小盾構始發連續分體方案的研究

朱夢柳

中鐵十一局集團城市軌道工程有限公司

1 引言

近年來，在城市建設中地鐵施工逐漸普遍，但小盾構施工地下管線廊道工程尚比較少見，為了更安全高效地完成盾構施工，下面結合洛陽一號線管廊項目4m小盾構分體始發施工經驗，就多次分體始發方案以及注意事項進行分享，希望能對今后非常規盾構施工項目提供參考。

2 線路概況

盾構隧道始于建華路，由南向北依次穿越10棟一層侖庫，隴海鐵路洛陽東站運轉場，洛鐵火車頭汽車維修站，終點接于道南路北側龍城嘉園二期小區內。場地地勢平坦，隧道全長602.5m，盾構內直徑3.5m，管片厚0.25，內設電纜支架，隧道最大埋深約20.5m，隧道采用8.498%、16.509%的單面下坡，盾構井內凈空15m×7m。

3 區間地質水文

擬建洛陽一號線管廊項目始發井結構拱頂埋深20.5m，洞身地層主要是黃土狀粉質黏土，此外接收區間底部含少量砂層及卵石，區間下穿隴海鐵路，無地表水系。始發井東側約250m有中州渠：南側約2.1km有洛河。

洛河在洛陽市市區段多處設置了橡歇壩，蓄水時水位相對較為穩定。河底為卵石層，滲逶性較大，與地下水聯系較強；中州渠渠底為粉質黏土層，滲透性相對較弱，對地下水影響較小。

4 分體始發

4.1 一次始發

盾構一次始發主要內容包括：洞門鑿除、始發臺定位安裝、洞門密封安裝、洞內軌線鋪設、盾構機盾體結構下井、螺旋機安裝、反力架下井安裝、負環管片拼裝、始發掘進等工作內容。

一次始發屬于大分體，設備主機下井組裝，后配套等設備遵循與主機延長管路最短原則在地面布局擺放及組裝，主機與后配套設備之間使用延伸管線進行連接。反力架定位布設，負環拼裝，受基坑尺寸影響，采用特制小型土斗和卷揚機進行出土。

與主機連接的管線由兩側分布改為同一側，且前期無法使用雙軌梁，為了滿足以上要求，要預制一個托架小車（見圖1）。托架小車固定在拼裝機的拖拉油缸座上，可跟隨主機同步行走。分布于兩側的管線在托架小車的頂部進行固定，并最終在一側合攏后掛在管片上。因為無法進行同步注漿，需利用二次注漿設備進行注漿，設備可以在預制托架小車上進行固定。

圖1 托架小車示意圖

因為沒有渣土傳送皮帶，需要在螺旋機出口處直接接渣，考慮螺旋機出土口高度限制，電瓶車編組掛一個平板板車，放置特制小渣斗后開至螺旋機下方出土，以及二次使用平板車運輸管片，且因空間有限，一次僅運輸一塊管片。

因前期無法使用雙軌梁，因此預制托架小車前端還需要配備臨時的管片吊裝裝置，綜合考慮后使用拉鏈葫蘆（不小于5噸）進行管片吊卸后，再進行拼裝作業。

4.2 二次始發

施工到50環位置后停機進行負環拆除作業，同時進行主機與后配套間的延長管線的斷開工作。負環拆除后在井口進行馬鐙鋪設。大井口準備完畢后將連接橋、1#臺車及5#臺車下井并組裝，在5#臺車上安裝渣土運輸皮帶以及驅動裝置。管線連接完成后恢復掘進，電瓶車重新編組后使用編組配置正常土斗進行出土。

4.3 三次始發

掘進120m后，后續臺車下井，管路連接，二號電瓶車編組，變坡和洞內道岔安裝，提高工效。

4.4 始發試掘進運輸系統

一次始發由于沒有傳送帶，需將渣土運輸至螺旋機出口下方直接接渣，因此編組運輸的電瓶車只能掛一個平板車，平板車上放置特制小渣斗接渣，出土完成后，再使用平板車運輸管片，且由于空間限制，一次只能吊運一塊管片。

當完成二次始發后，可采用電瓶車配合出土提高工效。電瓶車編組采用1節車頭、3節土斗、1個漿罐、2節平板。正常段掘進為了保證最后一個平板到達吊裝位置，電瓶車需要向前掘進至車站里面，只有一處基坑，沒有車站時，電瓶車無法滿編組。反向開挖25m導洞，便于電瓶車向前開，滿足使用要求，運輸線路列車編組：1個25T電瓶車+3個渣土車+1個漿罐車+2個管片小車，共兩列編組。

4.5 分體始發注意事項

前期受施工井尺寸影響，只能下井盾構機主機結構，并使用小土斗配合卷揚機進行出土。一次始發階段，需注意地面管線的連接，具體有以下幾個方面。

（1）主機下井&地面臺車擺放就緒后，后配套臺車間的各種管線可以與主機組裝同時進行，并連接分體始發專用管線。

（2）電纜要確保在其他管線的上面。

（3）油管連接時要保證各種管件和管路干凈，無污物。

（4）各種管線要保證無折彎現象。

（5）管線應搭接在現場制作的托輥工裝上根據掘進速度順延到井下作業。

5 分體始發管路管理

5.1 管路分類

盾構機分體后，需延長的管路系統包括以下幾點。

（1）工業用水和內循環水路。

（2）工業用氣氣路。

（3）液壓油路。

（4）泡沫、膨潤土箱注入管路。

（5）黃油脂和盾尾油脂管路。

（6）水玻璃管路。

而在液壓管路中，又分為以下幾個系統。

（1）拼裝機系統。

（2）主推油缸系統。

（3）鉸接油缸系統。

（4）輔助液壓系統。

（5）螺旋機系統。

（6）刀盤驅動系統。

（7）回油和泄油管路系統。

（8）注漿系統。

盾構始發井的深度為22m，延長的管路既要滿足掘進，又必須保證滿足地面臺車下井的要求。每個臺車連接后的長度約為12m，有5個臺車，再加上必須留有剩余量，那么，總預計延長的管路至少為100m。

5.2 管路污染危害

在液壓系統中，對油品的清潔度要求較高，液壓油被污染會極大地降低液壓系統的可靠性從而造成不必要的經濟損失。

5.3 管路清洗與連接

為了防止管路連接時造成污染，導致盾構機液壓系統的破壞，必須對管路進行清洗。利用專門的液壓油管清洗設備，對油管中的橡膠、金屬和紡織物等污染物進行清洗，以保證液壓系統的正常運行。清洗的系統主要為管路清洗和連接部件的清洗。

清洗過程中，必須保證清洗循環至少要有二次以上，最后用干燥空氣將軟管吹干凈，以去除其中的纖維雜質。清洗完成后進行管道連接，操作人員必須先對作業環境進行清潔，保持手的潔凈，對使用的連接工具進行清洗，防止造成污染。管路清洗之后，利用管鉗、鏈鉗等對管路進行連接。在連接過程中，必須注意以下幾點。

（1）必須保持連接工具、油管接口處的整潔。

（2）對各根管路做好標識，防止油管接錯，便于以后檢查。

（3）在各根油管接口處必須加裝開關閥門，防止以后拆裝或者檢查管路時液壓油的漏出。

（4）對接時必須加密封材料，防止工作時液壓油泄漏。

5.4 電氣系統線路連接

盾構電氣系統線路主要包括以下幾點。

（1）380V動力電路。

（2）220V工作電路。

（3）24V控制電路。

（4）其他信號線。

盾構機分體后，要對管線進行延長，必須先對管線的類型進行統計。海瑞克盾構機連接到每個部分都有一個具體的編號，因此，可以根據盾構機的編號對延長線路進行標識，方便線路對接以及查找問題。由于盾構機始發時，作業環境較復雜，尤其是比較潮濕，因此，連接線路時必須做到防水絕緣，以保證操作人員的安全和盾構設備的安全運行。

5.5 盾構調試掘進

盾構機管線連接后進行調試，主要分電氣調試和液壓調試兩個部分。在調試前，必須先對管路、線路進行檢查，主要內容如下：液壓油路是否有泄漏、折彎現象；油路的閥門是否全部打開；電纜是否有破皮、磨損等現象。

檢查之后，就可以啟動電源進行調試。第一，根據PLC程序中的報警信息進行分析，排除故障；第二，啟動液壓泵，對壓力進行測試，保證滿足技術要求；第三，各系統的主要功能測試，確定是否動作。盾構調試一切正常后，恢復盾構正常施工。

6 結束語

如今，洛陽一號線管廊項目的小盾構工程已經完工，過程中實現了快速、高效施工，保證了節點要求。雖然在始發前期，受限于場地條件及結構井形式，對盾構始發帶來較多的困擾，但我們從現場實際情況出發，通過細致的策劃，結合CAD模擬，對于施工過程中可能出現的問題提前分析并制定解決方案，從而保證了現場盾構施工的順利進行，也為以后管廊工程的小盾構應用提供了一定參考。