盾构过站与调头工艺工法

1 盾构过站和调头工艺工法 1 前言 1.1工艺工法概况 区间隧道采用盾构法施工时，由于接收端车站已经封闭，无法在隧道贯通后进行吊出，而是采用盾构机整机顶推和滑移方式通过车站站台层的方式（或在端头井内调头施工相邻盾构隧道），进入车站另一端的始发井，直接进行下条隧道的施工。 盾构过站是指由于接收端车站由于需提前封闭，接收端车站不具备吊出和吊入的条件，在站台板层盾构通过的一种施工方法，主要分为盾构主机过站，后配套系统整体过站两部分，过站完成后进行组装。 盾构调头是指由于接收端车站由于需提前封闭，又必须完成相邻隧道的施工，在端头井内完成调头，主要分为盾构主机调头，后配套台车每节调头，全部完成后再进行组装。 1.2工艺原理 结合各项目的实际工程概况，车站结构形式与盾构机的位置关系，在盾构过站前，对车站底板进行处理，铺设钢轨并加固。盾构接收并平移到位后，及时展开盾构过站，同步进行盾尾刷的更换和同步注浆系统的清理。盾构主机过完站并平移就位，对后配套系统，直接采用电瓶车拖动，通过车站后与盾构主机连接。然后展开盾构始发的相关工作。 盾构调头要考虑盾构机主机和后配套尺寸，结合调头施工场地的设计图和空间测量结果，预先作好调头模拟工作，确定各种限界尺寸（并考虑作业空间和施工误差），根据模拟结果确定调头步骤和调头方案。 2 工艺工法特点 2.1采用盾构主机整体平移或调头，不拆机，施工速度快。 2.2过站或调头过程中可完成对盾构机的维修和保养，节省时间。 2.3过站或调头均在地下完成，对地面及周边环境影响小。 2.4盾构接收前，整体考虑盾构过站（或调头）所需要的空间，合理考虑盾构接收时的托架安装。同时根据车站结构形式，对盾构主机进行平移、推进、平移，直接在始发井内就位。 2.5采用了简洁、方便的钢轨过站方式完成施工，对设备的影响小。 2

2.6仅将盾构主机与后配套设备断开，实现盾构的整体过站（或调头）。 2.7盾构主机过站（或调头）过程中，根据进度安排，对盾尾刷进行更换，同时对同步注浆系统进行清洗。 2.8盾构过完站（或调头）后直接在始发井内就位，将主机和后配套连接后，就具备盾构始发的条件，这样大大缩短了工期，加快了施工进度。 3 适用范围 本工法适用于在城市繁华地段，施工场地狭小，不具备盾构吊装的工程，对虽具备条件，但工期不允许等类似情况下有一定的参考价值。 4主要技术标准 《盾构法隧道施工与验收规范》（GB50446）。 《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299）。 5施工方法 盾构过站一般采用千斤顶顶推法盾体整体平移和电瓶车拉动后续台车过站的方法。盾构调头一般采用千斤顶顶推法盾体整体旋转，待盾构主机旋转到位后，再将后配套台车逐节旋转、平移后连接的方法。 6工艺流程及操作要点 6.1施工工艺流程 盾构过站施工工艺流程见图1。 3

图1 盾构机过站施工工艺流程图 盾构调头施工工艺流程见图2。 调头空间的准确测量确定调头限界做好调头断面的二衬砂浆找平调头机具到场铺设钢板放置托架钢板上标示限界点盾构机步入托架盾构机调头洞门处橡胶帘布和扇型压板的安装钢丝绳拉紧盾构机破洞而出砂浆清扫盾构机与后配套台车分离牵引力计算与设备选型

设备的准备设备的安装、调试预埋件设计

图2 盾构机调头施工工法流程图 4

6.2操作要点 6.2.1盾构过站 1盾构到达前准备 1)车站底板的布置 盾构机到达车站前，要对车站底板进行整理。要对底板、中板上影响盾构过站的预留钢筋进行压弯处理，保证盾构机过站净空；要对底板上不平整的地面进行整平处理。车站底板平整后，在车站标准段底板上铺设钢轨，轨距3m。 2)牵引工具布置 为便于盾体及托架的顺利移动，两种方案可供选择：①在车站另外一端头安设2台拉力为5吨的卷扬机，在盾构机过站时作为牵引力；②在钢轨上设置提供反力装置，用液压千斤顶，从托架尾部（盾构主机与托架连接为一体）推动。 3)接收托架及平台安装 在接收井里搭设接收平台。平台由20#型钢和16mm厚钢板搭设而成，平台上部钢板相互焊接，表面焊缝要打磨光滑，并在表面涂上黄油。 在接收架下面焊接一块厚度为16mm的钢板，焊缝间距150mm，每一处焊缝长度150mm，始发架每一侧保证双面焊接。

图3 车站接收端端头断面情况 为保证始发架能够顺利爬上车站底板上的钢轨，托架安装时，要根据现场实际情况，稍微带坡度(2～5%)，刚好使托架前端比钢轨面高2～3mm。 为完成盾构平移，托架需在钢板上滑移，在钢板上安装推进支座，同时准备两 5

个推进油缸。将始发架固定在钢板上并对始发托架进行加固，便于盾构机的接收。 2盾构机到达后准备 1)用型钢支撑连接桥架，拆开盾体与后配套连接的水管、气管、液压管等。 2)在盾尾内部焊接支撑型钢，防止盾尾变形。 3)清洁盾体、刀盘，清空密封土仓泥土。 4)固定盾体和始发架。用钢丝绳将盾构机盾体与始发架分别在前、中、后固定拉紧，同时在盾壳与始发架接触的不同位置再点焊固定，以确保盾构机盾体与始发架不发生相对移动。 5)在盾体刀盘、前盾、中盾、盾尾连接处用钢板焊接在一起，防止在盾构过站时盾体各部位相对移动。 6)在盾体上用H型钢焊4个牛腿，便于盾体的顶升和千斤顶推动盾体滑动。 7)清除始发架加固材料。将盾构机接收时的加固材料清除，并对以前的焊缝的焊渣进行打磨处理，使始发架能够在钢板上移动。 8)将盾体与始发架一起用两台千斤顶（推力为100t）向前移动到盾构机操作平台脱出管片，使盾体脱离后配套设备，便于盾构机的横移。 3盾构机主机过站 盾构机主机过站，主要包括在到达端头的横移，主机的前移和在始发端头井内的横移三部分。 1)盾构机横移 根据车站底板布置情况，在盾构机前移前要将盾构机盾体平移。将推进油缸安置在盾构机上焊接的牛腿上，使油缸撑靴顶紧车站侧墙，然后同时开动推进油缸，推动盾构机平移。盾构机的横移距离通常为1.5m。 6

图4 车站接收端端头断面情况 2)盾构机前移

将推进油缸放在盾构机上的牛腿上，启动油缸，将盾构机和始发架与接受平台的钢板分离，将钢轨置入其中，然后收缩油缸，让盾构机托架落在钢轨上。钢轨安置位置见下图：

图5 车站接收托架及铺钢板断面情况

用液压千斤顶推动托架，使托架与盾体向前移动，移动的过程中要定时检查盾

构机的姿态，并及时进行纠正。 3)盾构机横移及始发就位 在盾体前进的同时，将到达端头的平台转移到始发端头作为始发平台，在盾体到达端头前确保始发托架的位置准确的定位在钢板上，并做上标记；在始发平台的钢板上涂上黄油。 当盾体前进到始发端头，托架全部上到始发平台上后，进行盾体的横移工作。将盾体顶升到托架离开钢轨，取走钢轨，收缩油缸使盾体落在始发平台的钢板上； 利用液压油缸推动盾体在始发平台的钢板上横移1.5m，然后再向前滑动，滑动 7

到托架距侧墙0.6m位置时，用油缸逐个调整使托架准确定位。最后对始发托架进行加固，为始发做准备。 4后续台车过站 1)后配套台车过站准备 在盾体过站的同时，要进行车站内台车和电瓶车轨道的铺设，轨枕和道床均采用20#H型钢进行铺设。由于电瓶车和后配套台车在洞门处轨道和车站底板之间存在较大高差，需要顺坡，轨道纵坡定为20‰，轨道的铺设见附图3。 2)台车前进 轨道铺设完成后要进行后配套设备的过站，在1号台车上用H型钢焊一横梁，利用电瓶车直接推动整个后配套系统进行前移。 3)盾体与后配套系统的连接 后配套设备到达西端头后，要将后配套设备与定位好的盾体进行连接，连接水管、电路、气管和液压管路等。 5盾构机的检修 利用盾构机过站期间进行盾构机检修，为下一个区间的掘进做准备。维修内容视盾构机检查的情况确定，包括刀具更换（要根据刀具磨损状况和下一区间掘进的地层情况确定）、刀盘和螺旋输送器的磨损修复、盾尾密封刷的更换、密封件的更换、泡沫管路和注浆管路的疏通、测量系统的维护保养和鉴定等等。 6.2.2 盾构调头 1施工步骤 盾构调头施工步骤见图6。

13500598810500662019085003503901650390

300200

托架限界

左线托架限界右线

598813500190850016503501050021533906620390300托架限界托架限界右线左线 第一步 接收平台安装 第二步 盾构机接收 8

左线135005988190850016503502153390662039030054°498托架限界右线10500托架旋转点固定示意图托架限界 66201650390350390300托架限界托架限界右线左线1050059881350050036°1908 第三步 顶转盾构机 第四步 盾构机横向

390662019085001650托架限界托架限界30010500598813500390350左线右线

6500 390662019085001650托架限界托架限界30010500598813500390350左线右线30° 第五步 盾构机横移后顶进 第六步 顶转盾构机

右线左线

35039013500598810500300托架限界托架限界165050019086620390

20°

390662019085001650托架限界托架限界30010500598813500390350

左线右线

1399500 第七步 顶转盾构机 第八步 顶转盾构机 右线左线

35039013500598810500300托架限界托架限界165050019086620390

40° 第九步 盾构机始发就位 图6 调头步骤示意图（台车调头参见主机）