盾构机整体过站技术
摘要：本文通过介绍广州地铁5号线广州火车站左线盾构机采用的混凝土导台整体过站的施工过程，认为使用混凝土导台整体过站技术,可以达到节省工期、降低工程造价、操作简单等目的,并对其优越性进行了分析研究。
毕业论文网 关键词：盾构机，混凝土导台 Abstract：In this paper, it will mainly introduce shield machine adopted concrete guiding station construction process in Line 5 in Guangzhou station, through this technology, it can help cut off date, reduce the construction cost, and operate simply etc. as well as analyze its advantage. Key Words：shield machine; concrete guiding station 中图分类号：TU528文献标识码：A 文章编号： 引言 我国各地城市地铁盾构隧道工程一个标段常包括两个或多个盾构区间，盾构机过站通常是盾构隧道工程中的一个重要环节。
常用的盾构机过站方法有：过站小车过站、始发托架过站、重物移动器过站和滚杠式过站等过站方法。
盾构机过站方法选择是否合理，施工是否成功关系到对整个盾构工程工程造价及施工工期的影响并决定了盾构能否再次顺利始发。
结合广州地铁5号线广州火车站左线盾构机采用混凝土导台整体过站的工程实例，介绍了混凝土导台整体过站技术节省工期、降低工程造价、操作简单的优越性。
工程概况 广州地铁5号线【草暖公园～火车站～西村～西场】盾构区间工程盾构机在草暖公园始发后，左线掘进273.703m，右线掘进271.613m后将通过广州火车站，火车站全长128m，标准段长101.8m，两端扩大段各长13.1m，车站标准段侧墙距隧道中线2.64m，扩大段和标准段混凝土最终回填高度为1.57m和1.17m。
盾构机过站后二次始发即进入R=300m小半径曲线的缓和曲线。
为减小盾构机过站作业与火车站车站结构施工交叉作业的影响，及缩短盾构区间工程的工期，经过充分的可行性分析、比选，最终采取混凝土导台整体过站的过站方法。
可行性分析 假设盾构机在到达洞门预埋环时向左偏差50mm，并保证从距洞门预埋环4740mm后就进入R＝250m小半径曲线（盾构机的最小转弯半径为250m），则由图1可以看出，在盾构机进洞后沿着R＝250m圆曲线前进，到达标准断面时盾构机刀盘距离二衬最小距离为3214－3140＝74mm，可以保证盾构机不碰撞到已完成施工的火车站标准断面。
在标准段先沿着此曲线的切线行走，然后经R＝250m小半径曲线右转，进入直线段。
即将到到达段时，先经R＝250m小半径曲线右转，然后走直线，再经R＝250m小半径曲线左转到达洞门处重新始发。
混凝土导台整体过站方法概述 广州火车站标准断面尺寸无法满足盾构机通过的要求，盾构机沿设计线路中线无法直接通过，因此采用先走曲线，从扩大段过度到标准段，然后走直线通过标准段，到达另一侧扩大段后再走曲线过度到扩大段二次始发端。
盾构机走过的轨迹如图1所示。
弧形导台半径为3150mm，弧形导台内铺设4条钢轨，盾构机主机从钢轨上滑行通过，同时在底部拼装一块管片，后配套台车在管片上直接拖拉过站。
到达二次始发端后安装反力架及盾构机防扭装置，进入二次始发施工。
施工步骤 混凝土导台施工 混凝土工程 车站混凝土回填分两次回填，第一次回填成混凝土导台形式，以满足盾构机过站需要，二次回填在隧道贯通后铺轨时进行。
混凝土导台分为两种断面：一种是扩大段断面，另一种是标准段断面。
采用简易模板立模，在边上立侧模，确保满足图示尺寸要求。
混凝土用泵车从火车站1号竖井泵送入模，采用人工倒运。
图2 标准段混凝土导台断面图 图3 扩大段混凝土导台断面图 预埋件施工 混凝土导台面预埋钢板，钢板尺寸为500mm×500mm×20mm，沿线路中线位置每1m埋设一块。
另外，在与盾构机竖直中心线成22.5°处沿线路通长每隔1m预埋1根“U”型锚拴以固定钢轨。
图1 盾构机过站轨迹图 钢轨铺设 沿线路中线铺设两根并排钢轨，作为盾构机通过时的承重构件。
钢轨铺设要平整，特别是钢轨连接处不得有错台，以保证盾构机平稳滑过。
钢轨底部与预埋钢板焊接牢固。
盾构机到达进洞前的控制 盾构机从到达进洞前5m处进入R=250m设计过站线路，为使盾构机进洞后更好地适应混凝土导台的位置，从盾构机到达进洞洞门前20环开始进行盾构机姿态调整。
首先从进洞前20环向右偏，10环偏出隧道设计轴线30mm。
5环向左偏出设计轴线，进入设计过站线路，最终到达洞门时向左偏出隧道设计中线50mm。
最后阶段掘进施工中控制好掘进参数，做好管片选型，保证盾构机进洞后顺利按照R＝250m半径曲线前进。
盾构机主机过站 盾构机主机上混凝土导台 盾构机在进洞后，沿着已完成混凝土导台步进，此时仍需拼装6环管片。
在盾构机步进上导台期间，注意控制千斤顶的行程差，仔细测量盾尾间隙，做好管片选型，保证最后6环管片拼装质量及盾构机按照已确定的曲线顺利上混凝土导台。
盾构机主机过站 盾构机盾尾脱出洞门后，采用只拼装底部一块管片，并采用拼装模式利用最下部的两组液压千斤顶顶推管片使盾构机向前步进。
在直线段采用标准环管片，在曲线段采用楔形环管片，楔形量不足时可垫塞适当薄木板，以保证管片中线沿设计轴线平滑顺延。
管片脱出盾尾后，在管片与导轨之间打入木楔，使车站内管片与隧道衬砌管片底部高度保持一致。
盾构机步进时由底部的两条钢轨承受盾构机重量，由两侧的钢轨进行导向。
后配套台车过站 盾构机主机通过后，在混凝土导台上安置一块管片，并通过木楔调整高差以满足需求。
管片输送车以及连接桥可以直接从下部安放的管片通过，其余后配套通过安放在轨枕上的钢轨直接过站。
混凝土导台整体过站施工效果 本次过站非常成功，过站前盾构机进洞阶段对盾构机姿态进行了人为调整偏离隧道设计轴线，但管片最终姿态偏离隧道设计轴线42mm；二次曲线始发技术难度较大，但施工参数控制得当，盾构机姿态最大偏移量68mm，管片姿态最大偏移量48mm；隧道轴线满足设计规范要求，且管片没有出现开裂、漏水和较大错台，为盾构过站施工积累了宝贵经验。
本次过站的成功除了没有对隧道掘进施工产生负影响外，还体现在以下几个方面： 缩短工期 由于混凝土导台施工在盾构机到达进洞前就已经施工完毕，本次过站从盾构机刀盘进洞到盾构机抵达始发端并达到二次始发条件共耗时21天，缩短工期近30天。
降低成本 本次过站中使用的混凝土导台为车站混凝土回填的一部分，不计入过站成本；过站中使用钢轨全部回收并重复使用；底部铺设的混凝土管片有小部分碰撞损坏，修补后全部投入到【西村～西场】区间施工中。
真正消耗的物质只有预埋钢板、“U”型锚拴等小部分材料。
因此，过站成本很小。
操作方便 混凝土导台施工精度要求虽较高，但操作简单；过站采用盾构机自身提供动力推进过站，操作极为方便；盾构机整体到达始发端后，只需进行反力架及盾构机防扭装置的安装即可二次始发，不需进行盾构机拆解、组装和调试。
另外，由于过站所用物质少，工期短，大大减小了与车站结构施工的相互影响。
参考文献： [1]刘建航，侯学渊，盾构法隧道，中国铁道出版社（1991） [2]周文波，盾构法隧道施工技术及应用， 2004. 11 [3]李凤远，盾构过站施工技术应用 ，[期刊论文] —建筑机械化，(2009) 注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。