高寒地区盾构机在车站内掉头施工技术

冯 辉

中国电建集团铁路建设有限公司，黑龙江哈尔滨 150076

1 施工筹划

盾构机从工人文化宫站左线下井，掘进博工区间左线，因博物馆站已完成封顶，到达博物馆站后盾构机主机与后配套台车各线路断开，盾构机主机洞内拆解后各部件存放在博物馆站右线扩大端处，待盾构机后配套台车过站完成后，再利用电瓶车将盾构机主机零部件从左线运输至工人文化宫站井口，下井组装、调试后进行右线的掘进。

图1 吊具安装平面示意图

2 盾构洞内解体

2.1 盾构机破洞，隧道贯通

盾构机到达博物馆站车站前60m左右时，需对盾构机姿态进行测量复核，盾构机竖直方向趋势控制在+0.6～+1mm/m范围内，使盾构机到达博物馆站时刀盘中心比线路中心高30～50mm，防止盾构机磕头；机器到达博物馆站前6m时，盾构机掘进速度应控制在20mm/min以下。

在隧道贯通前10环时，都要进行人工姿态测量，将人工测量姿态值与自动测量系统测量结果相比较，确保盾构机出洞时垂直姿态在+20～+30mm范围内，保证盾构机顺利接收，当盾构机刀盘缺口推出帘幕板时停止掘进。

2.2 盾体洞内拆机方案

2.2.1 准备工作

（1）如图1、图2所示在车站盾构井内安装盾构机拆解工装，型钢采用I45B工字钢，吊点均采用25t电动葫芦。

（2）起吊高度为盾体上方2.5m，电动葫芦与刀盘或盾体之间通过25t卸扣连接。

图2 吊具安装剖面示意图

（3）车站盾构井底部铺设20mm厚钢板。

2.2.2 螺旋输送机拆解

（1）破洞门后，继续掘进，待前盾出洞约500mm（前盾距离后端封堵墙500mm）后停止推进。

（2）使用葫芦将二级螺旋机固定。

（3）拆除连接桥上皮带机架子，拆除二级螺旋机上锁具螺旋扣及一级螺旋之间的连接螺栓。

（4）将二级螺旋机下放至电瓶车上，运出洞外。

（5）拆除连接桥上干涉横梁，拆除拼装机支撑横梁，拆除螺旋输送机驱动液压管路、泡沫膨润土管路，拆卸螺旋输送机附近的干涉管路及线路。

（6）在H架上焊接吊耳，固定一级螺旋机前端。

（7）新制拆机门架，并将拆机门架下部焊接至电瓶车上，将门架上部通过葫芦固定螺旋机后部。

（8）拆卸固定装置上的连接销轴。

（9）通过电瓶车及葫芦的配合，缓慢抽出螺旋机，可通过拼装机进行辅助吊运。

（10）将一级螺旋机下放至电瓶车上，运出洞外。

2.2.3 刀盘分块拆解横移

破洞门后，盾构机到达扩大洞室，由于刀盘拆解后需要原地返回，为了便于刀盘拆解和运输，刀盘设计为“4+1”分块形式。刀盘具体拆解流程见图3。

图3 刀盘具体拆解流程

刀盘拆解具体步骤如下：

（1）拆解刀盘之前，用专用工具拆除刀盘上回转接头及相关管路等需要拆卸的零部件，拆除之后对裸露管路以及接触面进行保护。泡沫喷嘴、磨损检测器、超挖油缸等零部件可不拆除，需做保护；

（2）刀盘旋转至边块1与边块2，边块3与边块4对称位置，用槽钢或工字钢固定刀盘，固定位置在边块3和边块4上，用高压清洗机清洗刀盘，除去刀盘表面岩碴等残留物；

（3）刨除各个边块刀盘吊装吊耳位置耐磨板，铆焊各个边块以及中间块的吊装吊耳，吊耳焊后需要保温，缓慢冷却12h，才能起吊；

（4）用电动葫芦A和电动葫芦B同时吊住边块1。然后用气刨按边块1分块线分割出边块1，刨除过程中严格控制边块1的吊装位置，禁止边块1在刨除过程中晃动。边块1刨除之后，用电动葫芦A和电动葫芦B吊下边块1，接着用电动葫芦E和电动葫芦F横移至另外一侧，完成边块1的拆解；

（5）按步骤4内容，拆解刀盘边块2；

（6）用电动葫芦A和电动葫芦B同时吊住中间块，接着用液压扳手拆除主驱动与刀盘的连接螺栓，拆除过程中，严格控制中间块的吊装稳定性，禁止中间块晃动。螺栓拆除之后，用气刨按中间块分块线，分割出中间块，接着用电动葫芦A和电动葫芦B吊下中间块，然后用电动葫芦E和电动葫芦F横移至另外一侧，完成中间块的拆解；

（7）按步骤4的内容，依次拆解边块3和边块4，刀盘拆解完成；

（8）整理现场工具和材料，完成刀盘拆除工作，继续进行下一部件的拆解。

2.2.4 前盾分块拆解横移和主驱动拆解横移

（1）安设接收架，通过推进油缸往前空推2环，即中盾距离后端封堵墙1400mm，空推一环拼装一环管片，同时进行同步注浆作业。

（2）将主驱动齿轮油、减速机齿轮油、减速机冷却水、电机冷却水排放干净。

（3）拆除主驱动电缆、油脂润滑管路、冷却水管路等各连接管线。

（4）依次拆除主驱动电机、减速机并运送到洞外妥善存放；注意在拆除电机、减速机的时候注意各连接端口清洁，并用盖板封好，防止杂物进入。

（5）拆解人舱与前盾连接螺栓，并将人舱固定在中盾上。（6）拆解前盾与中盾连接螺栓，并使用4个100t千斤顶使前中盾分离。

（7）使用电动葫芦A和B拆除前盾分块1并进行横移，拆解前盾分块1前需在前盾分块2、3外侧增加支撑。（8）使用固定吊点5和6拆解前盾分块2、前盾分块4并进行横移。（9）使用电动葫芦A和B拆解主驱动和前盾分块3并进行横移。

2.2.5 空推停止

通过推进油缸往前空推2环，即中盾距离后端封堵墙4400mm，此时为盾构机最终停止推进状态，空推一环拼装一环管片，同时进行同步注浆作业。

2.2.6 后配套拆解

（1）拆除连接桥及1～6号拖车顶部的皮带输送机、通风管、风机、风筒起吊架并通过电瓶车运到至隧道外。

（2）拆除连接桥及1～6号拖车拉杆、连接销，拆除各拖车之间水、气、液压等管路，并对接头做好保护措施。

（3）将电瓶车底板送至六号拖车框架中间位置，用4个20t千斤顶将拖车顶起，将H型钢放到电瓶车底板合适位置，缓缓卸下千斤顶，将拖车平稳的降置于电瓶车底板上，如下图所示，将其运至隧道外。

（4）按照上述方法依次将五号拖车、四号拖车、三号拖车、二号拖车、一号拖车运送至隧道外。可根据电瓶车编组、运载能力及各后配套拖车重量，合理安排每次运输拖车的数量。

（5）拆除连接桥和主机之间的所有管线固定，拆下连接桥与拼装机连接的拖拉油缸销轴。

（6）安装连接桥工装。

2.2.7 管片拼装机和人舱拆解

管片拼装机拆解。（1）管片拼装机在拆机前须旋转180°，使其抓取头在12点位置处，并将其固定。（2）拆除工作平台、管路支架（包括内部拖链油管等）以及拼装机大吊耳。（3）安装拆机支架并拆除管片拼装机。

注意事项：① 管片拼装机总重为24t，吊装过程中确保安全；② 拆除前须将轨道铺设至所需位置；③ 拆除前须将管片机拆机支架安装好，并将拼装机固定牢固；④ 拆除前须在管片上悬挂手拉葫芦对管片机进行预拉紧，以方便拆除螺栓。（4）拆除螺栓及预拉紧葫芦，并运输管片拼装机至隧道外。人舱拆解。将人舱起吊通过手拉葫芦起吊放置在平板车上运出洞外。

2.2.8 中盾拆解

（1）拆除中盾内楼梯平台（需在中盾内增加临时吊点），拆除平台时注意保护平台上的各电气液压元器件，以防损伤。

（2）拆除H架并运输，拆除时需在H架上增加吊耳。

（3）拆解中盾前需要做个中盾上边块（中盾分块1）的钢支撑，将中盾上边块与左右相邻边块间螺栓拆除，拆运上边块，拆除上边块前需在中盾分块3、4外侧增加支撑，然后依次拆除其它中盾分块。

2.2.9 前盾、主驱动及刀盘吊运

（1）将前盾分块吊运出洞。

（2）将主驱动吊运出洞。

（3）将刀盘分块吊运出洞。

2.2.10 盾尾拆解

将盾尾延扩大端端头边缘使用火焰切割割除并运输到隧洞外。

3 安全保障措施

3.1 施工机械安全控制措施

（1）对投入本工程施工的机电设备和施工设施进行全面的安全检查，未经有关安全部门验收的设备和设施不准使用。

（2）加强现场洞内外用电管理、照明、高压电力线路的架设顺直、标准，保证绝缘良好。各种施工机械和电气设备均设置漏电保护器，确保用电安全。

（3）各种吊运机具设备正式使用前必须组织试吊、试运行。吊装作业中严禁超载。起重作业人员要严格执行《起重作业安全操作规程》，确保施工作业人员的安全。

3.2 施工安全技术措施

（1）施工场地采取全封闭模式，严格限制非施工生产人员进入场地。

（2）按照防火防爆的有关规定设置油库等临时性构筑物，临时设施区要按规定配足消防器材，所有施工人员要熟悉并掌握消防设备的性能和使用方法。

（3）施工场地的油脂库、料库、变电站、门吊及其他高大建筑，设置防雷设施，防止雷击。

（4）洞门凿除施工脚手架严格按建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ 130—2001进行。

（6）施工用电必须符合JGJ 46—2005标准。

（7）始发期间工序繁多，施工时尽量避免不同施工工序在施工场地上产生相互干涉。施工人员注意防止滑倒摔跌，施工过程中做好自防、互防与协防。

（8）反力架、洞门防水装置、洞门凿除均可能会在高空作业，作业人员应佩戴安全带。

（9）始发架、反力架安装过程中进行吊装时，必须由专人进行指挥，施工人员相互协调作业，临时固定必须牢固可靠。

（10）管片安装进行时，非操作人员不得进入管片安装区域，管片安装人员也不得站立在管片安装机上，管片安装机操作司机在操作过程中随时关注管片安装区域内人员情况。

（11）加强施工监控量测，特别是对隧道施工影响范围内的地表建筑物、地中埋设管线等涉及居民生活和安全的构筑物，制订专门的监控量测方案，实行专人负责，及时反馈监测信息，调整施工方法，确保地表构筑物的安全。