摘要：随着电力隧道的大面积的建设，越来越多地占用中心城区道路来建设始发井、过井是建设发展的趋势。由于中心城区人流车流密集，寸金尺土，导致电力隧道盾构始发井面临着小净空始发的一系列问题。本文结合220千伏石井-环西电力隧道土建工程施工2标始发井受盾构始发井的结构及空间条件制约，采用移动式反力架进行盾构始发，有效地降低施工风险，节省成本，提交工作效率。
关键词：电力隧道；分体始发；移动式反力架
1、工程概况
1.1工程简介
本标段区间隧道采用盾构法施工，盾构从4#工作井（兼盾构始发井）始发，沿西槎路地下向北，沿途下穿地铁八号线上步站出口，之后上跨地铁八号线地铁隧道，下穿地铁聚龙站，通过5#工作井，下穿地铁平沙站出入口到达6#工作井吊出。其中5#工作井为与聚龙站Ⅳ号出入口合建的盾构过井，采用先隧后井的施工方案；1#逃生井也采用先隧后井的施工方案，即盾构隧道先行通过后，由地面人工逐级挖孔至隧道顶部。
1.2始发井结构设计概况
4#工作井长24.4m，宽9.8m。为地下三层框架结构。基坑围护结构采用800mm厚连续墙加3道砼内支撑，洞门范围连续墙采用玻璃纤维筋。结构侧墙厚度为700mm、顶板厚度为700mm、中板厚度为400mm、底板厚度为900mm设计。
2、移动式反力架的工作原理和设计
2.1移动式反力架的工作原理
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。
移动式反力架及支撑通过螺栓直接安装在始发台架上固定，以保证反力架的稳定性；基准环与反力架之间通过14根水平支撑连接，盾构推力由盾构主推千斤顶作用在基准环上，并通过水平支撑传递至反力架上。
盾构每掘进一环（即1米），预先分别在盾构机两侧及始发台架上焊接牛腿用两组50T千斤顶将盾构机往前顶住，防止盾体后移，再将反力架及斜撑与始发台架之间的螺栓拆除，然后用千斤顶将反力架、水平支撑、基准环及斜撑整体在始发台架上沿掘进方向往前移动1米的位置，并对应相应始发台架上的螺栓孔用螺栓紧固，继续下一环的掘进，如此循环直至零环位置，则开始拼装管片。
2.2移动式反力架的设计
2.2.1设计、计算说明
反力架外作用载荷即盾构机始发的总推力乘以动荷载效应系数加所有不利因数产生的载荷总和，以1500吨水平推力为设计值。反力架设计的外形尺寸不得与盾构机各部件及隧道洞口空间相干扰，同时要求结构合理，强度、刚度满足使用要求，加工方便，且单件便于运输【1】。对于螺栓连接、角焊缝连接处的设计，仅仅计算其最大设计弯矩和剪力值，而不作截面形式设计，可根据提供弯矩、剪力设计值来调整截面是否需要做加固处理。2.2.2反力架的结构形式
（1）各部件结构介绍
1）立柱：立柱为箱体结构，主受力板为30mm钢板，筋板为30mm钢板，材质均为Q235-A钢材，箱体结构截面尺寸为1050mm×500mm，具体形式及尺寸见图2-2。
2）上横梁：结构为箱型结构，主受力板为30mm钢板，筋板为30mm钢板，材质均为Q235钢材，结构截面尺寸为1050mm×500mm。其结构和立柱一样。
3）下横梁：结构为工字型结构，主受力板为30mm钢板，筋板为30mm钢板，材质均为Q235钢材，结构截面尺寸为1050mm×300mm，其结构如图2-3所示。
4）八字撑：八字撑共有2根，其中心线长度为2028mm。
（2）反力架后支撑结构形式
后支撑的形式为斜撑，按照安装位置分为立柱后支撑、上横梁后支撑、下横梁后支撑。
1）立柱后支撑：立柱后支撑材料均采用直径500mm，壁厚9mm的钢管，立柱是2根斜撑和一根直撑（底部）。
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3、移动式反力架的施工要点
3.1反力架安装的注意事项
1、移动式盾构始发装置各部件的加工制作需保证其尺寸及精度要求，特别是各连接部件的螺栓孔的加工精度；
2、各部件焊接需保证其焊接质量，避免脱焊、虚焊、漏焊现象；
3、安装时，需保证反力架、基准环的垂直度，使其与始发线路轴线、始发台架垂直，并保证每个部件的螺栓孔对准；
4、必须保证各部件螺栓拧紧牢固。
5、水平支撑安装时，必须保证每条支撑端面的法兰面板之间紧贴密实，避免出现水平支撑安装歪斜的现象，导致受力不均，出现集中受力现象，使支撑变形。
3.2.反力架的施工监测
3.2.1反力架监测
（1）盾构始发阶段对反力架、水平支撑、斜撑进行监测，监测点是在盾构机往前推进时进行监测，盾构机不往前推进不监测。
（2）盾构掘进过程中，主要监测反力架、水平支撑、斜撑的水平位移和垂直位移。在盾构掘进20环后，反力架基本稳定，不再进行监测。
（3）监测点在监测时发现异常情况时上报项目部总工室、监理工程师，在监测值变化较大时应立即停止盾构机推进，分析原因，进一步加固反力架和各支撑。
3.2.2监测频率
在盾构始发阶段，对距开挖面5倍洞径范围内的地表、地中和周边影响范围内的建筑物每天监测2次，盾构通过之后2倍洞径范围内的监测点每天监测2次，2～5倍洞径范围内的监测点2天监测1次，5倍洞径范围外的监测点7天监测1次，待稳定期后则15～20天监测一次。当掘进过程发生异常如出土量超量、喷涌或沉降聚变时，实施24小时监控测量。
3.2.3监测警戒值与报警值
以监测控制值的80%做为警戒值，当变形达到警戒值或变化量大于2mm时并持续增加使，应优化施工参数，一但变形达到控制值或变化量大于5mm时并持续增加时，则立刻通报业主、监理和设计单位并起动应急预案。
3.3移动式反力架的拆除
移动式始发装置的拆除（即反力架的拆除）意味着盾构始发掘进结束，将进行道岔的安装，两台电瓶车正常编组，盾构掘进也转入正常掘进。因此，反力架的拆除必须满足以下三个条件：
1、盾构后配套台车的长度（盾构机及后配套台车长约93m）；
2、岔轨的布置需要（由于始发井空间小，岔轨的分叉节点需布置在隧道内12m位置）；
3、管片与土体之间的摩擦力足以满足盾构机的正常掘进的顶推力；
本标段自始发端头约290m范围，隧道洞身地层主要为<3-3>砾砂层，依据详勘报告可知，该地层摩擦系数μ为0.5，盾构始发推力F设定为450T。
则μG管片L>F，L>F/μG管片
μ为地层摩擦系数
L为隧道长度（管片宽度为1.0m/环）
G管片为管片自重
经计算盾构始发掘进完成管片拼装123m（大于93+12=105m），拆除移动式反力架。
4、结语
1、使用移动式反力架，能够减少施工过程中风险。拼拆负环都存在一定的风险，如起吊管片时因钢丝绳拉断、吊具螺母脱落、吊具螺栓拉断等而造成的突然下落，又如拆除负环需要对盾构机进行停机，盾构机在砂层中停机容易造成地陷。因而，采用移动式反力架，能够有效减少盾构掘进施工的风险。
2、使用移动式反力架，能提高掘进的工作效率。受周边条件限制，始发井长度约24米，宽度约10米，井位比较狭小。如果采取通常的始发模式，由于负环管片会占据始发空间，大大制约了盾构所需材料的垂直调运【2】，采用移动式反力架，盾构机不断向前掘进的同时，井位可利用的空间则越来越大，能尽早地往隧道投放电机车，提高出土效率。其次，移动式反力架的前移方便快捷，只需在两端采用千斤顶进行顶推，几分钟就能把反力架推到所需的位置，继续进行掘进工作，节省工期。
3、使用移动式反力架能节省成本。采用移动式反力架，免去拼装负环，能够节省负环管片的制作和运输费用。其次，移动式反力架能够反复到各个工地使用，能有效减少企业的施工成本。
参考文献：
[1]武艳霞，盾构机反力架结构的设计及应用，RMCM桥隧机械&施工技术，1000-033X（2009）02-0064-03
[2]程华英，隧道大直径盾构负环管片拆除及隧道换装施工技术，广东水利水电出版社，1008-0112（2012）S1-0089-04
论文作者:郑凯玲
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/19
标签：盾构论文; 管片论文; 移动式论文; 隧道论文; 结构论文; 螺栓论文; 立柱论文; 《基层建设》2019年第6期论文;