盾构机先到达吊出井后施工主体结构的技术方案总结

【摘 要】在盾构施工中，通常是要求车站、吊出井或中风井主体结构施工完成后再接收盾构机，然后实施拆机吊出或过站及再次始发，但在工程施工中往往由于某些特殊的客观原因，致使车站、吊出井或中风井主体结构施工未能按期完成而不具备接收条件，从而不得不选择一些特殊的接收到达及拆解吊装方式，本文将介绍一种盾构机先到达吊出井后进行吊出井主体结构施工的盾构到达接收及拆解吊装方式。

【关键词】盾构机；吊出井；到达接收

1 工程概况

该工程位于广州市海珠区南洲路站至江泰路站，含东晓南路站～江泰路站（东～江），南洲站～东晓南路站（南～东）两个区间，采用盾构法施工的隧道工程，由江泰路站始发，经过东晓南站，再由南洲站吊出井吊出，双线采用一台盾构机掘进。其中左线隧道在2007年4月18日始发，在2008年1月28日到达吊出井。吊出井此时正在进行围护结构施工，根据工期策划要求，右线隧道应于2008年6月28日始发。若待吊出井主体施工完成后，盾构机才出洞再拆解吊出，则盾构机将在吊出井围护结构外停置至少半年，且右线隧道始发时间亦将推后至少两个月。这对施工工期和施工安全都极其不利，为了能使右线隧道按计划时间始发，该工程决定采取先吊出盾构机后施工主体的施工方案。

二八号线延长线盾构1标吊出井位于南洲路站北面，基坑平面尺寸为43.9m×20.7m，开挖深度约25.218m，局部开挖深度约18.343m。基坑围护结构采用Φ1200mm，间距1350mm的钻孔灌注桩，桩间采用Φ600mm的单管旋喷桩止水。基坑支撑体系采用五道支撑，其中第一道为钢筋混凝土支撑；第二、三、四、五道为钢支撑，局部为钢筋混凝土支撑。

2 盾构机入井后的空间位置

盾构机到达吊出井后，继续掘进并拼装临时管片，待掘进至里程K10+077.568（进入吊出井内14.68m），此时临时管片已拼装4环（通缝拼装），第4环临时管片在盾尾部分沿隧道轴线方向推进0.45m，此时盾构机刀盘距南侧侧墙2.82m，盾尾离基坑北端头的水平距离约为6m，盾构机顶与第四道腰梁底的垂直距离约为2m，盾构机底与吊出井基底的垂直距离约为1.6m，停机范围地层为地层为主。盾构机在基坑中的空间位置关系，如图所示。

图1 基坑平面图

图2 盾构机入井后平面示意图

图3 盾构机入井后立面示意图

图4

图5

图6 围护桩及冠梁加强设计范围示意图（图中左边方框为围护桩及冠梁加强设计范围）

3 盾构机拆解吊装控制要点

3.1 拆解吊装前的准备工作

（1）吊装专项方案的审查

在监理工程师审批《盾构机在吊出井拆吊方案》时应特别注意盾构机分解及吊装的顺序，盾构机各部件的外形尺寸、重量、内部结构、安装方式以及吊装起重设备的各项参数，测定地基基础的承载力，选定吊装地点，并根据各项参数计算每次吊装的安全系数。特别值得注意的是吊装地点的选择，充分考虑各个部件的重量、各个部件与吊装设备的平面位置关系、吊装设备吊臂的长度、吊臂倾角与吊机有效功率的关系等因素。根据吊装地点地层的地质情况，提前制定地层的加固方案，采取有效措施对地层进行加固，使地层的地基承载力能满足吊装的要求。

（2）围护结构的处理措施

在施工左线隧道范围内的围护桩时，对左线隧道范围内围护桩的钢筋笼也进行了特殊的长度设计，即该范围内的钢筋笼长度只安放至隧道顶，控制钢筋笼底距离隧道顶约30cm左右，如此将可在盾构机入洞破桩时省去了要割除围护桩钢筋的麻烦，避免了开仓作业的风险，让盾构机入洞时更顺利安全。

在吊出井围护结构设计阶段，针对盾构机吊出，考虑围护桩除受土体压力外，还将承受盾构机吊装时的荷载作用，因此设计对左线范围内的围护桩和冠梁在配筋方面进行了加强设计，加强范围如图所示，除此之外还将基坑西侧原本为钢支撑的第四道支撑局部改成了混凝土支撑，以加强支撑的强度。

（3）地层和地面的加固措施

起重机吊装地点为吊出井的南端头，由于南端头地层较好，只对南端头地面进行了加固而未对地层进行加固。南端头地面的加固措施是：在吊装设备停放范围内浇筑了厚30cm的C40钢筋混凝土板，在板内布置了上下两层钢筋网，吊装时在板上铺设两块长8m，宽1.5m，厚8mm的钢板。

（4）盾构机到达吊出井前的控制

在左线盾构机掘进到达吊出井时之前30m需对盾构机进行定位及线路轴线复核测量，若发现偏差则需勤测勤纠；后20环管片需采用扁钢进行连接，并进行二次复紧，且每隔5环注双液防水环箍。

（5）吊出井基坑土方开挖

盾构机开挖前，吊出井基坑围护结构已施工完成，基坑封闭。待盾构机进入吊出井后，需分两步进行土方开挖，并将盾构机开挖出来。

第一步：先进行吊出井上层土方开挖，待开挖至标高约-8.8时（开挖深度约15.8m），此时盾构机刀盘顶标高约-10.3，盾构机上覆土厚度约为1.5m，开始由人工清理盾构机正上方土体。

第二步：盾构机两侧面土体则由人工配合小型机具进行开挖，两侧开挖标高至-15.5（开挖深度为22.5m），此时盾体两侧覆土约0.8m。

3.2 盾构机拆解吊装步骤

盾构机进入吊出井停机后，后配套与盾构机分离后保养（管路封堵、电缆头处理），后配套台车及桥架和主机分离后，用电瓶车拉回始发井。桥架固定到管片车上，边铺轨边用两台电瓶车往回拉。

当土方开挖至盾构机顶时，为防止挖掘机对盾构机造成损伤，采用人工开挖，人工挖除盾构机周边上半部分土体（此时盾构机盾体约外露出5.2m）后，则对盾构机进行拆解，其顺序如下：

拆除管片，焊接各种吊环并做探伤检测拆卸螺旋输送器并放置于成型隧道内拆卸管片拼装器并吊装分离中盾与尾盾并吊装尾盾分离前盾与中盾并吊装中盾拆卸并吊装刀盘吊装前盾吊装螺旋输送器

图7 盾构机半埋在井内

图8 管片拆卸及吊装

图9 盾尾吊装

图10 前盾吊装

3.3 盾构机拆解吊装要点

（1）吊装过程中的控制

每次吊装现场都有安全人员、指挥人员、司索人员、起重机司机，且配备通讯器材。吊装时司索挂钩完毕后，检查卸扣、钢丝绳的状态情况，由现场指挥人员、安全人员和起重机司机三人确认后，方可起吊。起吊时控制物体的稳定，在起吊10cm时停止一下，再次检查卸扣、钢丝绳的状态情况，确定安全后，则匀速提升物体。在整个吊装过程中安全人员、指挥人员、司索人员和起重机司机对所吊物体进行目视跟踪，观察吊物的扶护或绳索的稳固情况，避免吊装过程中与支撑发生碰撞。

（2）吊装过程应注意加强监测

注意加强对基坑的各项监测工作。在吊装前针对因吊装而使基坑容易发生变形的位置布设变形观测点并测定初始值，吊装时对变形观测点进行跟踪观测，掌握基坑的变形量，及时了解基坑的安全状态。

（3）吊装过程中应注意对支撑的保护

由于基坑内所有支撑都未拆除而且处于受力状态，基坑的空间受到限制，一旦吊装物体与支撑发生碰撞就很容易发生意外，因此在吊装过程加强现场指挥，起吊速度尽量缓慢并保持匀速，尽量避免与支撑发生碰撞，以免发生安全事故。

（4）吊环焊接后进行探伤检测

在进行盾构吊装前必须对吊环的焊接进行探伤检测，以免发生安全事故。

4 与先施工主体后吊出方案的比较

在盾构法隧道施工中，通常是先施工完吊出井的主体结构后再进行盾构吊出，但本工点由于吊出井前期施工滞后，致使工期紧迫，为保证右线隧道能按时始发，采取了先盾构吊出再施工吊出井主体结构。

下面将先从技术和工序上与先施工主体后吊出比较，分析其利弊：

4.1 有利因素

（1）缩短了盾构隧道施工的工期，为二次始发争取了宝贵的时间。

（2）吊出井主体结构施工时无需预留盾构吊出洞口，中板施工时也无需预留钢筋，中板可一次性完成浇筑。

（3）盾构机到达时无需接收架，且不需进行端头加固，到达安全可靠。

（4）无需预留隧道洞门，不需进行洞门破除，洞门可与侧墙同时浇筑，有利于防水。

4.2 不利因素

（1）盾构机需解体分次吊装。

（2）须对吊出井的围护结构进行加强设计。

（3）要求要有较好的地层。

由于施工技术和工序的不同，相对应的施工费用也有所不同，其对比如下：

（1）增加的施工费用

1）围护桩及冠梁加强设计所增加的材料费用；

2）地层及地面加固所增加的费用。该部分费用较少，因为就普通的盾构吊出有时也需对地层和地面进行加固，只是本工点的地层及地面加固的强度要求高点。

（2）节省的施工费用

1）节省了制作接收架的费用；

2）节省了端头加固及对加固效果进行检测的费用；

3）节省了洞门破除的费用。

5 结语

S-347盾构机的拆吊主要难点在于（1）拆各部件的连接和吊装安全性。（2）在吊装之前，对围护结构的加固和吊装点的选择。（3）吊装设备的选择。S-347盾构机的拆吊时间为2008年5月20日吊装人员进场，2008年6月4日盾构机前盾、中盾、后盾和螺旋机吊至地面，晚上运送至始发井场地内，共14天完成S-347盾构机的拆吊。本次S-347盾构机的拆吊保证了施工工期和安全，说明实践是可行的。