大转接始发盾构施工技术在地铁建设中的应用

李 虎

（中铁十九局集团轨道交通工程有限公司，北京 101399）

1 工程概述

长春地铁1 号线自由大路站—南湖大路站区间，设计范围K21+21.653—K22+234.017，区间始于自由大路，终于南湖大路，隧道覆土14～23 m。区间采用盾构法和矿山法施工，其中盾构法施工范围K21+083.858—K22+159.700，区间在K21+658.000 处各设置一个联络通道。在靠近自由大路站K21+72.085 处设置1 号临时竖井及横通道，在靠近南湖大路站K22+185.000 处设置2 号区间临时竖井及横通道，前者为盾构机提供接收、平移吊出条件，后者为盾构机提供吊入、平移始发条件。

2 盾构机大转接始发工程难点及对策分析

2.1 难点分析

正线暗挖隧道南北走向，横通道东西走向水平垂直插入正线暗挖隧道，将正线暗挖隧道分为两段，南段标准正线隧道长约44 m，北段扩大正线隧道长20 m，且必须利用横通道完成盾构施工中的出土运料工作，而盾构机的总长约为80 m，因此盾构机无法实现整体始发。为解决这一问题，施工单位决定采用大转接施工方法，完成盾构机的始发工作。盾构机大转接施工难度大，施工效率低，施工成本较高。

2.2 处理措施

（1）将盾构机分割成3 部分摆放，第一部分由盾构机主机、改装连接桥、改造皮带机和临时台车组成，摆放在北段20 m 正线扩大隧道；第二部分由1、2、3、4 号台车组成，摆放在南段44 m正线标准隧道内；第三部分由5、6、7、8 号台车组成，摆放在另一条44 m 正线标准隧道内。

（2）将左右线标准正线隧道内的台车进行连接，所需连接管路长约为60 m，最后将大转接施工所需要的全部管路连接成一体后，将第一部分和第二部分盾构机利用上述连接成一体的加长管路进行连接，并将连成一体的管路盘卷放好，在推进过程中逐渐将盘卷的管路放开，直至整个隧道的长度达到盾构机整机长度，完成盾构机大转接始发工作。

3 盾构机大转接始发施工准备

3.1 大转接施工改造设备安装

大转接施工需对连接桥、皮带机和管片吊装机进行改造安装，这些设备改造后长度相对缩短。改造后连接桥长度定为11 m，改造后的管片吊装机可完成在连接桥11 m 范围内的管片吊装工作。同时需要设计1 台临时台车，用来支撑螺旋输送机、管片吊装机、连接桥架和皮带机（图1）。改造连接桥和临时台车安装完成后，安装改造皮带机和管片吊装机，由于皮带机较短，需要将皮带机电机安装在临时台车上。管片吊装机改造后的运距变短，仅能完成半环管片的吊装工作，因此每环管片需要分两次才能完成运输工作。

图1 改造后的连接桥和临时台车位置

3.2 大转接施工管路连接

受结构条件限制，整个盾构机被分成3 部分摆放在暗挖隧道内，要将这3 部分连接需要大量的管线。南段两条隧道内的台车连接大约需要60 m 的管线，而南北两段盾构机与车架的连接需要约120 m 的管路，且需将管路盘卷在管路支架上。

3.3 地面准备工作

（1）在盾构推进施工前，按常规进行施工用电、用水、通风、排水、照明等设施的安装工作。

（2）施工材料、设备、机具备齐，以满足本阶段施工要求，管片、连结件等准备有足够的余量。

（3）井上、井下建立测量控制网，并经复核、认可。

（4）车架安置到位，电缆、管路等接至井下。

3.4 井下准备工作

（1）洞门的密封装置安装。由于结构洞圈直径大于盾构外径，因此它们之间存有一定的间隙，为了防止盾构始发时及施工期间土体从间隙中流失，在洞圈周围安装由橡胶帘布带、环板、铰链板、弧型插板等组成的密封装置，并设置注浆孔，以备洞圈注浆[1]。

（2）洞内临时设施的安装与搭设。安装需要分两个阶段考虑，即大转接始发阶段和正常掘进阶段。这些临时设施搭设的主要目的是为了完成横通道内的运输，横通道直角转入正线暗挖隧道内的运输，以及正线隧道内的运输工作。盾构机完成右线施工后，在对左线进行施工时，需将横通道内的临时设施拆除。

3.5 盾构始发洞门地基加固处理

为了确保盾构进出洞施工的安全和更好地保护附近的建筑物，盾构进出洞段洞门处需要进行土体加固，采用深孔注浆加固的方式，对洞门处的土体进行加固，加固范围为隧道上、下、左、右各3 m，长度为12 m。

4 盾构大转接始发施工技术分析

4.1 洞门喷射混凝土处理

盾构调试完成后，在确保盾构运转状态良好的情况下开始掘进。洞门处的初支格珊采用纤维钢架设，盾构始发时，无需凿除洞门，由盾构机直接破门掘进。

4.2 盾构大转接始发

当盾构安装、调试结束并一切正常后进入始发状态，刀盘鼻尖距初支10 cm 时开始旋转刀盘，旋转速度不超过0.5 r/min，推进速度控制在1 cm/min 之内。为避免刀盘上的刀头损坏洞口密封装置，在刀头和密封装置上涂抹黄油。盾尾钢刷中必需充满盾尾油脂。当盾尾脱出工作井壁后，调整洞圈止水装置中的弧型板，并与洞门特殊环管片焊接成一体，以防止造成地面塌落。

随着不断掘进，前段盾构机与后方台车的距离越来越远，所需要的连接管路越来越长。为此，将大转接施工所需要的管路全部连接好，并设计一个可以盘卷120 m 管线的卷盘，每推进3 环，利用手拉葫芦等设备从卷盘上释放3 环管片长度的管线，直至大转接始发完成。施工过程中需专人看管并完成管路的悬挂工作。

4.3 大转接施工停机位置的确定

大转接施工停机位置的决定因素是横通道以北正线隧道的长度是否大于盾构机总长，本工程所选盾构机总长为80 m，始发时横通道以北正线隧道长度为20 m，因此最少要掘进60 m。据此决定掘进完成50 环后作为盾构机的停机位置。

4.4 盾构二次连接和调试

盾构机完成大转接始发后，需要对盾构机进行二次组装连接。此时需要做的工作是：将大转接始发时的加长连接管路拆除，并将临时台车、改造连接桥、皮带机及管片吊装机拆除，回复连接桥和管片吊装机原貌，然后将后方台车平移运输到横通道以北正线隧道内，最后将这些设备进行二次组装连接，连接完成后，对盾构机进行二次调试，调试完成后即可继续掘进。

5 地铁盾构大转接始发施工质量管控

在地铁隧道工程施工过程中，盾构机大转接始发技术的施工难度大，施工工序繁琐，存在着多处交叉施工的情况，因此，要重点关注盾构机始发技术的施工质量。

（1）落实始发端头加固工作，从整个工程的实际情况出发，科学规划加固施工的范围和方法，防止施工过程中出现意外事故。

（2）高效管控盾构机的始发状态，将接收架和导轨安装好，如果安装质量不过关，就会导致扣头或者是扭转始发问题，给其施工质量造成严重的负面影响。

（3）将密封油脂涂抹均匀，科学调整管片，控制盾构机盾尾泄漏问题。

（4）控制盾构机推力和转速要以施工标准和设计要求为基础，如果推力和转速过大会损坏刀具，给掘进施工带来严重威胁。

（5）盾构始发施工前要处理好施工场地，严格管理土压变化和始发出土量，确保整个工程顺利施工。

6 结语

在地铁隧道工程施工过程中使用大盾构机转接始发技术，使施工安全和施工质量发生了巨大改变，将意外事故的发生率降到最低。地铁施工企业要将盾构机转接始发技术研究放在核心位置，深入探究该技术使用过程中的问题，采取相应措施进行处理，使施工安全、施工质量和施工进度满足工程要求，提升施工企业的经济收益和社会效益。