盾构机单井口始发技术研究

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摘 要：通过对在地铁建设中因客观条件而造成盾构始发站只具有一个井口进行盾构下井及掘进的情况进行案例解析，研究说明盾构机单井口始发的技术。

关键词：盾构机；单井口；始发

引言

进入21世纪，随着现代城市化的高速发展，充分合理的利用地下空间已经是城市可持续发展的至关因素。然而在地下空间的开发中，盾构法以其安全、优质、高效、环保、劳动强度低等优点在城市地下轨道和地下管线等工程得到广泛的应用。盾构掘进由始发工作井始发到隧道贯通，一般经过始发、初始掘进、转换、正常掘进、到达掘进五个阶段。其中盾构机始发一般使用两个井口，一个井口用来盾构机下井，另一个井口用来渣土吊运及材料下井。

1 技术方案论证

广州市轨道交通六号线工程【海珠广场～东湖盾构区间】土建工程，左线采用德国海瑞克公司生产的Φ6280mm土压平衡式盾构机，总长为76m，从海珠广场站东端始发井向东始发，盾构始发的场地包括始发工作井、西侧车站扩大端+单线单洞矿山法隧道长度75m及地面的场地。其中始发井净空尺寸为7.5×11.5m，基坑深约35m。由于只有单井口，所以要解决的是怎样通过一个井口解决盾构下井以及材料供应、渣土外运等问题。

根据所提供盾构始发的场地包括始发工作井、西侧车站扩大端+单线单洞矿山法隧道长度76m及地面的场地，单井口长度净空尺寸为7.5×11.5m，基坑深约35m。由于只有单井口，需要分体始发，盾构机始发时，盾体及1#～5#台车都放在井下，盾体与台车分离，盾体独自向前掘进；-9、-8、-7环不拼装上部管片（K、B、C块），空置3.6m空间进行材料吊运及出土。由于考虑到3.6米的空间只能用5方左右的小土斗进行出土，掘进一环需要吊土10多次，大大的降低了工作效率，延误了工期。因此我部综合考虑盾体的长度为8.23m, 其中刀盘加上螺旋机有12.5m长，盾体加上连接桥和1#台车总长30.7m，盾体独自向前开挖至已拼装隧道长度≥连接桥+1#台车长度（约21m），然后将连接桥和1#台车与盾体相连，在1#台车上安装皮带输送系统，并拆除负环上半部管片，利用龙门吊以及10方的大土斗在始发井口出土；这样不仅大大的提高了工作效率，而且我部将盾构掘进所需的发泡系统及盾尾密封油脂系统全部移到1#台车，这样又节省了由于分体始发所需延长的管线。盾体至1#台车一直开挖至110m(刀盘距洞门110m)后，将盾体跟后配套台车进行整体连接，进入正常掘进阶段，完成始发。

2 技术特征与创新性

2.1 技术特点与创新性 盾构机单井口始发技术的施工技术基于在始发场地受限的情况下，通过对盾构机各部分尺寸和车站结构的全面掌握，创造性地对盾构机结构进行了合理的改变，再通过合理的施工组织和精确的计算，提出了合理的盾构始发技术，其优越性在于：

2.1.1 有效利用各种资源。通过对盾构机几次分体，和一些简单的改造，使盾构机能够在单井口的情况下快速、安全的完成始发工作，达到价值最大化。

2.1.2 节约施工成本及工期。如果不采用盾构单井口始发的技术方案，另外重新再做一个竖井用于出土及材料供应的话。这不仅大大延误了工期，而且至少要增加百万以上的施工成本。

盾构单井口始发拓展了目前现有的盾构机在城市地铁施工中的使用范围，丰富了盾构法施工的内容，是一项新技术。

2.2.1 工艺原理 盾构机单井口始发施工技术是在单井口的情况下，通过分离式始发，利用盾体独自掘进--盾体与1#台车连接掘进--盾体与1~5号台车全部连接掘进的方式，最终完成始发达到正常掘进。

2.2.2 施工工艺流程及操作要点 1）施工工艺流程说明：

①第一阶段：利用负环管片预留口出土(小土斗)吊入盾构始发托架并定位固定，铺设后续台车轨道，吊入5节台车及柴油机车并停放在车站结构扩大端，吊入盾体及相关设备配置，吊入刀盘并与前体下井组装，连接延长管线连接及调试，安装反力架，盾构机始发。盾体前推入隧道，掘拼负环(-9、-8、-7、-6、-5、-4、-3、-2、-1和0)管片，当负环管片拼装至螺旋机出土口通过了负环管片开口位置，利用开口位置出土和吊运材料，继续往前开挖至拼装14环，同时延长管线、拼装管片及盾尾注浆。

由于始发井长度条件的限制，盾构不能全套始发，因此始发阶段的出渣、运输采用特殊的编组形式，采用一节柴油车、一节渣土车、一节专用管片车，始发编组如下图所示。

图2 始发掘进阶段特制小管片车

②第二阶段：拆除负环上半部分管片，正常土斗出土将连接桥和1#台车跟盾体进行连接，在1＃台车上面安装皮带输送架，在1＃台车处土土，用大土斗出土，将2#至5#台车向前拉至井口边，拆负环上部分，并进行管线连接和调试和安装管片输送器，连接后盾构机继续往前掘进至110m(刀盘距洞门110m)，同时拼装管片及盾尾注浆。

目前国内外盾构法施工时，单井口始发的情况较少，一般均采用两个井口进行始发，但在一些受场地制约情况下，业主只提供一个井口，我们就必须采取一些创新的方式。广州市轨道交通六号线工程【海珠广场～东湖盾构区间】土建工程左线盾构区间就成功的利用单井口，完成了始发。

3 存在问题与改进措施

3.1 盾构机在单井口始发过程中，由于需要延长的管线比较多，因此在掘进过程中要注意管线是否有足够的长度以及其他因素导致管路不必要的损坏，造成材料损失及工期的延误。因此我部采取盾体与1＃台车之间临时管线固定在横通道的墙上，穿过反力架与1＃台车进行连接；1＃台车与2＃台车之间的加长管线悬吊在竖井井壁上，两端分别穿过开口负环与盾体、1＃台车连接，并在轨道旁边铺设走道板，将延长的管线放在走道板上，每5米用葫芦吊拉住管线，在掘进中利用葫芦将管线缓缓的想前移动。通过这种方法，我部成功的完成始发，且所有管线没有出现一次拉断的现象。

3.2 盾构机在单井口始发中，在盾体独自向前掘进中，由于井口长度受限无法使用管片输送器进行输送管片。如图2所示特制的管片小车，在输送管片的时候，对轨道的要求特别高，所以在接轨道的时候，特别是在轨道接头处，要做到平整，问题，不然很容易造成脱轨及损坏小车等问题。因此我部采取严格用水平尺进行打平，在轨道接头处，用更牢固的6孔连接板进行连接，而且在接头处加放轨枕的然则，通过此法，我部在掘进中未出现脱轨现象，从而保证了较高的工作效率。

4 结语

目前全国多个城市的地铁建设相继开工，由于城市地面空间的局限性，很多始发场地无法满足正常始发的需要，本技术的成功应用，为盾构机在城市地铁、铁路、公路、过江、过海隧道等地下工程中盾构机在场地受限得情况下完成始发工作提供了重要的参考依据。盾构机单井口始发技术也将得到广泛的应用。

参考文献

［1］黄卫,谭庆琏,施仲衡.中国土木工程还会城市轨道交通技术推广委员会［C］.中国城市轨道交通新技术［M］.北京:中国科学技术出版社,2009.1.

［4］张凤祥,朱合华,傅德明.盾构隧道［M］.北京:人民交通出版社,2004.

［3］周晓军,周佳媚编著.城市地下铁道与轻轨交通［M］.成都:西南交通大学出版社,2008.