盾构机步履式行走整体过站施工技术研究

金超

中电建铁路建设投资集团有限公司 北京 100160

摘要:利用液压油缸伸缩的原理，将液压油缸焊接到盾体上，进行“推（平推盾构机）－抬（抬升盾构机和接收架）－拖（拖动接收架）”的方法，通过液压油缸完成盾构机整体抬升和顶推的循环施工，使盾构机整体步履式行走过站。

关键词:盾构；液压油缸；步履式行走

1 引言

随着城市地铁的快速发展，盾构机过站的实施案例也逐步增加。国内外一般采用托架下垫滚杆法、托架下垫滑动式托板法、托架带轮行走式、卷扬机牵引式及千斤顶顶推式等盾构机分体式过站施工工艺，需完成盾构机与后配套拆解、二次组装及二次调试等施工环节，而在车站空间狭小，无吊装、拆解的条件下完成盾构机整体过站的工艺和施工技术还需要大力研究和推广。

2 工程概况

哈尔滨地铁2号线一期工程全长28.7km, 均为地下线，设19座车站、19个区间、1座车辆基地、2处主变电所，是哈尔滨市北部至东南方向的基本骨干线。一期工程线路经过呼兰、松北、道里、南岗、香坊五个行政区，连接松花江南北两岸，串联了哈尔滨重要的交通枢纽，并与轨道交通1、3、4、5、6、8号线换乘。文中研究成果依托于哈尔滨站站，车站两侧均为盾构区间，均从尚志大街站下井始发，尚志大街站～哈尔滨站站区间右线采用Φ6280mm盾构机施工，到达哈尔滨站站后过站，继续掘进哈尔滨站站～博物馆站区间右线。

3 盾构机步履式行走施工

3.1 施工过程

3.1.1施工准备

1、施工前熟悉车站主体结构图纸及盾构机的结构图纸，运用初步模拟的方式初步拟定盾构机盾体的重心位置，通过杠杆平衡原理进行盾体重心位置的验证，因盾构机为整体平移过站，故验证重心位置时需考虑管片拼装机和螺旋输送机重量对盾体重心点位置的影响。确定盾构机的重心位置在距切口环2300-2500mm范围内。

2、确定抬升用的千斤顶支座的焊接位置，应尽量保证4组抬升千斤顶在盾体上的焊接位置距离重心位置相等保证盾构机抬升时的平稳，确定抬升千斤顶支座位置在前盾和中盾的中心位置，同时需考虑抬升千斤顶行程以及平移过程中托架和主体结构尺寸对盾构机整体平移的影响，确定将抬升千斤顶支座焊接在前盾和中盾盾体外侧的4点位和8点位；根据便于施工的原则，将平推千斤顶焊接在托架的中心位置。

表1 盾构机参数表

序号	名称	重量（T）	外形尺寸（mm）
1	刀盘	52	6280×6280×800
2	前盾	96	6250×6250×2100
3	中盾	86	6240×6240×3100
4	尾盾	28	6230×6230×3630
5	管片拼装机	15	5100×4300×3600
6	螺旋输送机	25	12500×1640×1750

图1 盾构抬升千斤顶支座图

3、根据车站底板距洞门的高度，将传统利用钢支撑将后配套台车轨道架高的方式进行改进，使用20号工字钢制作台车加高钢支撑，在台车行走轮与台车立柱之间安装钢支撑加高节，将台车行走轮落到车站底板轨道上。

图2 台车支架示意图

3.1.2 盾构接收

盾构机破洞门前，根据盾构机进洞段推进要求进行盾构推进参数及姿态的调整，确保盾构机能顺利进入接收架。盾构机刀盘破除洞门进站后，使用盾构机的管片安装模式将盾构机往前移动直至安装完本区间最后一环管片，由于盾体逐渐脱离土体，盾构机安装管片的千斤顶压力也逐渐减小，为了保证管片间的压紧密实，每安装完成一环后，应对后三环管片螺栓进行复紧。同时及时进行进洞环管片壁后二次补浆，保证成型隧道的稳定。

盾构机完全上到接收架后，调整拼装机的位置，使拼装机的移动、定位机构位于正下方；旋转螺旋机，使螺旋机内部渣土清理干净。根据事先计算好的点位将抬升千斤顶支座和平推千斤顶支座焊接盾体和托架上，将5点位和7点位油缸撑靴通过型钢与托架焊接。在盾体外壳焊接防止盾体转动的限位钢板。在盾构机外壳焊接防止铰接活动的钢板，防止盾体滚动。利用20mm钢板做为连接板将盾体与接收架连接在一起。

3.1.3 盾构过站

1、利用机械式千斤顶顶推托架，将盾构机和托架往底纵梁方向平移，直至盾构机完全避开车站结构转角并留有足够的过站工作空间。

2、利用抬升千斤顶抬升盾体3～4cm，使其脱离接收托架，收缩2个平推千斤顶拖动接收架向前平移0.8m，达到盾构机平移目的。盾构机平移过程中需不断利用机械千斤顶调整盾构机平移轴线，保证平移的准确性。

3、当到达后配套台车前轮从洞口出来时，台车上安装20号工字钢下移台车轮子，同时台车轮子下移后在车站底板顺延轨道。使后配套与盾构同步平移过站。

4、重复“推－顶－拖”的操作，直至将盾构机和接收架移动到距离始发端头大约9米处停下，进行盾构机姿态及轴线调整，准备进行盾构机二次始发。

3.2 施工要点

1、进行盾构机重心点位置计算时，需考虑管片拼装机和螺旋输送机重量对盾构机重心点位置的影响；明确主体车站的结构转角影响盾构机平移的位置，根据平移时的需求提前进行影响部位的凿除或在影响位置底板上加装顶推反力支座，提高工效。

2、区间贯通前根据盾构机进洞段推进要求进行推进参数及姿态调整，提前进行盾构机的姿态符合，确保盾体顺利上到接收架上。刀盘进站后，利用盾构机上的主推千斤顶，将盾体往前移动直至盾体完全处于接收架上。盾构机上接收架前需对接收架进行加固，保证盾构机上接收架过程中，接收架不发生滑动。

3、需根据实际抬升千斤顶的油缸行程确定抬升支座的焊接位置，保证油缸的焊接位置能满足盾构机及接收架整体抬升3-4cm的要求。需保证4个抬升千斤顶支座在盾壳上的焊接位置处于同一水平面上，避免抬升过程中发生倾斜，保证抬升过程的平稳；在盾体外壳焊接防止盾体转动的限位钢板。在盾构机外壳，焊接防止铰接活动的铁板防止盾体滑动。利用20mm钢板焊接在盾体上做与接收架连接成整体的连接板，连接板与接收架为间隙配合，减小平移过程中的摩擦。

4、盾构机平移时使用的千斤顶是与盾构机上自带的液压站进行连接，连接需对千斤顶进行分组，前盾上的2个抬升千斤顶为一组、中盾上的2个抬升千斤顶为一组、两个平推千斤顶为一组，既能抬升过程中的联动可控，又能保证盾体抬升的平稳。

5、利用平推千斤顶推动盾体沿着接收架轨面往前滑动约0.8米停下；再利用抬升千斤顶，将盾体抬离接收架，然后用平推千斤顶回缩拽动接收架前移约0.8米停止。收缩抬升千斤顶，将盾构机平稳落到接收架上。依照“推（平推盾构机）－顶（抬升盾构机和接收架）－拖（拖动接收架）”的方法，将盾构机和接收架前移约0.8米，使盾构机达到整体平移过站的目的。

6、盾构机平移过站过程中需不断利用机械式千斤顶，进行盾构机平移轴线的调整，使盾构机完全避开前方车站结构转角并留有足够的过站需要的工作空间。

7、当台车前轮从洞口出来时，利用钢支撑将台车架起，利用20号工字钢台车支架将台车车轮下移，同时在车站底板上安装台车过站使用的轨道。所有台车均安装支架，使之达到同步过站的目的。

盾构机整体平移过站过程中可进行盾构机检修工作，提高过站工效，缩短施工工期。

8、重复“推（平推盾构机）－顶（抬升盾构机和接收架）－拖（拖动轨道、接收架）”的操作，直至将盾构机和接收架移动到距离始发端头大约9米处停下，进行盾构机姿态及轴线调整，调整完成后将盾构机顶至洞门准备始发。

9、盾构机整体平移过程中，为保证有效恢复盾构机性能，提高施工过程中设备运转可靠性，减少设备故障，提高使用效率，确保下一个盾构区间工程的顺利进行，需特对盾构机进行维修保养。检修包括：需进行刀具、盾体上的传感器及耐磨格栅的检查与维修、盾尾刷及止浆板的检查与维修、螺旋输送机、管片拼装机、皮带机的检查与维修，对刀盘驱动系统、压缩空气系统、液压系统、水循环系统、电气系统、泡沫系统、注浆系统进行检修和调试。

4 结语

文中技术措施在连续掘进的盾构隧道施工中，解决了盾构机整体过站的技术难题，避免了盾构机拆卸、组装及调试的复杂工序环节，且应用范围广、通用性强、施工效率高，降低了吊运设备吊装的安全风险。不需大型吊装设备占用地面场地，不影响地面交通，缓解了地面的交通压力，给市民的出行、生活带来了方便，在施工期间，曾受到过国家、省、市工会等领导人的检查指导，并给予了高度赞扬。

参考文献

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