(jī)過(guò)站。

3.4 盾構(gòu)機(jī)的后配套設(shè)備過(guò)站

3.4.1 后配套設(shè)備的過(guò)站軌道

在盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)的同時(shí)，要開(kāi)始后配套軌道及運(yùn)輸軌道的鋪設(shè)工作。為了加快軌道及道床的鋪設(shè)速度，道床的各個(gè)部件為預(yù)制組裝式，立柱為棱臺(tái)形鋼筋混凝土預(yù)制件，道床為175 mm H型鋼制成。軌道的鋪設(shè)應(yīng)注意在過(guò)通道時(shí)偏移通道中心線，即在出洞門(mén)后11 m的距離向左偏移500 mm，才不至于碰到邊墻。

3.4.2 后配套設(shè)備過(guò)站

后配套設(shè)備的軌道鋪設(shè)完成后，開(kāi)始后配套設(shè)備的過(guò)站工作。將后配套連接橋的前端支撐在管片運(yùn)送車上，利用35 t電瓶機(jī)車牽引整個(gè)后配套系統(tǒng)向前移動(dòng)，直至到達(dá)車站的另一端頭。

3.5 盾構(gòu)機(jī)過(guò)站完成后的組裝調(diào)試工作

1)盾構(gòu)機(jī)過(guò)站完成后，需要將盾構(gòu)主機(jī)與后配套拖車進(jìn)行重新組裝，組裝內(nèi)容包括液壓系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)、油脂系統(tǒng)、泡沫系統(tǒng)等。

2)組裝完畢后進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試工作，包括對(duì)各個(gè)系統(tǒng)的測(cè)試。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)完成調(diào)試后，即可進(jìn)行二次始發(fā)前的其他準(zhǔn)備工作，完成盾構(gòu)過(guò)站任務(wù)。

3.6 此種過(guò)站方法對(duì)車站底板的要求

1)要求車站底板較為平坦，否則在推進(jìn)過(guò)程中會(huì)給盾構(gòu)主機(jī)下方的推進(jìn)鋼板前移帶來(lái)困難，并且如果底板不平，底部鋼板也容易變形。所以，要求車站底板必須相對(duì)較為平坦。如果底板澆筑完成后不平坦，可以進(jìn)行人工處理，使之到達(dá)能夠滿足此種方法盾構(gòu)空推要求的底板較為平坦的條件。

2)要求底板上預(yù)埋好固定卷?yè)P(yáng)機(jī)的裝置，這些預(yù)埋好的裝置，必須達(dá)到一定的強(qiáng)度，保證卷?yè)P(yáng)機(jī)在拉緊鋼板時(shí)候，能為盾構(gòu)空推提供足夠大的反力。

［1］ 張鳳祥，傅德明，楊國(guó)祥，等.盾構(gòu)隧道施工手冊(cè)［K］.北京:人民交通出版社，2005.(ZHANG Fengxiang，F(xiàn)U Deming，YANG Guoxiang，et al.Shield tunnel construction Manual［M］.BeiJing:China Communications Press，2005.(in Chinese))

［2］ 張鳳祥，朱合華，傅德明.盾構(gòu)隧道［M］.北京:人民交通出版社，2004.(ZHANG Fengxiang，ZHU Hehua，F(xiàn)U Deming.Shield Tunnel［M］.Beijing:China Communications Press，2004.(in Chinese))

［3］ 張庭華.土壓平衡盾構(gòu)土艙壓力控制技術(shù)研究［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2005(8):83 －85.(ZHANG Tinghua.Earth pressure balance shield earth pressure control technology research［J］.Railway Standard Design，2005(8):83 －85.(in Chinese))