行业要闻

 

摘 要：大连市地铁二号线西安路站～交通大学站区间，其两端车站均没有盾构始发条件，盾构始发井设在距离西安路站约150 m的区间隧道上，在300 m的小半径曲线条件下采用割线始发模式，先施工盾构机后部70 m矿山法隧道，在单工作井内采用盾构整体始发技术，提高了出渣和运输管片速度，缩短了施工工期，降低了施工成本。

关键词：地铁工程；盾构始发井；单工作井

 

      大连市地铁二号线西安路站～交通大学站区间隧道全长1 659.263 m，线路出西安路站后沿南北向向南，通过半径为300 m的曲线转入偏东西方向，两次穿越马拦河，再通过半径450 m曲线接入黄河路到达交通大学站。 区间纵断面布置形式呈V字形，最大纵坡2．5％。 区间隧道结构最大覆土厚度30.8 m,最小覆土厚度14.2 m，竖曲线最小半径3 000 m，最大半径5 000 m。

      本盾构区间为双线地下隧道， 左右线路为上下重叠至区间终点左右线逐渐分离并行。 盾构段隧道开挖截面直径6 m，衬砌采用厚300 mm、宽1 200 mm的管片，每环由6片管片拼装而成，采用错缝拼装方式。

 

      由于本盾构区间临近西安路站，为地铁1，2号线换乘站，施工任务繁重且为暗挖；另一端交通大学站设计也是暗挖，车站没有盾构始发条件，盾构始发井设在距西安路站约150 m的区间隧道上，在此区间范围内建筑物多，也不具备设置出渣井条件，因此本盾构区间只能设置单工作井。 整个始发井施工场地只有约2600m²，始发井净尺寸为14 m×12 m，且始发井与施工场地倾斜布置，位于施工场地的边角部位，若采用分体始发，施工场地太小，后配套设备无法摆放，即使放入矿山法隧道内，单工作井内也只能用小土斗在反力架后出渣，效率较低。

      本工程盾构始发结构采用14 m×12 m（左右线均不居中）井口及70m矿山法隧道的形式，若能够利用该有限空间实现盾构整体始发， 不但可节约延长管线的成本，还可提高初始掘进的工作效率。

      本区间盾构始发井场地狭小， 盾构始发前后配套台车放置于盾构始发井后部的矿山法区间隧道中，将后配套台车用电瓶车拖拽前移， 与盾构机主体组装结合，初始掘进并安装负环，负环管片采用闭环通缝拼接方式，有利于控制负环变形。

      在此条件下，采用盾构整体始发方案需解决初始掘进过程中的出渣和管片运输问题，采用300m小半径曲线始发需确定始发位置和角度，故需研究以下问题：（1）初始掘进时，渣土只能传送到反力架后部隧道中，如何解决从竖井出渣的问题；（2）盾构管片吊运到竖井底部后， 如何方便地运到负环内并方便存放和安装；（3）采用割线始发模式，如何确定盾构机纵轴线与始发井中轴线的偏角和偏移距离， 解决盾构进洞后由直线转为设计曲线的掘进模式问题。

 

      盾构整体始发模式， 采用自制皮带机解决出渣问题，共有两道皮带机作业（图1），一道是盾构机自带皮带机，可将土渣传送至后配套台车尾部，通过下料槽把土渣传送到纵向自制皮带机；另一道是施工前在70 m矿山法隧道侧壁先设置的纵向自制皮带机， 把下料槽传送的土渣从盾构机配套台车尾部送回工作井中，再传送到工作井横向下料槽， 通过设置在反力架处的横向下料槽，把纵向皮带机送来的土渣再传送至18 m³渣车内，采用龙门起重机吊至地面。

      具体工作如下。

      （1）除盾构机自带皮带机外，设1台TD75型皮带机辅助出渣。横向下料槽设在反力架处，直接固定在反力架和工作井侧墙间。 新设纵向皮带机固定在存放后配套台车的矿山法隧道侧壁上，该皮带机长约60m，由于矿山法隧道也处于300 m曲线半径上，为减少掘进过程中的漏渣，采用防滑措施，并在隧道拱墙上设置预埋件，用于调整纵向皮带机从动轮固定的位置和标高；纵向皮带机与4号、6号台车相对位置关系固定，须随盾构机掘进对皮带机进行调整，直至5号台车进洞，再把盾构机自带皮带机改回5号台车， 渣车在6号台车和反力架之间有足够距离可直接出渣为止。

      （2）盾构机自带皮带机主动轮原设在5号台车上，为方便后端出渣，减少皮带机掉渣，同时减少自带皮带机和自制纵向皮带机的坡度，把自带皮带机主动轮改到6号台车顶部。

      （3）在始发井内布置一股轨道，渣土斗可在横向下料槽下部接满土渣，然后沿轨道平移到下料槽范围外，以便龙门起重机起吊。

 

      整体始发初始掘进阶段， 管片从工作井运到安装工作面是一个难点，此时无法使用管片运输车，用管片吊机单片运输和安装效率较低。为加快进度，采用集中运输储存方式把管片存放到盾构机后配套台车内。

      在盾构机左侧空间布置轨道， 该轨道与电瓶车轨道垂直并低于电瓶车轨道， 其中交叉部位的电瓶车轨道采用长约4 m的短轨，以便运输管片时拆卸。 在两轨道交叉部位上方的反力架及隧道内设置5t电动葫芦及工字钢梁。吊运管片前拆除该区域的电瓶车短轨道，用龙门起重机将3块管片一次吊到外侧管片车上，管片车在反力架后电瓶车轨道底下横向移动到盾构断面，通过可纵向移动的电动葫芦逐块运到负环或后部矿山法隧道内的自制管片小车上，将堆有3块管片的小车推到台车内部存放，再横移下部管片车，如此循环作业，可一次存放8环管片在台车内。 封闭交叉部位的短轨，使管片车和电瓶车可以正常运行（图2）。

      拼装完8环后，重复管片运输及存放步骤，存放8环管片后继续推进。

 

      盾构采用割线姿态始发， 从始发洞门开始的前10m沿隧道设计中心线（半径300 m曲线）的割线推进，待盾尾脱离基座后逐步调整盾构姿态， 使盾构沿隧道设计线路推进。盾构进入洞门即进行扩挖，留出初始转向空隙，在盾尾完全进入洞门后即开始转向，保证盾构由直线掘进状态顺利进入曲线掘进状态。

 

      （1）严格控制始发台、反力架和负环的安装定位精度，确保盾构始发姿态与设计线路基本重合。

      （2）第一环负环管片定位时，管片的后端面应与线路中线垂直。

      （3）盾构机轴线与隧道设计轴线基本保持平行，盾构中线比设计轴线适当抬高2～3 cm。

      （4）盾构在始发台上向前推进时，各组推进油缸应保持同步。

      （5）初始掘进时，盾构机处于始发台上，因此需在始发台及盾构机上焊接相对的防扭转支座， 为盾构机初始掘进提供反扭矩。

      （6）始发阶段设备处于磨合期，要注意推力、扭矩的控制，还要注意各部位油脂的有效使用。掘进总推力应控制在反力架承受能力以下，同时确保在此推力下刀具切入地层所产生的扭矩小于始发台提供的反扭矩。

      （7）纵向皮带机位于300 m小半径曲线隧道内，掘进过程中纵向皮带机与4号、6号台车要相对固定，随掘进及时调整皮带机标高。

 

      大连市地铁二号线西安路站～交通大学站区间采用单工作井的盾构整体始发方案，由于采用18m³的大容量渣车出渣，集中运输、存放8环管片的方式，初始阶段平均日掘进可达到3～4环，提高了施工效率，减少了延长管线的投入。

 

［1］张尊敬.DTⅡ(A)型带式输送机设计手册［M］.北京：冶金工业出版社，2003．

［2］张凤祥，朱合华，傅德明.盾构隧道［M］.北京：人民交通出版社,2004．

［3］陈馈，洪开荣 ，吴学松.盾构施工技术 ［M］.北京 ：人民交通出版社,2009．

［4］周文波.盾构法隧道施工技术及应用［M］.北京：中国建筑工业出版社,2004．

［5］夏明耀，曾进伦.地下工程设计施工手册［M］.北京：中国建筑工业出版社,2002．