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摘要：广佛环线上下行线区间隧道采用两台9.13m土压平衡盾构机进行施工，盾构机设计采用洞内始发方式，始发导台为钢筋混凝土结构，结合隧道仰拱填充综合实施。盾构主机在竖井始发导台上进行组装，组装完成后向前空推步进，通过暗挖隧道抵达设计里程。本文主要对盾构空推技术要点进行了有效的分析。
关键词：广佛环线；上行线；盾构空推技术；要点
1工程概况
广佛环线GFHD-1标四工区，【9号工作井～琶洲站区间】线路从9号工作井(含工作井)开始，上、下行线分别空推70m、40m矿山法隧道，由南向北相继下穿仑头海、环城高速公路、新滘东路和黄浦涌后，沿会展南四路向北到达琶洲站。【9号工作井～琶洲站区间】线路，上行线起讫里程DSK13+768～17+274.8，下行线起讫里程DXK13+784～17+274.8。
2盾构步进工艺
2.1导台施做
在前期导台施工期间在轨道两侧预留牛腿槽，牛腿槽设计宽度200*200mm，施工时适当考虑外放宽度，深度300mm，纵向间距1500mm。采用钢板焊接成盒子，导台钢筋绑扎时安装定位，混凝土一次浇筑成型。
牛腿采用HW200型钢及20mm厚钢板焊接加工成箱型，以保证整体受力及刚度。
图1牛腿预留槽施工图
图2牛腿加工示意图
2.2步进推力计算
始发段线路坡度4.6‰下坡，不考虑坡度影响，钢轨与盾体的滑动摩擦系数选取为0.1～0.15（涂润滑剂后），主机重837t。盾构步进计算所需油缸推力为84～125.6t。
2.3前期步进工艺
2.3.1步进方法
空推步进采用2组150t液压油缸提供动力，两组油缸共用一个泵站确保同步推进，利用牛腿插入导台预留牛腿槽共同提供反力。液压油缸安装在推进支座和反力牛腿之间，油缸行程80cm，每推进70cm收回液压油缸，增加短节支撑，每3米前移牛腿和液压油缸并固定，循环施工，达到盾构主机步进的目的。
2.3.2实施情况
空推阶段实际施工中，采用单组牛腿所提供的反力不能满足盾构推进要求，推进过程中牛腿槽受力太大（加工精度影响），牛腿槽后方的混凝土被挤碎，步进效果不佳。之后采用连接相邻前后两组牛腿整体受力，可满足步进需求，能满足要求继续推进。但焊割工作量大，推进每循环后前移牛腿比较困难，工作量大，耗时较多，步进效率低。
图3 牛腿槽步进图
2.4改进方案设计
2.4.1步进方法
由于原方案采用预留牛腿槽方式步进效率低下，无法满足工期节点要求，重新步进方案进行了改进。受到盾尾铰接影响，在前盾外侧5点和7点位置各焊接一个牛腿支座，作为盾体受力点。盾尾后方对应导台面设置反力支座，采用50mm的取芯钻头进行钻孔取芯300mm深，每平方米取6个孔，插入50mm的圆钢固定，上面用40mm厚的钢板与圆钢采用穿孔焊方式连接成一个整体受力体系，反力支座焊接在钢板上提供步进反力。
图4 改进方案施工示意图
2.4.2实施情况
盾构机上受力支座与导台上受力支座间采用顶推油缸与延伸钢管配合步进，受力支座、顶推油缸、延伸钢管（直径200mm无缝钢管）需轴心受力。改进方案后每一组受力支座单循环可步进约8m，大大减少了支座倒腾次数，同时单循环焊割工作量也相对于原方案牛腿焊割工作量减小。
图5 改进方案现场施工图
2.5实际推力统计
油缸主要参数：缸径190mm，行程800mm。截面积S=19*19*3.14÷4=283.4㎝²。
盾构机克服静摩擦力启动时，液压泵站输出油压350bar，部分地段最大油压400bar。单缸推力F=283.4*350=99190kgf，则双缸推力为198t。
盾构机开始步进后油压可逐步稳定至230bar，单缸推力F=283.4*230=65178kgf，则双缸推力为130.4t，实际滑动摩擦系数为0.156。
2.6下行线隧道改进方案
根据上行线盾构机步进情况，下行线隧道将继续优化改进后的方案。目前下行线已施工导台已将φ50圆钢提前埋设，后续反力支座也将提前进行加工。下行线步进长度40米，计划工期2.5天。主要优化方案如下：
1）取消导轨两侧牛腿槽；
2）提前预埋反力支座圆钢及钢板，间距4m，两侧对称布置，支座处下沉5cm（避免支撑剐蹭）；
3）提前预备4组反力支座，对应孔位提前开孔；
4）预备2套液压泵站及油缸。
3施工注意事项
1、该步进方式对施工测量精度要求比较高,混凝土导台施工时，严格按照断面尺寸施工，导台预埋件、牛腿插槽、反力支座圆钢及钢板放线时精度要准。测量组须配合放出中线、标高等控制要素。保证导台及预埋件的施工精度。
2、步进时注意控制油缸行程差，对 2 组油缸在行程进行记录相差20毫米后进行油缸长度调整。
3、推进时可在导轨上涂抹黄油以减小摩擦阻力，盾构推进过程必须密切关注导台上导轨与刀盘接触情况，同时关注导台混凝土面是否出现裂缝，出现异常情况，应及时停止推进并进行处理。
4、步进对受力轴线要求比较高，尽可能将牛腿、推进油缸、支撑管节轴心对齐，防止出现蹦缸。
5、推进过程专人操控液压泵站，油压加载循序渐进，步进后以速度控制油压。
6、严格控制单循环推进行程，管节过长易出现蹦脱现象，本项目控制在 8m 内。
7、盾构机步进过程中，将提供千斤顶反力牛腿连接牢固，确保可以提供足够反力。
8、加强现场作业人员安全意识，液压油缸作业时，无关人员需远离作业区域。
结束语
本文基于广佛环线盾构空推施工总结分析所得的经验，过程中在详细计算施工参数的同时，严格落实各项施工技术。在此基础上，根据现场实际情况，及时调整改善施工方案。从而达到提高工程施工质量、节约施工资源、缩短施工工期的目的。使施工企业的信誉与形象得到提升。
参考文献
[1]李艳辉.暗挖隧道盾构竖井小半径曲线空推分体始发技术[J].施工技术,2018,47(10):96-100.
[2]任志超.地铁暗挖段盾构空推施工工法分析[J].城市道桥与防洪,2018(05):237-239+25.
论文作者:钟查军
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第07期
论文发表时间:2019/7/9
标签：步进论文; 盾构论文; 支座论文; 受力论文; 油缸论文; 隧道论文; 圆钢论文; 《建筑实践》2019年第07期论文;