黄进成
粤水电轨道交通建设有限公司 523079
摘要：为解决广州某电力工程盾构隧道始发井空间狭小、无法按常规始发施工技术进行盾构设备组装、始发掘进施工的难题，通过对始发井及隧道结构进行分析研究，并对反力架进行改造，提出一种移动式分部组装与分部推进相结合的分体始发施工技术，可解决始发空间小、盾构组装、始发与设备材料垂直运输的问题，始发施工过程安全、顺利，地面沉降符合要求。
关键词：狭小空间；土压盾构； 盾构隧道；分体始发；移动装置；反力架
目前，盾构施工广泛采用固定式反力架+拼装负环管片的组合作为盾构始发装置，为盾构机提供足够的反推力，保证盾构机顺利始发，当盾构机掘进至一定距离，盾壳与地层摩擦力满足盾构推力，始发装置不再传递盾构推力的后再拆除盾构始发装置。但该装置存在一定的局限性，例如在狭小场地虽能满足负环拼装，但影响材料、土方的吊运及运输，始发阶段不满足电机车运输条件，采用卷扬机运送土方，运输量少，吊运次数多，工效极低。在狭小的始发场地采用移动式始发装置，不仅能给盾构材料及出土提供作业空间，提高作业工效，还能免拼装负环，规避负环拆除风险，节省施工成本。
1、工程概况
广州某电力隧道长度为2212.3m，隧洞埋深7.5～17.4m，平面最小曲线半径约为150m，最小竖曲半径为1000m，最大坡度为58‰。隧洞衬砌为钢筋混凝土管片，管片外径4.1m，管片内径3.6m，管片厚度250mm，管片宽度1.0m。
投入隧道施工的为采用Φ4360土压平衡盾构机，盾构机共16节台车，全长98m，总重约300t，采用14根主动型推进油缸，油缸最大推力21000KN，最大推进速度达67mm/min。但盾构始发工作井作结构净空尺寸23*8.4m，深17.5m，不满足盾构整体始发，鉴于始发场地受限，盾构机始发采用分体始发。盾构机部分台车必须位于地面，以延伸管线方式连接各台车上的后配套系统及盾构机主机设备，确保盾构机正常掘进。
2、盾构分体始发
盾构采用分体始发，计划需分五步完成分体始发状态，具体步骤如下：
第一步：盾构主机、连接桥、8#台车下井安装连接，其余后配套台车放置井口地面上，通过延长管线方式将地面与井下所有设备连接起来。其中将8#台车浆液灌拆除安装盾尾油脂泵，在8#台车的走道板上安装2台黄油泵，并将皮带机主动轮安装在8#台车上，在皮带机主动轮下方安装渣土溜槽，溜槽与盾构机掘进方向成90°直角，通过渣土溜槽导流渣土实现在台车侧方排土。可采用大土斗接渣土，直接使用龙门吊垂直运输。水平运输采用卷扬机进行洞内材料运输。
第二步：盾构始发掘进12环后，2#～3#台车下井，安装在8#台车尾部，浆液由拌合楼输送至2#台车砂浆罐，可运送至隧道内进行同步注浆。
第三步：盾构继续掘进5环，1#台车下井安装在2#台车前端，台车的摆放顺序为1#～2#～3#～8#。
第四步：盾构机继续掘进12环，拆除8#台车渣土溜槽和卷扬机，电机车车头下井，后挂1台渣土车，1台管片小车，在台车中间排土。继续掘进5环，在电机车车头后挂2台渣土车，1台管片小车。
第五步：在电机车编组后，往前掘进55环，将8#台车拖出，按4#～16#台车的顺序台车依次下井，所有管路按台车顺顺延，恢复正常始发掘进。
期间，在零环拼装前，每掘进一环（即1米），移动式反力架往前移动1米
2.1 盾构分体始发流程
盾构始发的主要内容包括：安装盾构机始发台架、盾构机组装就位和调试、安装钢套筒式洞门密封圈、安装移动式始发装置（即移动式反力架）、盾构机分体始发掘进、台车下井连接为正常掘进等。
2.2 盾构始发前的准备工作
2.2.3始发台架安装
始发台架采用钢结构形式，由分别长度为9m和4m两节拼装组成，主要承受盾构机重力和推进时的摩擦力。在始发台的两侧每隔1.5m加设200H型钢作为横向支撑，支撑在始发井结构的地梁上，提高始发台的稳定性；同时始发台架与始发井底板结构浇筑时预埋12块钢板进行焊接，避免盾构推进时移动式盾构始发装置整体往后移。
2.2.4盾构机下井、组装与调试
盾构机进场之后，用250T汽车吊机吊运至井下始发台架上进行组装，始发之前须对盾构机进行调试，以确保盾构掘进时能正常运转。
2.2.5移动式盾构始发装置安装
移动式盾构始发装置（即移动式反力架）提供盾构始发推进时所需的反力，因此移动式反力架需具有足够的刚度和强度，并专门设计、制作一整套装置。
移动式盾构始发装置的安装主要分五部分：始发台架、基准环、反力架、水平支撑、斜撑。
（1）始发台架的安装
始发台架在盾构机下井组装前下井定位安装并加固好，始发架之间连接螺栓采用M24，强度为8.8级高强度螺栓，螺孔孔径均大于螺栓2mm。
（2）基准环的安装
基准环为圆环形，由上下两半组成，基准环底部设置有两个定向行走滑轮，便于基准环在盾尾内壳面上行走并起支撑作用。
安装时，先将上下半两部分用龙门吊下至井底，并将下半部分安装并移动至盾尾内用槽钢焊接固定；然后在盾尾1点位、11点位上焊接两个吊耳，用两个2T的手拉葫芦将基准环的上半部分吊起并与下半部分拼装焊接。
（3）反力架的安装
反力架由4块组成，即上梁、两边的立柱、下梁。反力架各组件在地面拼装好后，由龙门店将其整体吊入始发井与始发台架对接连接。反力架之间连接螺栓采用M24，反力架与始发台架连接螺栓采用M30，强度为10.9S级钢结构高强度螺栓，螺孔孔径均大于螺栓2mm。
反力架安装前，需要求始发台架精确定位，并经计算复核，以保证反力架的纵向位置在零环砼管片拆除后浇注洞门时满足洞门的结构尺寸和连接要求以及支撑的稳定性。
安装反力架时，先反力架基座各螺栓孔对准始发台架上预留的螺栓孔，再用插入螺栓紧固。待反力架安装完后，进行支撑的安装，同样是将支撑端部钢板上预留的螺栓孔与始发台架与反力架上预留的螺栓孔对准，然后插入螺栓紧固。
（4）水平支撑的安装
水平支撑为基准环与反力架之间的传力连接构件，环向均匀分布共14根长度为1.84m、φ219mm、厚1cm的无缝钢管，钢管两端焊接1cm厚连接法兰板。
水平支撑由底部往上安装，使之与反力架异性环板及基准环上的法兰板螺栓孔对接，将反力架、基准环连接为整体。水平支撑的吊装采用龙门吊及2T的手拉葫芦辅助吊装，手拉葫芦的吊点焊接在盾尾上。
（5）斜撑的安装
斜撑为反力架提供后座反力，保证盾构机向前掘进所需的推力，斜撑采用H型钢I40b三拼组成，在反力架后部设置两道，与水平夹角38o，斜撑与始发台架、反力架间采用同样规格的螺栓连接。
5 结 语
1) 与传统长竖井始发相比，小尺寸工作井分体始发在经济与社会效益上具有明显优势，对于城市繁忙狭窄、土地资源紧张地段的盾构施工具有重要意义。
2) 电缆及油管延长线用于分体始发初始阶段盾构推进，解决了盾构前期分体始发时盾体不完整、井上及井下台车管路连接，为盾构始发初始推进提供动力。
3) 移动式始发装置解决了狭窄空间条件下始发过程中垂直运输通道的问题，钢结构可重复利用，节约工程成本。
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