盾构机过站(岛式车站盾构机过站技术探讨)

岛式车站盾构机过站技术探讨

1.盾构机

本文以一台进口的EPB盾构机为例。盾构机总重量约330吨，总长58.405米。分为两部分:主盾构机和后方配套设备。后支撑设备分别安装在五个后续小车上，两部分通过桥架连接。

盾构机主体由前盾、中盾、盾尾、刀盘四部分组成。盾体直径6340mm，刀盘直径6370mm，总重量252.2t，总长9.03m，后支撑台车及桥架总长49.375m，总重量约77.8 t，台车宽度5.2m(含走道板)，最大高度4.63m，台车轨距2.2m

2.站址条件

需要经过的车站是地下二层10m岛站。车站全长163.3m，标准断面宽度18.9m，车站地面埋深约16.5m，车站位于城市主干道上，车站沿东西向布置。街道红线宽46m，道路车流量大。站场平面布置见下图。

接收端到端部分

标准截面的截面条件

3.过站施工准备

3.1支架制造

由于盾构底面低于车站地面，盾构机固定在支架上，通过车站时同步移动，所以必须用支架将支架抬高。

支架是由工字钢制成的。接收段沿路线方向采用4根双20H工字钢(均匀分布)，始发段采用3根双25H工字钢作为主要支撑架(分别布置两卷路线和两卷进度)。路线法线方向为20H型钢，间距1.25m，间距1m作为肋。支架示意图如图所示。

由于支架的高度已经确定，要提升的支架高度等于轨道标高(支架底标高)-车站盾构底标高。支架高度不够的部分由垫板支撑，垫板采用16mm钢板，钢板也放在底板之间。

3.2屏蔽通过支架

由于盾构通过支架的底标高与通过轨道的底标高相等，所以确定了盾构进洞的标高，从而可以确定支架的高度。其余与一般支架相同，如下图所示:

3.3支架上盾构机的平移

3.4平移时，盾构机铰接部分用20H型钢焊接，型钢切割。型钢长约1米，两段在盾构机下部两侧呈45度对称，如下图所示:

2.5用于过站的滑道

为了减少摩擦，在支架和底板之间加了双层钢板、轨道或滚动条。本次施工采用的轨道布置采用2+1+2轨道布置，具体布置如下图所示。

站台的轨道和底板用膨胀螺栓固定。

3.5顶力计算和顶力设备

钢与钢之间的摩擦系数为0.5-0.6，摩擦力等于总重力(包括盾构机和支架)；

顶推设备采用100t千斤顶和液压泵站，千斤顶顶升速度10cm/min，顶升力150-160kg/cm2。顶进开始时，需要顶进10-20%，油压逐渐增加到盾构开始移动时的压力。

插孔数量为3个，1个备用。

3.6翻译中使用的反应支持

平移过程中的反力架由H型钢和16mm钢板焊接而成。详细尺寸见下图:

3.7支架上的反作用支架

由16毫米钢板焊接而成。详细尺寸见下图:

3.8轨道上的反作用支架

它由16毫米厚的钢板焊接而成，有3个孔与轨道相连。

3.9顶铁

顶铁的长度可分为20厘米、40厘米、100厘米等。根据千斤顶的行程和每次推动的距离来控制。按下顶部横杆上的把手，便于操作。由20H钢对焊或16mm钢板焊接而成。钢板两端焊接。

4.设备和人员

4.1过站所需材料见下表:

5.盾构穿越站

5.1盾构穿越施工流程

5.2、盾构到达前的准备工作

5.2.1.车站地面布局

盾构机到达车站前，要对车站地面进行整理。将影响盾构过站的底板和中板上的预留钢筋弯折，确保盾构过站干净空；底板上不平整的地面应平整。车站地面整平后，在车站标准节地面铺设轨距为3m的钢轨。铺轨位置见附图2。

5.2.2.原始支架的定位

在接收井中设置接收平台。平台由20#型钢和16mm厚钢板组成。平台上部钢板相互焊接，表面焊缝应打磨光滑并涂黄油。

起始架下焊一块16mm厚的钢板，焊缝间距150 mm，每条焊缝150mm，保证起始架两边都焊好。

始发支架接收位置示意图

为了保证启动架能在钢板上滑动，在钢板上安装推进支架，同时准备两个推进油缸。将启动架固定在钢板上，加固启动支架，便于接收盾构机。

5.3.盾构机到达后的准备工作

5.3.1.用型钢支撑连接桥，拆卸与后罩连接的水管、气管、液压管等管路。

5.3.2.在盾尾内侧焊接支撑型钢，防止盾尾变形。

5.3.3.清洁盾体和刀盘，并清洁空密封土仓中的土壤。

5.3.4.固定护罩和起动架。用钢丝绳将盾构机的盾体和始发架分别在前、中、后固定拉紧，并在盾壳与始发架接触的不同位置进行点焊，保证盾构机的盾体和始发架不相对移动。

5.3.5.盾构本体的刀盘、前盾、中盾和盾尾的连接处焊接有钢板，以防止盾构通过车站时盾构本体各部分的相对移动。

5.3.6.用工字钢在盾体上焊接四个支架，便于千斤顶顶起盾体和滑动盾体。

5.3.7.移除起始框架的加固材料。盾构机接收时清除加固材料，打磨前一道焊缝的焊渣，使启动架在钢板上移动。

5.3.8.用两个千斤顶(推力为100t)将盾构连同始发架一起向前移动到盾构机操作平台上脱离管片，使盾体与后方支撑设备分离，便于盾构机横向移动。

5.4.盾构机主体穿过车站

盾构机过盾站主要包括东端头的侧向移动、盾体的前移和西端头井内的侧向移动三个部分。

5.4.1盾构机的横向移动

根据站场平面布置，在盾构机前进之前，需要对盾构机的盾体进行平移。将推进油缸放置在盾构机焊接支架上，使油缸支撑靴紧贴设置在车站侧墙加液部分的反力支架，同时启动推进油缸推动盾构机平移。盾构机平移距离为1.5m

盾构穿越平面图

盾构横向移动示意图

5.4.2.盾构机向前移动

考虑到接收井与车站地面之间有34cm的台阶，安装盾构机接收支架时，将支架做成7‰的上坡。当盾构机的接收平台向前移动到车站地面时，高度正好与车站地面的轨道高度相同，这样支架和盾构机就可以整体直接推到轨道上，直接穿过车站。支架盾构机与轨道整体的位置关系图如下:

支架盾构机后轨整体示意图。

用起重机拉动支架，向前移动支架和护罩。在运动过程中，定期检查盾构机和支架的姿态，并及时纠正。

5.4.3.盾构机的横向移动和起始位置

在盾构推进的同时，将到达端转移到另一端作为启动平台，在盾构到达再启动端之前，将启动支架准确定位在钢板上并做好标记；用黄油涂抹起动平台的钢板。

当盾体前进到再出发端，支架都在出发平台上时，需要横向移动盾体。将盾构顶到支架上离开轨道，将轨道移开，收缩油缸，使盾构落在启动平台的钢板上。

用液压缸推动盾体在始发平台钢板上横移1.5m，然后向前滑动到支架距侧墙0.6m的位置，用油缸逐个调整支架，使其准确定位。最后加固启动支架，为启动做准备。

5.5.后支撑台车通过车站。

5.5.1.支撑小车的站后准备

盾体通过车站时，应铺设车站内的台车和电瓶车轨道。轨枕和道床采用20#H型钢铺设。由于电瓶车与后支撑小车之间隧道入口处的钢轨与车站底板的高差较大，需要顺坡，钢轨的纵坡设置为20‰

5.5.2.电车向前移动。

轨道铺设后，需要经过后方配套设备的工位。1号小车上用H型钢焊接一根横梁，用电瓶车直接推动整个后支撑系统向前。

5.5.3.屏蔽体和后支撑系统之间的连接

后配套设备到达再出发端后，需要将后配套设备与定位好的盾构连接，连接水管、电路、气管、液压管路等。

5.6盾构机的维护

利用盾构机在过站期间对盾构机进行检修，为下一步区间掘进做准备。维护内容根据对盾构机的检查确定，包括刀具更换(根据刀具磨损情况和下一步区间开挖的地层情况确定)、刀盘和螺旋输送机磨损修复、盾尾密封刷更换、密封件更换、泡沫管道和注浆管道疏通、测量系统维护鉴定等。

6注意事项

1)制定详细的盾构过站方案和计划，同时组织有经验的、经过技术培训的人员组成作业队，指定专人负责组织施工。

2)在到达前加固并准确定位支架，保证盾构机过站时支架的刚度。

3)到站前，将影响盾构过站的站台板预埋插筋等预埋件压平，以保证底板的平整度。

4)在底板上铺设轨道，并在轨道上涂抹3#极压锂基润滑油，以减少盾构滑动的摩擦力。

5)盾构前进时定期修正盾构机姿态，使盾构平稳直线前进；横移时，定期校正千斤顶行程，并保持千斤顶行程同步。

6)由于反作用支点和顶铁受力较大，为保证焊接质量，必须清理焊接表面。

7)在施工范围内，有许多可燃物质，如机械油脂等。进行焊接和切割作业时，必须在作业现场旁边准备好泡沫灭火器，必要时应有专人手持灭火器进行警示。