城市地铁盾构机过站调头技术概述

摘要：在进行地铁盾构施工时，盾构机过站、调头是十分常见的施工技术环节，它对施工质量、进度和安全具有重要影响。笔者在本论文中对盾构机的过站和掉头技术作了简要概述，仅供相关工作者参考。

关键词：地铁施工；盾构机；过站技术；掉头技术

1、盾构机过站技术

1.1 盾构机过站方法

就盾构机过站方法而言，其方法有多种，我们以过站移动方法为标准，可以将其分为千斤顶顶推法、卷扬机牵引法等。笔者以下对其方法和特点作简要介绍。

1.1.1 千斤顶顶推法

（1）方法简介：这种方法利用千斤顶动力系统，在盾构基座上面把千斤顶焊接上去，用钢支撑作为其反力支撑，盾构平移初期，并在端头井洞门圈上用钢支撑杆系撑，其动力来源就是四台盾构推进千斤顶的推力；正常推进时，利用车站底板上的预埋件制作钢支撑反力后靠，利用焊接在盾构基座上的两台顶管千斤顶提供动力。

（2）方法特点：如今，国内很多城市都拥有并使用了盾构机过站技术，其工艺已更加成熟，其过站方法和形式也更加多样，千斤顶顶推法具有十分明显的优势，因此其得到了广泛的采用。①两台顶管千斤顶采用连通油管，主要依靠一台动力站驱动，可保持良好的同步性，在推进速度上，千斤顶十分稳定，可确保盾构和基座平稳前进；②其反力支撑为钢支撑，这使其具备了良好的稳定性；③利用千斤顶动力系统，只需在盾构基座上面对千斤顶进行焊接，根据钢支撑中心高度来就位，然后再利用相关托架来对千斤顶进行支撑，在安装上相对简便，且易于操作；④盾构与车架整体进行平移，从而有效减少了盾构与车架断开连接以及过站完成后再进行安装连接的工序。

1.1.2 卷扬机牵引法

（1）方法简介：其盾构平移的动力源来自于一定额定功率的卷扬机，在能够移动的盾构基座上将卷扬机进行固定，然后将定滑轮安装在车站底板的预埋件上，通过滑轮组，能够产生足够的牵引力，以拉动盾构平移，对于起牵引作用的钢丝，将其一端固定在卷扬机的卷轴上，其另一端则绕经滑轮组后固定在基座或盾构机本体上。如果是双圆盾构，我们一般要采用两台卷扬机，这样才能产生足够的牵引力。

（2）方法特点：在实际操作过程中如果要采用卷扬机牵引法，还存在很多难点，主要有以下两点：①由于卷扬机是固定在盾构基座上，其与盾构两鼻尖大致处于同一竖直面，牵引用的钢丝绳一端固定在卷扬机的卷轴上，另一端绕经滑轮组后固定在基座或盾构机本体上。如果使用两台卷扬机同时对盾构进行牵引，由于两台卷扬机的牵引速度存在着必然的差异，这就难以控制其同步协调性，从而极易造成很多问题，比如盾构的单边受力及位移过大以及盾构和基座产生偏转等等。这类问题如果没有得到及时处理，那么就有可能引发损坏钢丝绳以及盾构基座上的滚轮出轨等安全事故。另外，在对卷扬机以及相关滑轮组等配件进行安装时也具有很大的难度；②若如果把车架和盾构分开，虽然对牵引力的要求降低了，但是在过站之前，必须要对车架和盾构进行分离作业；在完成了盾构过站作业之后，还必须要重新组装调试车架和盾构，这也在增大了相关工作量，也必然会使工期延长，这不利于后续相关施工以及成本的控制。

1.2 盾构机过站优势

就过站而言，盾构机往往只需要15天时间（20m /天，单圆盾构），然而安装、拆卸和吊运盾构出入井等则需要3个月时间。盾构机的折返调头和其过站的时间大致相等，差不对都是半个月左右，然而每次折返都必须要进行相应的拆卸、吊运以及再次下井安装等工作，因此，我们应当尽量减少盾构的拆卸与组装次数，一台盾构沿着某条线路推进过程中所过站数越多，同传统吊运法相比，其节省的时间也就越多，其所获得的经济效益也就更加明显。

2、盾构机掉头技术

2.1 主机调头

2.1.1 固定盾体和始发托架

在盾体的前、中、后，要分别用钢丝绳将盾构机主体和始发托架固定拉紧，并点焊固定盾壳和始发托架接触的不同位置，这样才能有效确保盾体和始发托架不会发生相对移动。

2.1.2 调头方法

在千斤顶的顶推力的作用下，使托架与盾构机主机一起平移、旋转到达预定的位置，从而实现盾构的主机调头。要想让静止的盾构机向前移动，那么其初始推力必须达到1000 KN，而其平移和旋转的过程，所需推力在300 KN～500 KN之间。

2.1.3 调头步骤

①找平调头场地；②对钢板进行铺设固定，在钢板上还要涂抹黄油；③在贯通右线隧道之后，将盾构机平移上托架；④将工字钢块焊在钢板上，将其作为千斤顶的反力座，并用高强度螺栓在托架两侧的法兰板上连接两个工字钢块，以此作为千斤顶的推点，在托架最佳顶推位置附近，根据实际需要，用两台80 t千斤顶顶推托架，使其移动和转动，在顶进一定距离后要对反力座钢块位置进行调整，以确保托架及盾构机能够按预定的轨迹进行平移和转动，使其到达目标位置，这样就实现了盾构主机的调头和移动。

2.2 后配套调头

2.2.1轨道铺设

对于不同的地段，其轨道铺设方式也不同，就轨道铺设方式而言，主要有以下三种：①矿山法试验段内轨道铺设方式：将砂砾石铺垫在盾构导台上，铺设两层枕木，并用钢枕钢轨铺设在枕木上。然后对砂砾石的厚度进行调整，以使钢轨坡度适宜；②主机调头井轨道铺设方式：将四层枕木铺设在底板上，并在其上铺设钢枕钢轨；③站台处轨道铺设方式：将钢轨直接铺设在站台底板上，并在底板上打膨胀螺栓，以对钢轨压板进行固定。

2.2.2 后配套运输

利用卷扬机把后配套运到站台后方调头位置。对于超过站台底板和轨顶风道之间4.6 m高度的部件，在运输前要予以拆除。

2.2.3 后配套调头

把钢板A铺设在连接桥调头的位置，并用膨胀螺栓将其在车站底板上进行固定，涂抹黄油在钢板A上；把钢板B铺设在钢板A上，并将钢轨焊接钢板在B上，其轨距是2496 mm，并用鱼尾板对钢板B上的钢轨和右线洞门铺设过来的钢轨进行连接；连接桥上到钢板B上的轨道后，固定钢板B和连接桥（用铁鞋固定桁架车轮，用四个槽钢将连接桥焊接到钢板N上）；将和钢板B相连的轨道拆除，使连接桥和钢板B合成一个整体；将工字钢块焊接在A和B两块钢板上，以此作为千斤顶的反力座和支撑座；在托架最佳顶推位置附近，根据实际需要，用两台80 t千斤顶顶推托架，使其移动和转动，在顶进一定距离后要对反力座钢块位置进行调整，以确保托架及盾构机能够按预定的轨迹进行平移和转动，使其到达目标位置，这样就实现了盾构主机的调头和移动；将钢板B和左线洞门铺设过来的钢轨进行连接，把连接桥拉到左线洞门处，使其和主机连接；再把钢板B挪回，使其和右线钢轨连接，并用相同方式调头台车，从而实现后配套的调头。

2.3 盾构机检修

在盾构机调头期间，要及时做好盾构机的检修工作，以准备好下一个区间的掘进。依照盾构机的出站检查情况来确定其维修内容。这其中包括刀具布置和更换、止浆板的更换、电机接地线加装接头、盾尾刷局部更换、浆液箱搅拌轴更换等等多方面的内容。

结语：

在城市地铁施工建设中，盾构机的过站和调头都是十分复杂的系统工程，它包括了方方面面的工艺流程。由于篇幅有限，笔者在本论文中仅对其作了简要的介绍和分析，希望能为地铁工作者提供一定的参考依据。笔者也相信，今后的盾构机过站和掉头技术将会更加成熟，更加先进。

参考文献：

[1]马书红.盾构机的地铁过站施工技术[J].山西建筑，2009，35（5）：320-321.

[2]陶建勋，段浩，李博.成都地铁天府广场站盾构机调头技术仁[J]；山西建筑：2009年24期.

[3] 周文波.盾构法隧道施工技术及应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.