車站風道下井盾構始發施工工法

《車站風道下井盾構始發施工工法》是中建市政建設有限公司、浙江勤業建工集團有限公司完成的建築類施工工法，完成人是鄧美龍、尹清鋒、油新華、郝本峰、邵東升。該工法適用於在城市繁華地段主幹道下方且線路正上方無法設定盾構地面吊裝口的蓋挖法或暗挖法車站進行盾構始發的情況。

《車站風道下井盾構始發施工工法》主要的工法特點是：整個施工過程提前通過Auto CAD軟體精確模擬，清晰直觀；採用Y形道岔進行獨特的車站風道式盾構始發施工的進料、出渣運輸，解決了利用風道進行盾構始發施工、運輸等難題。

2011年9月30日，《車站風道下井盾構始發施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009~2010年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：車站風道下井盾構始發施工工法
• 工法編號：GJEJGF218-2010
• 完成單位：中建市政建設有限公司、浙江勤業建工集團有限公司
• 主要完成人：鄧美龍、尹清鋒、油新華、郝本峰、邵東升
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）

形成原因

21世紀，中國修建捷運的城市日益增多，盾構法在城市捷運隧道施工中的套用也日益廣泛。因此，在城市中心區繁華地段修建盾構區間隧道，線上路正上方預留盾構吊裝口進行始發施工已不能滿足環境要求。為避免干擾城市交通、減少對周圍環境的影響，瀋陽捷運南京街站一南市站和南京街站一瀋陽站盾構區間施工時，在南京街站（蓋挖車站）採用了車站風道下井、始發的施工方式進行，中建市政建設有限公司與浙江勤業建工集團有限公司成功摸索出《車站風道下井盾構始發施工工法》。

工法特點

《車站風道下井盾構始發施工工法》的工法特點是：

一、首次利用車站風道進行盾構下井、組裝、始發，解決了繁華街道難以設定盾構始發豎井的難題，保護了環境，拓展了盾構工法的適用範圍。

二、與常規利用始發線路正上方的地面吊裝口下井方式相比，避免了對於城市繁華地段主幹道路交通的干擾。

三、首次採用雙層雙向（垂直）移動托架法實施盾構機後配套車架自風道吊裝口下井後的平移，與常規採用液壓泵站平移相比，縮短了施工工期，降低了施工成本。

四、整個施工過程提前通過Auto CAD軟體精確模擬，清晰直觀。

五、採用Y形道岔進行獨特的車站風道式盾構始發施工的進料、出渣運輸，解決了利用風道進行盾構始發施工、運輸等難題。

操作原理

適用範圍

《車站風道下井盾構始發施工工法》適用於在城市繁華地段主幹道下方且線路正上方無法設定盾構地面吊裝口的蓋挖法或暗挖法車站進行盾構始發的情況。

工藝原理

《車站風道下井盾構始發施工工法》的工藝原理如下：

利用蓋挖法或暗挖法車站旁側風道進行盾構下井吊裝，並採用雙層雙向移動托架技術、盾構主機平移技術將盾構機後配套及主機移至始發位置，同時採用丫形道岔通過風道進行進料、出渣運輸，最終完成盾構始發施工。

施工工藝

• 工藝流程

《車站風道下井盾構始發施工工法》的工藝流程見下圖。

工藝流程示意圖

操作要點

《車站風道下井盾構始發施工工法》的操作要點如下：

一、施工過程模擬

依據施工圖設計和盾構設備的實際尺寸，將車站、盾構機、基座、軌道、固定托架、雙向移動托架、反力架、鋼板、吊車等按相應的比例在Auto CAD軟體中繪製成形，模擬盾構風道下井、始發過程，並對整個模擬過程的可行性深人研究分析，確定方便、快捷且經濟的最佳施工路線。

二、鋼板鋪設

根據風道盾構井的平面淨空尺寸和盾構施工路線，設計鋼板鋪設範圍；在盾構井底板上鋪設一層10毫米厚的粗砂找平層；利用龍門吊將鋼板吊至井下，通過卷揚機移至鋪設位置；將相鄰鋼板進行間斷焊接，並用角磨機打磨平整。

三、軌道鋪設及托架安裝

1.根據盾構機後配套車架長度和盾構井平面淨空尺寸，在盾構井底板的鋼板上鋪設兩輛管片車行駛軌道。

2.根據盾構機後配套車架寬度和線路中線在車站標準段內的位置，鋪設後配套車架行駛軌道。

3.利用龍門吊將兩輛管片車自風道吊裝口吊至軌道上，利用其將H形鋼製作的固定托架移至盾構井內靠近車站標準段的盾構始發位置，對接固定托架與車站標準段的後配套車架軌道。

4.利用龍門吊將H形鋼製作的另一托架自風道吊裝口對稱放在兩輛管片車上，與管片車焊接固定，製作成移動托架。

四、後配套車架風道下井、就位

1.利用龍門吊將最後一節後配套車架自風道吊裝口吊至移動托架上，用手拉葫蘆將後配套車架和移動托架拉緊、固定。

2.通過卷揚機將後配套車架沿移動托架行駛軌道移至固定托架位置，對接移動托架與固定托架的後配套車架軌道。見下圖所示。

後配套車架移點陣圖

3.用卷揚機將後配套車架沿行駛軌道移至車站標準段內始發位置。

4.依照上述方式，按由後向前的順序，將後配套車架逐節移至始發位置。

5.在後配套車架自風道吊裝口下井後，對於左右兩側重量不均衡的後配套車架，在重量輕的一側加設配重，保持後配套車架平衡。

五、盾構基座安裝

1.後配套車架下井、就位後，拆除後配套車架施工所用的雙向移動托架、固定托架和軌道等。

2.根據盾構機主機各分塊尺寸和下井吊裝方法，通過測量放線在風道吊裝口下方的底板上定出盾構基座邊線和軸線的具體位置。

3.盾構基座利用龍門吊分體吊至風道吊裝口下方的底板上用高強螺栓連線成整體。

4.在基座底部兩側對稱焊接兩道寬400毫米、厚20毫米的鋼板，並在盾構井底板上的鋼板與基座底部的鋼板間塗滿黃油。

5.利用龍門吊將基座移至盾構井底板上預先設計位置。

六、主機風道下井組裝、就位

1.根據施工現場場地情況、主機各分塊尺寸和重量，確定吊裝方法和吊車站位。

2.根據主機各分塊尺寸，通過測量放線定出其在基座上的具體位置。

3.將主機分塊最重的前盾和中盾，利用一台300噸主吊和一台150噸的副吊，配合千斤頂自風道吊裝口依次放在基座上預設位置，用定位銷固定。再按照刀盤、盾尾前、盾尾後下半部分、管片拼裝機、後張出台、螺旋輸送機、盾尾後上半部分的順序，利用40噸/15噸龍門吊、千斤頂和導鏈自風道吊裝口依次放在盾構基座預設位置，用高強螺栓栓接或定位銷固定。

4.根據Auto CAD軟體模擬確定的最佳施工路線，通過測量放線定出盾構主機井下旋轉、平移路線的關鍵控制點。

5.以焊接在盾構井底板鋼板上的H形鋼提供反力，利用液壓泵站為動力，沿模擬路線旋轉、平移至始發位置。見下圖所示。

盾構機主機移點陣圖

6.將主機前盾、中盾、盾尾前、盾構尾後下半部分和盾尾後上半部分間焊接成一體，然後拆除定位銷，切割定位塊，將盾殼打磨光滑。

七、反力架安裝

1.設計的反力架，需根據車站內提供反力的結構等相關條件情況，並依據盾構的最大推力要求進行加工製作，滿足盾構施工的需要。

2.在盾構機調頭完成後，通過測量放線定出反力架立柱的具體位置。

3.利用卷揚機、千斤頂和導鏈依次安裝反力架右立柱、下橫樑、上橫樑、左立柱、水平撐、斜撐等部件，並通過法蘭用高強螺栓連線成整體。

4.將反力架立柱、水平撐和斜撐與預先埋設在車站底板、側牆和中板預留口側面的鋼板焊接、固定。

八、盾構機部件連線、調試

1.反力架安裝完成後，連線盾構機主機與後配套車架及後配套車架間的機械部件、液壓管線、電氣線路和輸送泥漿、漿液、清水、污水的管路等。

2.接通電源，確認各個部分電壓符合要求。

3.調試並確認盾構機各種管路、閥門、線路及其連線處於良好狀態。

4.確認液壓油箱的油位和各個變速箱的油位處於正常狀態。

5.調試並確認機內各液壓泵、電動機等運轉處於正常狀態。

6.調試並確認活塞泵、潤滑油管路和千斤頂內的空氣已排除乾淨。

7.調試並確認機內各種緊急按鈕和各個漏電保護開關有效。

8.對千斤頂進行全位伸出、回縮，確認計測千斤頂的速度和伸縮長度。

9.調試並確認管片拼裝機的控制系統操作、旋轉馬達運轉和伸縮、提升、支撐千斤頂動作處於正常狀態。

10.調試並確認螺旋輸送機液壓馬達靈活可靠。

11.確認排土門蓄能、蓄壓處於正常狀態，開啟、關閉運行可靠。

12.調試並確認刀盤正、反方向旋轉處於正常狀態。

13.調試並確認皮帶機轉向和各個滾輪的轉動靈活可靠。

14.盾構機整機聯動調試，確認各部位運轉正常。

九、洞門圍護樁鑿除及止水裝置安裝

1.在洞門圍護樁鑿除前，確認土體加固效果滿足設計要求、地下水位降至車站底板以下。

2.在洞門前搭設三層腳手架，每層層高為1.5米，腳手架上鋪設60厘米寬的木板。

3.洞門圍護樁鑿除採用人工高壓風鎬，按照由下到上、從左到右的施工順序進行。

4.鑿除洞門圍護樁身表面的噴射混凝土。

5.鑿除洞門圍護樁上下兩端臨空面半圈混凝土，直到露出鋼筋，並切除鋼筋。接著鑿除圍護樁上下兩端臨空面剩餘部分混凝土，保留後半圓鋼筋。

6.採用10×10毫米的木方布滿整個刀盤，用鐵絲固定，避免圍護樁吊裝過程中損壞刀盤及刀具。

7.洞門止水裝置安裝

（1）確認帘布橡膠板和螺栓孔處於完好狀態。

（2）對帘布橡膠板、圓環板和扇形板上所開螺孔位置、尺寸進行覆核，確保其與洞口鋼環上預留螺孔位置一致，並用螺絲攻清理螺孔內螺紋並塗上黃油。

（3）將不帶螺帽的全絲螺栓旋入預先埋設在洞口鋼環周邊的螺母內。

（4）安裝帘布橡膠板及圓環板，並用薄螺母固定在車站端牆上。

（5）將扇形板套在裝有薄螺母等的螺栓上，再用螺母固定。

8.待盾構機調試完畢後，切割圍護樁鑿除部位後半圈剩餘鋼筋，用卷揚機吊出。

9.確認洞門範圍內無殘留圍護樁樁頭和鋼筋頭。

10.拆除腳手架，清理出鋼筋、混凝土、殘土等異物。

十、盾構機始發

1.負環管片採用通縫拼裝，封頂塊拼在12點位置，便於始發完畢之後拆卸。拼裝第一環負環管片的A塊時，在盾尾下半圈與推進千斤頂間的對稱位置加焊Φ20的圓鋼，保證第一環負環管片拼裝後具有均勻的盾尾間隙且在推出盾尾時不會拉壞盾尾密封刷。在B1塊和B2塊拼裝完畢後，立即用事先做好的定位板將B1塊和B2塊固定，再拼裝C塊。成環之後將其推至反力架，為後續推進提供反力，最後啟動油脂泵將三道盾尾密封刷之間的間隙填滿。

2.盾構機推進前，在基座導軌外側的盾殼上均勻焊接三道2毫米厚的鋼板，以防止盾構機主機在基座上產生旋轉。

3.盾構機主機沿基座上的導軌進入洞口鋼環後，刀盤與開挖面和盾殼與洞口鋼環間均存在一定距離，該時盾構機主機重心前移，易產生叩頭，宜在洞口鋼環處安設一段導軌支撐盾構機主機順利始發。

4.在盾構機接觸到開挖面後，開始旋轉刀盤切削土體，同時通過加泥注入口向前方加注適量泥漿，待土倉內泥土壓力與刀盤前方水土壓力平衡之後，啟動螺旋輸送機和皮帶機，盾構機開始掘進。

5.在盾構機開始掘進後，根據洞門止水裝置的使用效果，及時採取有效措施進行改進。

6.針對獨特的車站風道始發施工方式，在車站和風道內設定Y形道岔，用於盾構始發後的進料、出渣運輸。

7.在盾構始發施工中，根據盾構掘進土層的情況利用膨潤土等改良碴土。

8.在盾構機主機全部進入洞門止水裝置後，開始同步注漿，注漿採用注漿量與注漿壓力雙控的原則。

材料設備

《車站風道下井盾構始發施工工法》所用的材料及設備明細如下：

一、材料

主要材料見下表。

主要材料表

序號	材料名稱	型號	單位	備註
1	鋼板	20毫米	平方米	盾構平移
2	鋼板	10毫米	平方米	盾構平移
3	潤滑脂	5千克	桶	盾構平移
4	槽鋼	10	米	軌道軌枕
5	H形鋼	200×200毫米	米	製作移動托架
6	H形鋼	100×100毫米	米	製作移動托架
7	軌道	24千克	根	/
8	軌道壓板及配套螺栓	24千克軌道	個	固定軌道
9	軌道夾板及配套螺栓	24千克軌道	個	固定軌道
10	拉軌器	900毫米	個	固定軌道
11	焊條	THJ422、JT-D707	包	焊接
12	藥芯焊絲	TY-YJ502（Q）、TY-YD55	個	焊接

二、設備

主要機械設備見下表。

主要機械設備表

序號	名稱	規格型號	數量（每工作面）	用途
1	電瓶車	JXK25	2輛	井下材料運輸及後配套車架牽引動力
2	充電器	KCA-100A/300V	2台	電瓶車電瓶充電
3	管片車	LJK8G	2輛	作為移動托架的一部分
4	龍門吊	40噸/15噸/12.4米	1台	垂直運輸
5	汽車吊	GMT8350型300噸全液壓式	1輛	盾構機主機吊裝
6	汽車吊	KMK6200型150噸全液壓式	1輛	盾構機主機吊裝
7	大形板車	12米	4輛	盾構機運輸
8	液壓泵站	100噸	1台	盾構機主機井下旋轉、平移
9	發電機	200千瓦	1台	應急供電
10	全站儀	瑞士徠卡TCRA1202R100	1套	隧道及線路測量
11	電子水準儀	瑞士徠卡DNA03	1套	地表監測
12	電焊機	ZX7-400sx	2台	焊接盾構機、刀盤耐磨堆焊
13	電焊機	BX1-500	2台	焊接鋼板、反力架、基座、托架等
14	千斤頂	YCQ-40	4台	盾構機組裝
15	千斤頂	YCQ-10	4台	盾構機組裝
16	倒鏈	10噸	6台	盾構機組裝
17	倒鏈	5噸	4台	盾構機組裝
18	角磨機	GWS8-100	2台	打磨鋼板及盾殼

質量控制

《車站風道下井盾構始發施工工法》的質量控制要求如下：

一、建立健全質量管理制度和質量保證體系，並認真貫徹執行。

二、詳細調查施工中可能存在的質量隱患，有針對性地制定切實可行的保證措施。

三、對進場的物資、設備等嚴格進行質量檢驗與評定，禁止使用不合格品。

四、盾構井底板粗砂找平、鋼板鋪設要平整，鋼板間焊縫連線處要打磨平滑，滿足盾構機主機平移要求。

五、雙層雙向托架下層行駛軌道鋪設要儘量水平，滿足平移盾構機後配套車架要求。

六、盾構基座、固定托架及雙層雙向托架製作前要進行受力計算，保證其分別滿足盾構機主機和後配套車架荷載要求。

七、盾構基座、固定托架及雙層雙向托架製作時焊縫要飽滿，保證焊接質量。

八、雙層雙向托架製作精度要保證其上層軌道頂標高與車站標準段上鋪設的軌道頂標高平齊。

九、雙層雙向托架上層及下層軌道和車站內鋪設的後配套車架和電機車行駛軌道鋪設時，要平滑，坡度和轉彎半徑要滿足行駛要求。

安全措施

採用《車站風道下井盾構始發施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

一、建立健全施工現場安全管理規章制度、安全監控網路和安全保證體系，並認真貫徹執行。

二、詳細調查施工中可能存在的安全隱患，有針對性地制定切實有效的防護措施。

三、嚴格控制進場物資、設備等的質量，並對物資、設備等及時報廢，杜絕安全隱患的存在。

四、針對現場施工所用機械設備，製作安全操作規程，並實時進行維護保養和檢修，確保其處於良好的工作狀態。

五、易燃易爆物品如氧氣、乙炔等應存放到工地指定放地點。由專人管理，有消防防火措施，配備消防器材，有警告標誌。易燃易爆物品操作之後，要檢查現場，消除隱患。

六、設定專職安全員和現場責任工程師，實時監督操作人員嚴格執行操作規範和安全技術交底，嚴禁違章指揮或違章操作。

七、龍門吊及汽車吊應通過相關部門驗收，並取得準用證，在每次使用前必須檢查鋼絲繩等部件，合格後方可使用，司機必須持證上崗，安排持操作證的信號工指揮吊裝，並遵循國家、行業及地方的相關標準的要求。

八、卷揚機進場時應通過相應報驗手續，並獲得準用許可，在每次使用前必須檢查鋼絲繩等部件，合格後方可使用。

九、電瓶車應通過相應報驗手續，並獲得準用許可，在行駛前應確保剎車的有效性，並間隔性鳴笛，同時在軌道兩邊做好警示標誌，嚴禁無關人員長時間逗留在軌道內，若確有需要長時間占用軌道，需提前通知電瓶車司機，令其暫停行駛，避免產生交通事故。

十、後配套車架吊至移動托架上後，必須用手拉葫蘆將後配套車架和移動托架拉緊、固定，並對於左右兩側重量不均衡的後配套車架，在重量輕的一側加設配重，保持後配套車架平衡，避免傾覆。

十一、雙層雙向托架上層軌道與車站標準段上鋪設的軌道對齊後，要將托架固定，保證其不沿下層軌道左右滑動，避免後配套車架進入車站標準段時發生安全事故。

十二、底板上鋪設的鋼板間及液壓泵站的頂鐵與鋼板間焊接部位的焊縫應飽滿，避免崩裂傷人。

十三、盾構機主機平移過後，要求及時清理現場殘留的潤滑脂，避免現場人員滑倒。

環保措施

《車站風道下井盾構始發施工工法》的環保措施如下：

一、建立健全施工現場環保管理規章制度，並認真貫徹執行。

二、詳細調查施工中可能存在的影響環境的因素，有針對性地制定切實可行的保護措施。

三、對主要噪聲源如吊車等採用有效的吸聲、隔聲材料施作封閉隔聲屏，同時，夜間施工嚴禁大聲喧譁，裝卸物料及碼放時輕拿輕放，最大限度地減少噪聲擾民。

四、夜施光源如汽車燈光及照明燈不直接對居民房，採取有效措施避免直接照射。

五、現場存放油料的庫房，必須進行防滲漏處理。儲存和使用都要採取措施，防止跑、冒、滴、漏，而污染水體。

六、禁止在施工現場燒有毒、有害和有惡臭氣味的物質。

七、盾構機主機平移過後，要求及時清理現場殘留的潤滑脂，避免污染環境。

八、在焊接過程中所產生的廢料等，要及時清理。

效益分析

《車站風道下井盾構始發施工工法》的效益分析如下：

一、首次利用車站風道進行盾構下井、組裝、始發，解決了繁華街道難以設定盾構始發或接收豎井的難題，避免了對於城市繁華地段主幹道路交通的干擾，保護了環境，拓展了盾構工法的適用範圍，取得了社會效益和環境效益。

二、在工程施工過程中，結合工程設計要求和盾構設備的實際尺寸和重量，採用了移動托架後配套車架平移技術，縮短了後配套車架平移的施工工期，降低了施工成本，確保了施工安全，取得了、經濟效益。

套用實例

《車站風道下井盾構始發施工工法》的套用實例如下：

一、瀋陽捷運南京街站一南市站盾構區間工程

1.工程概況

瀋陽捷運南京街站一南市站盾構區間工程，左線全長1018米，右線全長1029米，南京街站和南市站均為蓋挖法車站。區間盾構從南京街站號風道下井始發掘進區間右線，沿中華路、十一緯路到達南市站。2008年9月8日，盾構機後配套、主機從南京街站2號風道下井組裝，於2008年10月22日完成盾構機組裝調試工作並進行盾構始發施工，歷時45天。

2.工程套用

結合瀋陽捷運南京街站一南市站區間盾構風道下井、組裝、平移、始發的實際施工情況，通過Auto CAD軟體模擬，確定了最佳的施工路線；獨創了雙層雙向移動托架後配套車架的平移技術，如下圖1、下圖2所示，加快了後配套車架平移施工的工程進度，節約後配套車架平移施工工期約83%，節約後配套車架平移施工成本約70%，並確保了施工安全，積累了車站風道下井盾構始發施工（即該工法）經驗。

二、瀋陽捷運瀋陽站站一南京街站盾構區間右線工程

1.工程概況

瀋陽捷運瀋陽站站一南京街站盾構區間右線全長778.82米，南京街站為蓋挖法車站，瀋陽站站為暗挖法車站。區間盾構從南京街站1號風道下井始發掘進區間右線，沿中華路到達瀋陽站站，從3號風道解體吊出。2009年1月12日，盾構機後配套、主機從南京街站1號風道下井組裝，於2009年2月17日完成盾構機組裝調試工作並進行盾構始發施工，歷時37天。

2.工程套用

結合瀋陽捷運瀋陽站站一南京街站盾構區間右線盾構風道下井、組裝、平移、始發的實際施工情況，又一次利用了雙層雙向移動托架後配套車架的平移技術，總結出了車站風道下井盾構始發施工的工法。

三、瀋陽捷運瀋陽站站一南京街站盾構區間左線工程

1.工程概況

瀋陽捷運瀋陽站站一南京街站盾構區間左線全長778.836米，南京街站為蓋挖法車站，瀋陽站站為暗挖法車站。區間盾構從南京街站1號風道下井始發掘進區間左線，沿中華路到達瀋陽站站，從3號風道解體吊出。2009年6月28日，盾構機後配套、主機從南京街站1號風道下井組裝，於2007年7月27日完成盾構機組裝調試工作並進行盾構始發施工，歷時30天。

2.工程套用

結合瀋陽捷運瀋陽站站一南京街站盾構區間左線盾構風道下井、組裝、平移、始發的實際施工情況，再次利用了雙層雙向移動托架後配套車架的平移技術，完善了車站風道下井盾構始發施工工法。

榮譽表彰

2011年9月30日，中華人民共和國住房和城鄉建設部審定《2009-2010年度國家二級工法名單》，以建質[2011]154號檔案公布，《車站風道下井盾構始發施工工法》被評定為中國國家二級工法。