盾构分体始发在地下综合管廊中的应用研究

张力辉

摘要：盾构施工因其机械化程度高、施工速度快、安全可靠等优势成为城市地下综合管廊施工最常见的方式之一，而地铁综合管廊相对于地铁车站由于综合井场地狭小等特点，需采取分体始发的方式。本文以深圳某综合管廊盾构区间为例，对盾构分体始发的关键技术进行探讨，主要进行综合管廊狭小地形下的盾构场地布置、物料运输和分体始发等问题的研究，为在实际施工中综合管廊盾构分体始发技术提供了一定的借鉴作用。

关键词：狭小地形；盾构；分体始发；施工工艺

随着我国经济的蓬勃发展和社会的进步，人们对于生活所必需的水、电和通信的需求更是日益增长，这样也就加速了城市管道工程的建设与发展。传统的管线布置形式已很难适应现代化的城市发展，由于综合管廊内管线布置紧凑合理，有效利用了道路下的空间，节约了城市用地。综合管廊在这种情况下收到了各大城市的青睐，成为市政建设的重要部分。盾构施工因其机械化程度高、施工速度快、安全可靠等优势成为城市地下综合管廊施工最常见的方式之一，然而与地铁车站不同，综合管廊使用综合井作为盾构的始发井，综合井场地狭小，需采取分体始发的盾构始发方式，本文主要结合深圳在建综合管廊实例，重点研究管廊盾构的场地布置、物料运输技术。

1、工程概况

深圳市轨道交通14号线共建管廊工程14GL-101标位于深圳市龙岗区，管廊26.365Km采用盾构法施工，配备7台Φ6980mm复合盾构机，5台Φ8330mm复合盾构机，本文区间盾构从27#综合井始发，空推过站26#综合井，最后到达25#综合井，区间最小曲线半径为400m，最大纵坡50‰（上坡），以27#始发综合井为例研究盾构分体始发关键技术，

由于27号综合井始发井井下有效可利用空间长度为35米，盾构机总长度约为107 米，所以始发井内长度不满足整机始发条件，需采用场地布置、物料运输技术。

图1-1 六工区线路图

2、第一阶段场地布置及物料运输

第一阶段始发流程：底板铺设满钢板→始发架下井定位→中盾下井→前盾下井→刀盘下井安装→主机前移→拼装机下井安装→主机前移→螺机安装→尾盾下井安装→主机及始发架整体前移→底部反力架安装→左右及顶部反力架安装→轨道铺设→卷扬机下井安装→延长管线连接→设备空载调试→负环拼装。

第一阶段主机掘进，本阶段盾构机主机下井组装并空推过站，设备桥与后配套拖车地面摆放，暂不与主机直接组装连接。主机、设备桥及后配套拖车分别组装、摆放完成后，主机和设备桥之间使用延长管线连接。此时，制作一个9m³的临时出渣斗，搭载到管片车上边，通过螺机直接出渣到渣斗中。本阶段向前掘进25米，渣土和管片运输由5t的电动卷扬机进行牵引运输。

2.1始发场地布置

分体始发第一阶段中主机在井下组装，制作9m³临时出渣斗，设备桥及1#-7#拖车呈2排布置在井上地面东侧，东侧是整体浇筑的有长约80米的钢筋混凝土地面。在吊装井口端头预留出13m*11m的空间用于履带吊站位，其中履带吊站位要距离吊装井口5m，设备布置如图2.1-1所示。

图2.1-1 盾构吊装阶段场地布置图

图2.1-2 主机推进阶段场地布置图

在井口东边场地靠近南侧围挡一侧按照预定位置布置好拖车轨道，用于2#-5#拖车的摆放，以便后续2#-5#拖车在第二阶段始发时的整体前后拖动。位于北侧的1#、6#、7#拖车由于后期不存在拖动情况，无需布置拖车轨道，直接摆放在地面即可。其中设备桥在进行吊装摆放时需提前制作并架设好前部的支撑工装，所有拖车做好阻轨工作，然后注意做好所有后配套的防水工作，安装防水棚或使用雨布进行防水工作。

该阶段设备进场顺序为：履带吊进场组装→2#—5#拖车的轨道铺设→5、4、3、2#拖车依次进场卸车安装轮对并通过龙门吊后移至指定位置轨道上→7、6、1#拖车依次进场卸车安装轮对并通过龙门吊后移至指定位置地面上→设备桥进场卸车后部与1#拖车搭接前部假设在支撑工装上进行固定→中盾进场吊装下井→前盾进场组装吊装下井→刀盘进场吊装下井→拼装机进场吊装下井→螺机进场吊装下井→尾盾进场组装吊装下井。

主机掘进阶段相较与主机吊装阶段，需要将后配套移动至基坑旁边，并增设临时渣坑，临时渣坑需具备至少存储一环渣土量的能力。

2.2延长管线布置

始发第一阶段中，井下空间主要布置的是盾构机主机延长管线以及始发所需的反力架、始发基座。始发管线延长部分以S弯形式暂存于井下。始发井深21.75m，第一阶段始发掘进25m。考虑管线数量及最小折弯半径，分类将延长管线以S弯的形式布置在已摆放好的主机旁，台车延伸至主机的液压油管17根，水管3根、气管1根、泡沫管8根、保压管路1根，膨润土管1根，主驱动电缆共7根，低压电缆7根。

图2.2-1 地面管线布置图

图2.2-2 综合井内管线布置图

2.3管路输送布置

流体管路（外循环水管路、工业气管路、盾尾油脂管路）较液压管路有所不同，可在掘进中进行连接。管路采用定长方式，为减少管路输送工作量，在掘进过程中可根据掘进效率分段延长流体管，所有流体管两端安装球阀，延长时关闭球阀，连接新管路至盾构机主机，如图2.3-1所示。

图2.3-1 盾构管线布置图

分体始发过程中，随着盾构机主机向前掘进，所有管线需随着掘进速度向前延伸，在此工序中，加装工装以便于延长管线向前延伸。

工装主要结构由花兰螺丝、工字钢、滑动小车以及2m、2t软吊带组成。工字钢由吊篮螺丝固定在管片侧壁上，软吊带捆绑延长管线固定在滑动小车上，滑动小车可在工字钢滑动，通过盾构机主机掘进，带动滑动小车向前延伸管线，如图2.3-2所示。

图2.3-2 管线输送示意图

2.4渣土吊运

盾构主机掘进时采用螺旋输送机直接出渣方式，并在出渣口下方制作9m³的小型出渣斗，由螺机直接出渣到特制小渣斗内，然后通过卷扬机运输渣斗至后部井口吊出卸渣，案例实物如图2.4-1和2.4-2所示。接渣期间必须有专人对出渣情况进行看守，以便及时与盾构司机进行沟通，防止因未及时停机造成的掉渣。

图2.4-1 临时出渣示意图图 图2.4-2 临时出渣实物图

2.5管片运输

管片运输主要包括垂直运输和水平运输，垂直运输与常规盾构施工相同。

首先，在拼装机设备桥拖拉油缸的左右耳座处各挂一个5T的手拉葫芦，然后将双梁吊机的扁担梁安装于此处用于吊卸管片。在管片水平运输时，管片通过卷扬机运输至螺机下方，每次只能运输一个管片，然后通过手拉葫芦将管片进行吊卸。最后，拼装机将管片拖动拉至拼装区域进行管片拼装，管片安装机抓持管片后，运输下一片管片。

在施工中，每次拼装完成一片管片后，管片安装机需前进至行走极限来确保管片运输与拼装机的相对安全距离，第二阶段后续就可以使用双梁吊机吊运管片。

3、第二阶段场地布置及物料运输

第二阶段始发流程：主机掘进25m后→管线拆除→设备桥下井安装→1#、2#拖车下井安装→临时出渣装置安装→延长管线连接→皮带硫化→系统调试→该阶段继续掘进65m。

3.1场地布置

当第一阶段掘进完成后，拆除所有延长管线，从掘进方向后部井口吊装设备桥与1#、2#拖车进入隧道内进行组装连接，在2#拖车后部制作斜支撑平台，将6#拖车的皮带机总成安装到2#拖车后部，再将设备桥前部搭架于平板车支撑工装上牵引至主机处与主机进行连接，接着连接2#拖车与3#拖车之间的延长管线，连接硫化皮带，调试完成后继续掘进。

图3.1-1 第二阶段场地布置图

此时拆除-6~-2环管片顶部的2块管片和K块，使用钢支撑进行连接，腾出上部空间进行出渣和管片垂直运输，此时可以拆除卷扬机，吊装电瓶机车下井，使用电瓶车运输渣土和管片。第二次向前继续掘进65m，达到可以使3—7#拖车下井组装的长度。

3.2管线布置

第二阶段2号台车下井以后可以不再需要延伸17根液压油管油管，其它管线布置与第一阶段管线布置相同。

3.3渣土吊运及管片运输

第二阶段出渣口装在二号台车尾部，渣土通过皮带进入出渣口，将电瓶车、渣斗及管片车吊入井内，使用龙门吊进行渣土和管片的吊运。

4、第三阶段场地布置及物料运输

第三阶段始发流程：主机+设备桥+2#拖车继续掘进65m后→管线拆除→临时出渣装置拆除后运→2#拖车下井安装→3#拖车下井安装→4#拖车下井安装→5#拖车下井安装→6#拖车下井安装→皮带机总成安装回原位置→皮带硫化→7#拖车下井→整机调试→继续掘进。第三阶段所有拖车下井后，盾构实现真正意义上的整体始发，地面可以进行盾构掘进过程中渣坑和管片区域的布置。

5、结论

目前，盾构分体始发在国内外已有不少经验，但是城市综合管廊盾构第一阶段单主机始发掘进在国内资料较少。通过对深圳某管廊分体始发的研究，有利于促进综合管廊盾构技术的发展。

参考文献

[1]（日）地盘工学会：盾构法的调查、设计、施工：中国建筑工业出版社，2007；

[2]陈馈，洪开荣，吴学松：盾构施工技术：人民交通出版社，2016；

[3]张凤祥，朱合华，傅德明：盾构隧道：人民交通出版社，2004；

[4]关宝树：城市轨道交通盾构隧道关键工序指南：中国建筑工业出版社，2019；