盾构法施工过站方案详述

西村站过站方案1、概述盾构机在火车站二次始发后，左线掘进至1262环，右线掘进至1241环后将通过西村站。由于西村站标准断面尺寸无法满足盾构机直接沿线路中线通过的要求，因此需采取特殊措施过站。经分析，有以下几种方案可以过站：使用过站小车过站、混凝土导台直接过站、始发托架过站、始发托架结合过站小车过站。这几种方案互有优劣，下面详细介绍这几种方案，并通过比选最后确定最优的过站方案。2、方案分析主机的平移主机与后配套分解主机的平移主机与后配套分解盾构机步进到托架上轨道铺设主机过站主机顶推上始发托架主机在始发端再次平移做轨道梁、铺设轨道完成后，使用电瓶车牵引，完成后配套台车过站。主机与后配套连接完成过站，再次始发此方案是通过过站小车接收盾构机主机，断开与后配套连接后平移至标准段图1、过站小车过站施工步骤图中心线，然后由推进油缸顶推过站，在另一侧由始发托架接收。接收后平移至线路中线。后配套台车直接拖拉过站。具体步骤见图1：2.1.1铺轨盾构机过站，铺轨是关键，根据盾构隧道和暗挖车站扩大段和标准段的位置关系，铺轨高度为线路设计轨面标高以下1604mm。因暗挖车站标准段如按盾构机出洞标高进行铺轨，过站小车轨道将侵入车站二衬之中，因此需对盾构机进行抬高。经计算，标准段轨面高度需高出盾构机出洞位置36mm（见图2）。扩大端轨枕钢结构轨枕高173mm。标准段采用特殊轨道，底部为20mm厚钢板300mm宽度，上部为30mm厚，70mm宽特殊加工型钢（具体尺寸见图3）。膨胀螺栓固定钢板，500mm间距，两排。2.1.2盾构机出洞盾构机出洞后，爬上过站小车时，刀盘不能转动且中心滚刀处于垂直位置，便于运输。铺轨结束后，拼装好过站小车，用H型钢一端焊接在预埋钢板上，一端顶住过站小车，防止盾构机爬上过站小车时，小车发生移动。盾构机出洞爬上过站小车，此过程还要拼装6环管片。拼装管片时，需在刀盘前部安装挡板，为刀盘提供反力，并确保刀盘不发生转动，当管片安装完毕后将挡板拆除。根据设计情况，预计安装完最后一环管片后，且将推力油缸伸到最长时，盾尾仍有可能在隧道内。此时用200mm×200mmH型钢加工两个支撑墩顶在油缸和管片之间，提供支撑力，此时再向前推进，使盾体移动到位（刀盘悬出移动台车）。此时解除刀盘与预埋钢板之间的固定，继续使用盾构机的推力千斤顶向前推进，直至盾体离开最后一环管片0.5m以上，人可以进入隧道为止，停机。解除盾体与后配套之间的连接（管线、线路及连接销）。用A3钢板（0.2m×0.2m×0.02m），把盾尾和中体连接在一起，保证盾构机与过站小车、钢轨、轨枕成为一个整体。2.1.3平移因盾构隧道中心线与暗挖车站标准段中心线不重合，因此需要将盾构机平移至标准段中心线位置才能与标准段轨道进行衔接（位置关系见图4）。当盾构机完全脱出隧道后，先使用4个千斤顶通过顶升钢结构轨枕将盾构机与过站小车、钢轨和轨枕连接的整体抬起，再通过千斤顶水平顶推盾构机至标准段隧道中心线位置。在此位置通过A3钢板（0.2m×0.2m×0.02m）将盾构机小车及轨枕垫高36mm，与标准段轨道连接。2.1.4过站盾构机平移至标准段面中心线后割开钢轨与过站小车的连接，然后用2台150吨的推进油缸，后部通过一个加工的牛腿固定在钢轨上，前部顶在移动台车的车架上。开动油缸，注意两侧同时均匀用力推进，推进速度要慢，注意台车及轨枕的变形。若变形明显，则立即停止推进，进行加固。推进500mm后收起油缸，向前移动牛腿，固定好再进行推进，推进一段距离后将后部轨枕向前部倒运，直至将盾体运至另一端扩大段始发托架处。2.1.5上始发托架盾构机始发托架先与暗挖车站标准段在同一直线上，此时将过站小车与钢轨焊接在一起，断开过站小车与盾构机的连接。后部通过一个加工的牛腿固定在钢轨上，前部顶在盾体上。开动油缸，注意两侧同时均匀用力推进，使盾构机爬上始发托架。盾构机爬上始发托架后，将盾构机与始发托架使用A3钢板焊接起来，通过千斤顶顶升起来，然后再使用千斤顶水平推动盾构机移至始发位置，并通过调节始发托架下部钢板厚度来调节盾构机始发高度。盾构机移动到位后，断开始发托架与盾构机间的连接。2.1.6后配套台车过站后配套台车过站采用加高基础法，当盾体过完站后，开始后配套台车过站。盾体过站后，扩大段做混凝土轨道梁，轨面在设计轨面线以下将基础抬高至设计轨面线以下724mm，铺设轨道，使之与盾构隧道内电瓶车轨道相平，并在相应位置预埋Φ25螺纹钢，以固定钢轨。标准段混凝土回填至设计轨面线以下724mm，安装140mm钢轨(标准段回填见图5)。钢轨安装完毕后将连接桥用管片小车支撑起来，使原来车轮悬空，利用电瓶车或者卷扬机牵引后配套台车过站。2.1.7重新连接、调试、始发将盾构机主机与后配套之间的油路、电路、风路以及水路连接，重新调试、始发。2.2混凝土导台过站方案为满足盾构过站条件，可以沿设计线路施工混凝土导台。盾构机通过时采用千斤顶顶推管片前进。通过后，采用管片安装器在盾尾处安装最下部一块管片，后配套台车在管片上直接拖拉过站。2.2.1可行性分析根据计算，西村站过站需要经过12m扩大段调整主机偏移690mm,才能过顺利的进入标准段，所走的曲线半径为104m,即使在出洞前5m进行盾构机姿态的调整，在出洞时偏移50mm，所走的曲线半径为210m，实际在施工过程中很难控制主机顺利的通过标准段（图6、盾构机过站轨迹图）。2.2.2施工注意事项此方案过站对精度要求较高，在前期混凝土导台施工以及后期盾构机掘进以及通过西村站的过程中须严格按照以下技术要点施工：（1）混凝土导台施工时，严格按照断面尺寸施工。中心线即按照盾构机轨迹，两侧按照断面图施工。施工中注意控制混凝土导台的尺寸。（2）盾构机操作的过程中，严格按照技术交底给定轴线行走。此时PPS显示的趋势可能与我们所需要的不同，因此须根据PPS显示总结规律，以更好地指导掘进。操作过程中注意记录千斤顶的行程差，及时选择转弯环。（3）盾构机步进过程中，将提供千斤顶反力的管片连接牢固，确保可以提供足够反力。（4）在混凝土导台施工过程中，测量班须配合放出中线、标高等控制要素。保证导台的施工精度。在盾构机掘进过程中及时测量盾构机姿态，为操作手提供准确的数据。由于以上的可行性分析和此方案施工的注意事项，对此方案暂时不作考虑。2.3始发托架过站盾构机主机通过始发托架接收，然后平移至标准段中心线处。然后过站到另一侧扩大段，再平移至线路中线。主机通过后，进行二次混凝土浇注，后配套在二次浇注的凹槽上通过。具体步骤如下：2.3.1混凝土回填由于西村站施工已将扩大段施工至轨面线下1805mm，因此本次回填从此标高向上回填。标准段回填高度须满足在此处净空可以满足托架过站要求（具体回填见图7、图8）。在扩大段满铺20mm厚钢板。在标准段托架通过位置通长铺设钢板（500mm×20mm）。2.3.2盾构机出洞盾构机到达前，沿线路中线安放并焊接固定托架。盾构机刀盘到达扩大段后，继续拼装管片。步骤基本同过站小车过站方案。2.3.3平移使用两台150t液压油缸直接顶推托架向站台板侧平移1434mm。扩大段尺寸满足托架台车平移，但是在标准段，托架台车需要进行一定的加工，去掉侵入标准段二衬部分（具体尺寸见图9、10）。2.3.4主机过站主机过站主要通过液压油缸顶推，反作用力靠焊在钢板上的牛腿提供。开动油缸，注意两侧同时均匀用力推进，推进速度要慢。推进500mm后收起油缸，向前移动牛腿，固定好再进行推进。到达另一侧扩大段后，平移至线路中线。2.3.5后配套过站在盾构机主机通过后进行混凝土的二次回填（具体回填范围见图11所示）。回填面距离轨面线均为724mm。（具体和参考过站小车过站方案的后配套台车过站方法）台车过站可以采用电瓶车拖拉或者卷扬机牵引过站。2.3.6重新连接、调试、始发将盾构机主机与后配套之间的油路、电路、风路以及水路连接，重新调试、始发。2.4始发托架结合过站小车过站2.4.1混凝土回填混凝土回填分为两种断面：一种是在扩大段，另一种在标准段。混凝土为C30素混凝土。采用简易模板立模，在边上立侧模，具体尺寸扩大段与托架过站扩大段回填相同，标准段与过站小车标准段回填相同。2.4.2盾构机出洞姿态调整：盾构机不需要可以进行姿态的调整来配合过站曲线，满足洞门预埋环板的尺寸顺利出洞即可，顺利上托架完成出洞工作。2.4.3施工步骤（具体见图12）1、主机出洞上托架盾构机到达前，沿线路中线安放并焊接固定托架。盾构机刀盘到达扩大段后，继续拼装管片。步骤基本同过站小车过站方案。2、主机与后配套的分解将盾构机主机与后配套之间的油路、电路、风路以及水路分解，接着在安装好的管片上对1号台车进行临时的支撑，满足管片运输小车与1号台车的分离和轨道铺设后管片小车进行1号台车支撑的临时施工要求；3、平移使用两台150t液压油缸直接顶推托架向站台板侧平移1434mm。4、由托架上小车在回填施工中，回填面结合托架和过站小车的高度，已经不需要进行托架的抬升，直接步进过站小车上。托架和小车的固定分别按照托架接受主机和过站小车接受主机时一样进行固定，完成托架到小车的转移（高程关系见图13）。5、主机过站盾构机平移至标准段面中心线，用2台150吨的推进油缸，后部通过一个加工的牛腿固定在钢轨上，前部顶在移动台车的车架上。开动油缸，注意两侧同时均匀用力推进，推进速度要慢，注意台车及轨枕的变形。推进500mm后收起油缸，向前移动牛腿，固定好再进行推进，推进一段距离后将后部轨枕向前部倒运，直至将主机运至另一端扩大段始发托架处。6、管片运输小车的过站在主机过站的同时，进行管片运输小车与台车的分离，将管片运输小车跟随在主机后面通过卷扬机牵引，底部钢管滑动通过车站；管片运输小车通过后，铺设轨道将一辆管片车放置到1号台车下方，在管片车上面进行对1号台车的支撑，连接桥处也放置一辆管片小车进行支撑。主机的平移主机与后配套分解主机的平移主机与后配套分解盾构机步进到托架上盾构接收托架的安装固定管片运输车与后配套台车的分离主机的顶推过站管片运输车利用钢管等过站主机顶推上始发托架将轨道铺设至1号台车下方，并利用管片下车将1号台车支撑起来。主机在始发端再次平移将轨道铺设至始发段主机后，利用卷扬机或者电瓶车牵引后配套台车过站。主机与后配套连接完成过站，再次始发由始发托架上过站小车7、后配套过站铺设两组轨道，满足管片车和台车的运行。最后利用卷扬机或者电瓶车进行整体后配套的牵引和推进过站施工，到达始发端后与主机进行连接，开始始发施工。2.4.4、施工注意事项：本次过站施工，对整体的配合要求比较高，在前期混凝土导台施工以及通过西村站的过程中须严格按照施工程序进行施工；严格控制各个接口的技术要求，满足施工要求。1、混凝土导台的施工，严格要求按图施工，满足主机从扩大断面到标准断面的顺利施工。2、接收托架定位准确并固定牢固，以防盾构步进上托架时发生移位。3、顶推盾构机时，所有顶升油缸必须保持同步。项目方案工期（单线）所用材料（双线线）对十六局的影响响过站小车过站40天200mmH钢钢162mm，自制轨轨枕150条，20mmm钢板1622m2，C30混凝土5887.188m3，过站小小车一台，150t推进油缸6个，始发发托架一台台，反力架架一套。所有物资从十六六局下到井井内。混凝凝土回填一一次。影响响较大。混凝土导台过站站10天钢板65m2，钢钢轨10006m，C30混凝土3884m3，反力架架一套。混凝土回填一次次。钢板及及钢轨可以以先下一半半，右线从从左线倒入入。影响较较小。始发托架过站50天始发托架1台，30mmm厚钢板板162mm2，20mmm厚钢板2002m2，回填混混凝土6664.1mm3。