山体隧道盾构洞内拆解关键技术

陈志敏，黄金平

（广东华隧建设集团股份有限公司，广东 广州 510308）

某隧道工程项目隧洞总长7.7km，开挖直径8.8m，隧洞最大埋深达102m，地质复杂，长达7km隧洞按地质条件划分为软岩区和硬岩区，12 条断裂带分布其中。其中软岩区采用开挖直径8.8m 海瑞克土压平衡盾构法进行施工，硬岩区采用钻爆法施工。由于盾构段工程位于低山丘陵段，常规吊装的话就意味着要在山里修筑一处深度约100m、直径约20m 的接收井，施工风险较大且工期长，经过各方专家详细论证，决定采用洞内拆解盾构的方式解决问题。

1 洞内拆解基本原理

盾构到达预定拆解位置后，破洞而出，平推到预先施工好的扩大洞室内的平台上的托架上，然后进行拆解，吊运。

拆解吊装通过设计一套顶升器加悬臂梁组合工装进行拆机作业（图1），顶升器沿洞室纵向两边轨道梁行走，顶升行程可达为9m，顶升器上面的横梁上布置吊装横梁，并在横梁上安装吊钩。拆机要完成的主要工作内容包括刀盘的分割拆解吊出；主机与后配套的分离；后配套的后拉至始发井后吊出；螺旋机的拆解吊出；拼装机和行走梁的拆解吊出；盾体块和主驱动的拆解吊出等。

图1 顶升器加悬臂梁组合工装示意图

2 洞内刀盘拆解

在盾构破洞门后，向前顶升到洞门口的托架上，然后到达预定的拆机位置，拆除刀盘上的刀具，将刀盘需要吊出的分块转动到最底边，在刀盘下块上焊接吊耳，行走顶升塔至刀盘吊装位置，锚头连接吊具并连接刀盘吊点，在刀盘里处利用2 个5t 葫芦在侧向带力，防止刀盘刨割后吊出的摆动过大。参见图2，切割开刀盘下块后，通过吊装设备的顶升、行走等动作将刀盘吊至SPMT 模板车位置装车，将刀盘下块从3 号支洞运出。

图2 刀盘边块吊装装车示意图

然后转动刀盘，将刀盘第2 块转动到下面，按同样的方法将刀盘第2 块切割，吊出，然后装车从支洞内运出。按照同样的方法，拆解刀盘第3 块，第4 块。参见图3。

图3 刀盘切割划分示意图

然后拆解刀盘第5 块前，首先拆除刀盘后面与之相连接的回转中心，将回转中心暂存于主驱动内的空间，然后在刀盘中间块上焊接吊耳，利用顶升塔将刀盘第5 块吊出运走。

3 洞内主驱动拆解吊装

吊装主驱动时，因洞室内的上升空间限制，连接吊钩后上升空间不够位置顶升。故在10.5m吊装梁上使用2 根∅65×2m 的钢丝绳和两个55t 卡环，主驱动连接吊具后，此时的可顶升478mm，满足主驱动的吊运。

参见图4，将主驱动起吊行走顶升器至左侧之后，先组装主驱动的翻身工况，并将主驱动坐落至地面。在左1 吊梁上连接∅65×1.5m 钢丝绳2 根和55t 卡环至吊点上。右侧的吊梁直接连接2 个35t 倒链葫芦。专人操作吊装系统，将辅助工拉动倒链葫芦，将主驱动吊起翻身至水平，装车、运走。

图4 主驱动翻身、装车示意图

4 洞内盾体拆解

1）盾尾和盾体的分离 断开盾体和盾尾之间的铰接油缸，然后在盾体外两侧布置两个100t 千斤顶，借助千斤顶的顶升将盾体和盾尾分离，同时盾尾留在管片内，盾体完全上到接收托架上。

2）牛腿的焊接 盾构主体整体平移出洞后落在始发托架上，在盾体两侧焊接牛腿。根据牛腿焊接要求，将牛腿焊接与盾体重心对称的指定位置上。然后将盾体与托架牛腿焊接成为整体。

3）盾体下降600mm 在托架四个牛腿位置的支撑盾边上分别布置支墩及500t 千斤顶底面焊接至牛腿上，利用4 个500t 千斤顶交替受力，使盾体下降600mm 坐落至洞口平台的钢板上。在隧洞内两侧布置锚点，挂手拉葫芦将多余的支墩撤除。

4）盾体向前平移 盾体下降后，在托架底部及两侧焊接限位卡板，将乙烯板布置在托架底部的限位卡槽之间，在盾体托架与平移轨道梁之间起润滑作用。在托架前方布置两80t 牵引油缸，通过托的固定锚点与托架相连，盾体连同托架开始整体平移至预定的拆解位置。

5）盾体下降850mm 平移到需第二次下降正上方后，顶升4 个牛腿下的千斤顶，使托架和平移横梁脱离接触，然还利用葫芦拆除平移梁，然后缓慢缩回千斤顶，让托架降落到下面预先布置的方形支墩上。在托架四个牛腿位置的支撑盾边上再次分别布置850 高的支垫在牛腿上的正下方。参照前一步下降方法将盾体下降至坑底地面上。

6）焊接安装悬臂梁 通过随车起重机，将500t 顶升器组装而成。由于上升空间限制，无法在吊装系统的吊梁上再横架吊梁。此时采用通过在盾体上块上焊接悬臂梁后，可直接将盾体上块吊起。

7）起吊盾体上块 盾体顶块焊接完悬臂梁后，专人操作顶升器，通过系统的顶升功能，两组顶升器同步顶升并将盾体上块缓慢受力，查看两组顶升器受力是否相同。有偏差，调整受力偏差。拆除盾体上块与主驱动和侧块之间的连接螺栓，将盾体上块顶升200mm 后，然还顶升器向左行走运至左边空旷位置装车。

8）盾体上块装车与运输 将盾体上块向左吊运4 000mm 位置后，到达装车位置上方，缓缓下降顶升器，然后为盾体上块焊接支撑架坐落SPMT 模板车上，装车完毕后，将悬臂梁切割拆除。专人操作SPMT 模板车，将模板车由纵向转变为横向后，将盾体上块从支洞运出到洞室外指定点。

9）安装顶升器上吊装横梁和挂钩 拆解吊装完盾体上块后，上面有部分空间空余出来，在吊装盾体其他部件时，采用在顶升器上安装横梁和吊钩的方式进行剩余部分的拆解和吊装。将顶升器上的10m 吊装梁上横架2 根10.5m 吊装梁，布置在指定位置上，并在每个吊装梁上组装2 个吊钩，共4 个吊钩。

10）盾体右块的拆解吊装 在吊装盾体右块时，先在盾体右块上焊接吊耳，探伤合格后，用顶升器右侧的2 个吊钩与吊耳连接，拆除盾体间的连接螺栓后，顶升器缓缓起升，待盾体右块脱离接触后，顶升器沿着轨道梁向左行走4 000mm，到达左侧空旷的翻身位置。因扩大洞室内空间有限，为了解决翻身问题，需在顶升器左侧的2 个吊钩上连接2 个35t 倒链葫芦，使盾体的右边块能翻转至水平，装车、运走。参照盾体右块的方法拆解吊装盾体左分块。参见图5。

图5 盾体拆解吊装示意图

11）米字架的拆解吊装 将米字架吊起，翻身，往左行走3 400mm 后，将米字架降落地面。使用吊钩吊起，装车、运走。

12）盾体底块的拆解吊装 将吊装梁上的4 个吊钩将盾体底块吊起，顶升器整体往左4 700mm，然后下降装车，至此，完成盾构所有主要部件的拆解和吊装。

5 小 结

盾构在隧道内拆解，需将盾壳留在土体内作为隧道结构的初衬，并将内部设备逐一拆除，同时须保证整个盾构拆解的安全。盾构拆解都要求在最短的时间内完成，这就必须对拆除顺序做最优化的部署并设计专用的吊装设备，本次洞内盾构脱壳拆解的顺利实施，为今后类似地质、施工条件下的盾构施工提供了参考。