摘要: 本文以福州市轨道交通2号线工程苏洋站～沙堤站区间中间竖井为实例， 简要分析盾构机在无自身推力的情况下，如何顶推迁移过矿山法隧道的施工技术与措施，为今后类似工程提供了借鉴。
关键词: 盾构机过矿山隧道；钢绞线连接、千斤顶顶推牵引
前言
盾构机顶推牵引过矿山法隧道时，预做U型导台、预埋钢轨及反力锚固点，固定支座，以钢绞线为连接，利用提升千斤顶对支座的推力，使盾构机移动。盾构机顶推牵引的过程，尤其经小曲线半径隧道时，盾构不处在一个水平面上，弯道距支座的间距有差别，我们可根据现场的情况参数，以及来调整钢绞线的长度，控制千斤顶的左右推力来控制盾构机的一个走向，使之不会偏至一方，成功引入直线段。
1、工程概况
福州市轨道交通2号线工程BT项目苏洋～沙堤区间左线盾构空推拼管片后，拆解后配套，用提升千斤顶顶推牵引盾构机至中间竖井（预做导台，预埋钢轨及反力锚固点）。空推牵引段左线起止里程为：ZDK9+530-ZDK10+68.335，538.3m，第一段曲线起止里程为ZDK9+623.747-ZDK9+833.811,总长为280.064m，第二段曲线为ZDK9+868.633-ZDK10+59.947,总长为191.314m；左线隧道曲线为R450的右转弯，缓和曲线长均为70m。
图一 区间隧道总体施工图
2、施工准备工作
2.1顶推牵引设施的准备
本次空推牵引设备为JSA100-200型液压提升系统，主要由自动锚具、主顶、液压泵站、电器控制箱组成。牵引设施使用前，应对高压油泵、千斤顶进行空载运行实验，无异常情况方可正式使用。
2.1.1千斤顶
提升千斤顶主要由空心试千斤顶、三套自动工具锚、支撑架、钢绞线扶架等机构组成。
2.1.2提升泵站
提升泵站为1台泵站控制2台千斤顶，配合JS100-200千斤顶最快提升速度为8米每小时（速度可调）。泵站分别设有2组电机、及液压系统。
泵站型号10SCY,换向阀型号WE6中位机能为O型，安全阀通径10。
2.1.3主要技术参数
表1 提升顶的技术性能表
图1 牵引设备各部件构成示意图
2.2设备使用方法
2.2.1千斤顶的安装，千斤顶支架上有8个Ф18的通孔，用于安装4颗M16的螺栓。
2.2.2千斤顶的联接，千斤顶接油管时先用空压机吹一下空油管，清除油管内的杂质，和污物。千斤顶进油口接油泵节流阀出口，回油口接阀体出口。安装行程开关，涂有标识的开关安装在上方。无标识牌的开关在下方。然后与控制箱对应的插口联接。
图2 位移传感器的前顶位置以及伸出量
2.2.3空顶调试，千斤顶联接完毕后，依次启动油泵调整好电机转向（与油泵转向相同）。然后按下同步牵引按键。
2.2.4穿钢绞线，本提升装置采用强度为1860MPa,直径为Φ15.2的数根钢绞线为提升缆索，并配以专用工具夹片为夹具配套使用。装配前工具夹片应清洗干净，钢绞线用切割机截断割断并保证切口平整不松散，同时将钢绞线头子磨尖以便于穿索。将千斤顶上的3套锚具孔对齐后便可穿钢绞线。穿钢绞线方向为自下往上。
2.2.5千斤顶牵引，钢绞线安装完毕后。采用24千斤顶对每根钢绞线进行预紧，或者采用单孔拉拔锚环预紧。预紧力视提升重量而定，单根预紧力不超过5吨，预紧总吨位不超过提升重量。预紧完毕后启动油泵按“同步牵引”便可自动牵引。
2.3供电设施准备
临时用电从中间竖井底板总配电系统中引出，在一号横通道设置分配电箱一台，以满足现场照明、通风及各类机械设备用电需要，各类电线必须架空设置。
2.4辅助施工机械、机具准备
表2 辅助施工机械、机具表
3、 施工流程
导轨、矿山法隧道二衬断面复测，轴线符核→清渣、预埋锚固件清理、矫正→牵引支座焊装→钢绞线下料、编束、穿束，连续千斤顶固定→钢绞线预紧、顶推牵拉→盾构机牵引前行25m左右→钢绞线卸载→千斤顶拆除后前移安装（千斤顶、泵站及主控台往前移用叉车移位）→重复以上步骤。
表3 顶推牵引施工工艺流程图如下：
4、施工安全技术要点
4.1顶推牵引原则：同步、对称牵引。
4.2顶推牵引准备工作 ：核定各级顶推压力表读数，顶推用的千斤顶与压力表应配套标定、配套使用。当处于下列情况之一时，应重新进行标定：
（1） 使用时间超过6个月；
（2） 顶推次数超过300次；
（3） 使用过程中千斤顶或压力表出现异常情况；
（4）千斤顶检修或换配件后。安装锚具与顶推牵引设备。工作锚环与锚垫板对中，夹片均匀打紧，外露一致，千斤顶上的工具锚孔与构件端部工作锚孔的孔位排列要一致，千斤顶的顶推力的作用线与孔道中心线重合，曲线段应使顶推力的作用线与孔道中心线末端的切线重合。
4.3控制线必须接入对应的插孔，禁止混接以免达不到相应的控制效果甚至发生短路。
4.4拆卸油管时，应先在电机不启动的情况下，按“供油”“回油”开关。对千斤顶进行泄压操作。禁止在有压力的情况下拆卸油管，拆卸油管后用堵头或胶带封好油管及接头，避免有沙子杂质进入液压系统。
4.5调节压力时必须堵住油管（或者先将行程开关拔掉，千斤顶升出或回退到极限位置再进行调压）调压时先将调压阀放松再扭紧到达需要的压力后锁紧。严禁在千斤顶伸出回退过程中调压（该过程中调压看不出压力大小）。易造成千斤顶走到极限位置后压力超高损坏千斤顶。
4.6位移传感器安装使用前必须校对是否准确。使用过程中及使用后必须做好防水。应仔细检查3套锚具孔对齐，孔道内应畅通、无水和其他杂物后方可穿钢绞线。
4.7安装千斤顶时应特别注意其活塞上的工具锚的孔位必须与固定锚的孔位排列一致。严禁穿钢绞线时发生交叉，以免作业时出现失锚事故。千斤顶安装完毕，将工具锚的夹片用挡板推紧,启动油泵开始正式预紧、顶推，在钢绞线上刻记，同时在工具锚处用笔将各股划线，为检查有无滑丝作标记。
4.8对于顶推过程中出现断丝、滑丝，如超过规定则应更换钢绞线，重新顶推。预紧段，钢绞线的初始伸长量偏离理论计算值时，应考虑停止顶推，及时退锚，检查顶推设备和钢绞线，分析原因，得出结论后重新顶推牵引。
5、施工中注意事项
5.1浇筑U型混凝土导台的时候，预埋的钢筋与锚固点底座的钢筋经纵向跟横向的连接，形成一个田字格，用焊接连住。使之整体受力，不易开裂。每个反力锚固点的间距大约在30m左右，过弯道的时候。弯距不同，着力点不一样，可根据地形适当调整间距，待过弯道后，成直线段。
5.2导轨左右边上两侧约45cm以内，水泥面不易过高，以防卡住牛腿。牛腿应旱在盾构机上与导轨线成45°夹角的位置，满焊，进行探伤实验，以保证焊接质量。每个孔位，提前做好编号，以便穿线。在盾构机前头耐磨条的后面与钢轨接触的位置，加焊一块3cm厚的钢板，在牵引过程中，由于钢轨的水平面的高低，防止耐磨条接触轨道面而增加摩擦阻力，加大了千斤顶推力，消耗钢绞线。
5.3安装挡块时，先前底座预埋的时候，螺栓难免遭到施工中机械的破坏，以至于导致个别螺栓的断掉，或倾斜。应当试时补焊，把倾斜的及时调正。安装完，螺丝固定死后，为了安全起见，应在挡块与底座周围焊一圈，以加固。防止牵引的时候不够力，挡块飞出去伤人。
5．4施工现场应保持干燥无水的整洁环境，尤其轨道平面上的混凝土表面，隧道两边轨道面上是否干净，如有施工的泥砂附在上面应及时清理干净，有锈迹的话，最好以打磨机打磨一下，使之表面光滑，在轨面上涂上黄油以达润滑之功效，降低阻力。在搬运钢绞线的时候，也不会至于泥土、砂子粘在表面上，施工时，才不会加大了阻力和顶推力，这样可以大大减少更换和清洗工具夹片的次数。夹片齿型有磨损的，或者齿型被污物填满的夹片更换。更换，安装夹片，需要涂抹退锚灵，每平移20米左右需要涂抹一次退锚灵。
5.5穿插钢绞线时，应仔细检查3套锚具孔对齐，孔道内应畅通、无水和其他杂物后，钢绞线头尾两端事先做好编号，以便快捷准确的对接，才不会因为距离长根数太多，造成打结或穿错孔。特别注意在安装钢绞线构件附近进行烧焊作业时，应对全部钢绞线、金属件进行保护，防止溅上焊渣或造成其他损坏。事先做好编号，以便快捷准确的对接，才不会造成打结或穿错孔。
5.6顶推前，应检查系统安全可靠，高压油泵连接必须牢靠，油泵操作人员要戴防护眼镜，防止油管破裂或油表连接处喷油伤眼。应严格按规定程序进行。顶推时应设臵挡板，除了压力控制人员躲在特制的防护罩里，顶推千斤顶后严禁站人。同时，操作人员要严密注意两端是否有人逗留，应严格按规定程序进行。顶推作业中，应集中精力，仪表要看准，记录要准确无误；若出现异常现象（如：油表振动剧烈，发生漏油，电机声音异常，发生断丝、滑丝等），应立即停机进行检查。
5.7钢绞线平均拉力每根不得超过10吨。若钢绞线平均拉力已经超过10吨每根则必须加穿钢绞线。预紧力总合不得大于构件重量，每根钢绞线预紧力偏差不得超过1吨。预紧后构件不得离地或者倾斜。平移时发现有退锚困难而造成钢绞线顶散或顶弯，说明钢绞线受力不均匀，及时预紧，及时向锥孔内涂抹退锚灵。
5.8千斤顶在加荷时应均匀平稳，在卸荷时也应平稳以防冲击。，平移时需要经常检查钢绞线的受力情况，（检查钢绞线的夹痕是否均匀，千斤顶伸出的时候钢交线是否一起伸出），若发现不均匀的应当及时预紧。夹痕大于0.6毫米说明钢绞线受力大，需要加穿钢绞线。
5.9做好每班的推进记录，详记每推一段的所用时间，压力，距离等参数，严格控制在要求范围内。
图3 盾构机顶推牵引出洞
6、总结
福州市轨道交通2号线工程苏洋站～沙堤站区间中间竖井，利用提升千斤顶、钢绞线等顶推设备，根据现场实际情况采取了合理的施工工艺和有效的控制措施，把盾构机平稳快速的从矿山隧道里拖出，满足工程施工规范要求，缩短了工期，取得良好的效果，为盾构后面的发展带来宝贵的经验。
论文作者:任庆根
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/5/10
标签：千斤顶论文; 盾构论文; 钢绞线论文; 油管论文; 隧道论文; 泵站论文; 油泵论文; 《防护工程》2019年第1期论文;