狭小密闭空间盾构调头施工技术

狭小密闭空间盾构调头施工技术

宋发文 杨黎明  唐海波

摘要：

结合成都地铁6号线三期西博城站盾构机及后配套台车的施工实例，通过从路径规划、盾构机直顶式调头、后配套台车滑轮组牵引调头等多个方面介绍了封闭式地铁车站内盾构机及后配套台车快速调头施工技术。总结归纳了狭小密闭的U型空间盾构机及后配套台车平移及调头的施工方法。工程实践证明，该方法可有效提高施工效率，缩短施工时间，保障施工安全。

1、工程概况

天府商务区站（原天府CBD东站）～西博城站（原福州路站）区间线路出西博城站后沿福州路延伸，经过福州路与江苏路交叉口后继续沿福州路延伸，至福州路与浙江路交叉口附近到达西博城站，我标段6#盾构机自天府商务区站左线大里程始发，掘进至西博城站后接收，在西博城站站内完成调头然后始发掘进至天府商务区站后接收。

西博城站为4线“H”形换乘车站，该站位于天府大道东侧与蜀州路西侧间的中央公园地块内，位于福州路下方。为连通福州路南北两侧中央公园，本枢纽工程将原设计福州路改为福州路桥梁结构，车站则埋设于福州路桥梁下方，天西区间盾构到达该站时，上部结构已封顶。调头区域为“凹字形”，接收段、始发段长度均为32.85m，宽度为8.4m，调头区域长度为26.6，宽度为12.55m，净高为7.5m，后配套台车（1-6#台车）最长距离为桥架12.744米，盾构机主机带螺机长度整体为13米，均大于调头区域宽度。

区间平面图

2.调头方案调研及策划

盾构机调头通常采用3种方法，即轮式基座调头施工方法、直顶式基座调头施工方法、步履式基座调头施工方法。轮式基座调头施工方法通过加工一个带滚轮或滚柱的基座或台车平台，在基座底部安装万向轮或者设置滚柱实现盾构机移动，施工简易，但平台小车制作难度大，可靠性差；直顶式基座调头施工方法采取改装盾构机接收托架的方法，在调头区域满铺钢板，通过千斤顶进行盾构机顶推，操作性强，但施工效率慢，且调头路径难以控制，安全性低；步履式基座调头施工方法也是进行改装托架，增设水平千斤顶及竖向提升千斤顶，通过千斤顶的相互配和，实现盾构机及托架往复式前进，但该种方式只能进行单方向平移，无法转向。

根据调头区域环境情况，盾构机调头施工采用直顶法施工，同时对该方法进行改进，融合物理仿真和BIM技术，进行路径规划，超前确定调头路径及各个转弯位置节点；后配套台车调头采用特制调头平台配合滑轮组牵引实现调头

3.调头工艺流程

路径规划→施工准备→托架改装→盾构机接收及固定→盾构机与后配套台车分离→盾构机及托架顶推平移→安装后配套台车调头平台及滑轮组→后配套台车依次平移

4.盾构机调头方案实施

路径规划：采用物理仿真软件及BIM软件，对盾构机移动路径进行模拟分析，计算盾构机每一段顶推距离及角度。

施工准备：调头区域找平并满铺钢板，在钢板表面涂抹黄油；完成盾构机及后配套台车分离；采用2cm厚钢板加工支撑件及限位块，顶铁采用200H型钢制作，尺寸分别为35cm、50cm、75cm、100cm，见附图*；根据接收高差，采用4块钢板加高托架，见附图*；托架与盾构机进行焊接；顶铁安装及焊接。

准备工作完成后，采用2个100t的液压千斤顶进行盾构机顶推，由顶铁与钢板的连接提供支撑力，不同尺寸的顶铁确保盾构机按照预设路径进行移动。

5.后配套台车调头方案实施

路径规划：采用物理仿真软件及BIM软件，对后配套台车移动路径进行模拟分析，计算后配套台车移动路径和滑轮组牵引定位。

调头平台加工：采用2cm厚钢板拼接制作调头平台底板，采用200H型钢制作门型支架，并用槽钢将门型支架连接牢固。在底板上设计位置焊接千斤顶卡槽，将卡槽与门型支架用钢板连接，卡槽壁设置圆孔。调头平台轨道与外部轨道通过连接板连接固定。

后配套台车掉头：在始发侧站台、接收侧站台，及接收井口铺设轨道；采用1#电瓶车牵引后配套台车移动至接收侧站台区，将6#台车牵引至调头平台上，通过台车限位固定装置将1#电瓶车和6#台车车轮在轨道上锁紧固定。用1#电瓶车将6#台车牵引至站台区。拆除调头平台与站台区轨道，将钢丝绳套入滑轮系统，采用滑轮组牵引5#台车完成调头。其余后配套台车按照4#、3#、2#、1#、连接桥的顺序，连接所有台车、连接桥之间的插销，最后将连接桥与盾构机进行连接，接通各路管线，完成盾构机及后配套台车调头。

1#电瓶车、6#台车调头及调头平台复位示意图

调头平台、5#台车转弯示意图

调头平台、5#台车平移示意图

6.材料及机具设备

盾构机及后配套台车调头施工，主要设备及材料详见表

材料表

设备表

7.质量控制措施

（1）底板满铺钢板后，相邻钢板表面高差不超过±2mm。

（2）托架改装、支撑件、顶铁、调头平台焊接制作前应将焊缝表面的铁锈、水分、油污等清理干净，焊接作业焊缝等级均应达到二级。

（3）托架改装、支撑件、顶铁，调头平台经过受力验算，并经有资质的单位确定其可行性。

（4）托架底层钢板和调头平台底座钢板坡口打磨不宜太厚，应控制在5mm内。

（5） 限位块、支撑件水平定位偏差不超过1cm，安装前应保证钢板整洁。

（6）盾构机与台车调头前应进行试顶进，确保千斤顶和滑轮组的可靠性。其中滑轮与钢丝绳应匹配，轮径与绳径的尺寸之比不可小于16~28。

（7）千斤顶须设置油压报警值，防止顶推过程中超载。

8.结论

在车站顶板已全部封闭的狭小密闭U型空间中，大型设备无法使用配合完成盾构机及后配套台车的调头施工，利用施工现场常见钢板及一些简单机具完成了西博城站站内盾构机及后配套台车掉头施工。

整个施工工艺简单可行，路径超前规划、多尺寸顶铁的制作保证了盾构机平移路径的可控性，滑轮组配合后配套台车有效的提升了施工效率，经济效益和社会效益良好。此次狭小密闭U型空间调头成功施工为今后的类似工程积累了一定的施工经验，总结了一整套的施工技术，可以为其他类似封闭空间下盾构机及后配套台车掉头施工提供参考。

中建铁路投资建设集团有限公司、中建铁投轨道交通建设有限公司

参考文献：

[1]尹鹏. 地铁隧道区间盾构始发技术.建筑设计及理论,2016-02.

[2]李章建. 狭小空间内大件吊装技术探究.文化科学,2017-12.