小盾构始发连续分体方案的研究

朱梦柳

中铁十一局集团城市轨道工程有限公司

近年来，在城市建设中地铁施工逐渐普遍，但小盾构施工地下管线廊道工程尚比较少见，为了更安全高效地完成盾构施工，下面结合洛阳一号线管廊项目4m小盾构分体始发施工经验，就多次分体始发方案以及注意事项进行分享，希望能对今后非常规盾构施工项目提供参考。

盾构隧道始于建华路，由南向北依次穿越10栋一层仑库，陇海铁路洛阳东站运转场，洛铁火车头汽车维修站，终点接于道南路北侧龙城嘉园二期小区内。场地地势平坦，隧道全长602.5m，盾构内直径3.5m，管片厚0.25，内设电缆支架，隧道最大埋深约20.5m，隧道采用8.498%、16.509%的单面下坡，盾构井内净空15m×7m。

拟建洛阳一号线管廊项目始发井结构拱顶埋深20.5m，洞身地层主要是黄土状粉质黏土，此外接收区间底部含少量砂层及卵石，区间下穿陇海铁路，无地表水系。始发井东侧约250m有中州渠：南侧约2.1km有洛河。

洛河在洛阳市市区段多处设置了橡歇坝，蓄水时水位相对较为稳定。河底为卵石层，渗逶性较大，与地下水联系较强；
中州渠渠底为粉质黏土层，渗透性相对较弱，对地下水影响较小。

4.1 一次始发

盾构一次始发主要内容包括：洞门凿除、始发台定位安装、洞门密封安装、洞内轨线铺设、盾构机盾体结构下井、螺旋机安装、反力架下井安装、负环管片拼装、始发掘进等工作内容。

一次始发属于大分体，设备主机下井组装，后配套等设备遵循与主机延长管路最短原则在地面布局摆放及组装，主机与后配套设备之间使用延伸管线进行连接。反力架定位布设，负环拼装，受基坑尺寸影响，采用特制小型土斗和卷扬机进行出土。

与主机连接的管线由两侧分布改为同一侧，且前期无法使用双轨梁，为了满足以上要求，要预制一个托架小车（见图1）。托架小车固定在拼装机的拖拉油缸座上，可跟随主机同步行走。分布于两侧的管线在托架小车的顶部进行固定，并最终在一侧合拢后挂在管片上。因为无法进行同步注浆，需利用二次注浆设备进行注浆，设备可以在预制托架小车上进行固定。

图1 托架小车示意图

因为没有渣土传送皮带，需要在螺旋机出口处直接接渣，考虑螺旋机出土口高度限制，电瓶车编组挂一个平板板车，放置特制小渣斗后开至螺旋机下方出土，以及二次使用平板车运输管片，且因空间有限，一次仅运输一块管片。

因前期无法使用双轨梁，因此预制托架小车前端还需要配备临时的管片吊装装置，综合考虑后使用拉链葫芦（不小于5吨）进行管片吊卸后，再进行拼装作业。

4.2 二次始发

施工到50环位置后停机进行负环拆除作业，同时进行主机与后配套间的延长管线的断开工作。负环拆除后在井口进行马镫铺设。大井口准备完毕后将连接桥、1#台车及5#台车下井并组装，在5#台车上安装渣土运输皮带以及驱动装置。管线连接完成后恢复掘进，电瓶车重新编组后使用编组配置正常土斗进行出土。

4.3 三次始发

掘进120m后，后续台车下井，管路连接，二号电瓶车编组，变坡和洞内道岔安装，提高工效。

4.4 始发试掘进运输系统

一次始发由于没有传送带，需将渣土运输至螺旋机出口下方直接接渣，因此编组运输的电瓶车只能挂一个平板车，平板车上放置特制小渣斗接渣，出土完成后，再使用平板车运输管片，且由于空间限制，一次只能吊运一块管片。

当完成二次始发后，可采用电瓶车配合出土提高工效。电瓶车编组采用1节车头、3节土斗、1个浆罐、2节平板。正常段掘进为了保证最后一个平板到达吊装位置，电瓶车需要向前掘进至车站里面，只有一处基坑，没有车站时，电瓶车无法满编组。反向开挖25m导洞，便于电瓶车向前开，满足使用要求，运输线路列车编组：1个25T电瓶车+3个渣土车+1个浆罐车+2个管片小车，共两列编组。

4.5 分体始发注意事项

前期受施工井尺寸影响，只能下井盾构机主机结构，并使用小土斗配合卷扬机进行出土。一次始发阶段，需注意地面管线的连接，具体有以下几个方面。

（1）主机下井&地面台车摆放就绪后，后配套台车间的各种管线可以与主机组装同时进行，并连接分体始发专用管线。

（2）电缆要确保在其他管线的上面。

（3）油管连接时要保证各种管件和管路干净，无污物。

（4）各种管线要保证无折弯现象。

（5）管线应搭接在现场制作的托辊工装上根据掘进速度顺延到井下作业。

5.1 管路分类

盾构机分体后，需延长的管路系统包括以下几点。

（1）工业用水和内循环水路。

（2）工业用气气路。

（3）液压油路。

（4）泡沫、膨润土箱注入管路。

（5）黄油脂和盾尾油脂管路。

（6）水玻璃管路。

而在液压管路中，又分为以下几个系统。

（1）拼装机系统。

（2）主推油缸系统。

（3）铰接油缸系统。

（4）辅助液压系统。

（5）螺旋机系统。

（6）刀盘驱动系统。

（7）回油和泄油管路系统。

（8）注浆系统。

盾构始发井的深度为22m，延长的管路既要满足掘进，又必须保证满足地面台车下井的要求。每个台车连接后的长度约为12m，有5个台车，再加上必须留有剩余量，那么，总预计延长的管路至少为100m。

5.2 管路污染危害

在液压系统中，对油品的清洁度要求较高，液压油被污染会极大地降低液压系统的可靠性从而造成不必要的经济损失。

5.3 管路清洗与连接

为了防止管路连接时造成污染，导致盾构机液压系统的破坏，必须对管路进行清洗。利用专门的液压油管清洗设备，对油管中的橡胶、金属和纺织物等污染物进行清洗，以保证液压系统的正常运行。清洗的系统主要为管路清洗和连接部件的清洗。

清洗过程中，必须保证清洗循环至少要有二次以上，最后用干燥空气将软管吹干净，以去除其中的纤维杂质。清洗完成后进行管道连接，操作人员必须先对作业环境进行清洁，保持手的洁净，对使用的连接工具进行清洗，防止造成污染。管路清洗之后，利用管钳、链钳等对管路进行连接。在连接过程中，必须注意以下几点。

（1）必须保持连接工具、油管接口处的整洁。

（2）对各根管路做好标识，防止油管接错，便于以后检查。

（3）在各根油管接口处必须加装开关阀门，防止以后拆装或者检查管路时液压油的漏出。

（4）对接时必须加密封材料，防止工作时液压油泄漏。

5.4 电气系统线路连接

盾构电气系统线路主要包括以下几点。

（1）380V动力电路。

（2）220V工作电路。

（3）24V控制电路。

（4）其他信号线。

盾构机分体后，要对管线进行延长，必须先对管线的类型进行统计。海瑞克盾构机连接到每个部分都有一个具体的编号，因此，可以根据盾构机的编号对延长线路进行标识，方便线路对接以及查找问题。由于盾构机始发时，作业环境较复杂，尤其是比较潮湿，因此，连接线路时必须做到防水绝缘，以保证操作人员的安全和盾构设备的安全运行。

5.5 盾构调试掘进

盾构机管线连接后进行调试，主要分电气调试和液压调试两个部分。在调试前，必须先对管路、线路进行检查，主要内容如下：液压油路是否有泄漏、折弯现象；
油路的阀门是否全部打开；
电缆是否有破皮、磨损等现象。

检查之后，就可以启动电源进行调试。第一，根据PLC程序中的报警信息进行分析，排除故障；
第二，启动液压泵，对压力进行测试，保证满足技术要求；
第三，各系统的主要功能测试，确定是否动作。盾构调试一切正常后，恢复盾构正常施工。

如今，洛阳一号线管廊项目的小盾构工程已经完工，过程中实现了快速、高效施工，保证了节点要求。虽然在始发前期，受限于场地条件及结构井形式，对盾构始发带来较多的困扰，但我们从现场实际情况出发，通过细致的策划，结合CAD模拟，对于施工过程中可能出现的问题提前分析并制定解决方案，从而保证了现场盾构施工的顺利进行，也为以后管廊工程的小盾构应用提供了一定参考。

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