反力架在地鐵盾構施工中的應用分析

1、<p>　　反力架在地鐵盾構施工中的應用分析</p><p>　　摘要：本文通過對鄭州地鐵盾構進行反力支撐系統(tǒng)安裝及拆除施工方法的詳細介紹，總結了地鐵盾構反力架系統(tǒng)應用的施工經(jīng)驗，為類似工程提供了一個可供參考的實施性施工方案，具有一定的參考價值。 </p><p>　　關鍵詞：地鐵盾構；負環(huán)；管片；拆除 </p><p>　　中圖分類號：U231+.3文獻

2、標識碼：A 文章編號： </p><p>　　盾構反力支撐系統(tǒng)的主要作用是為盾構始發(fā)掘進提供支撐反力，主要包括反力架本體、反力架支撐和負環(huán)管片，盡管反力支撐系統(tǒng)是一個臨時性結構，但反力支撐系統(tǒng)關系到盾構始發(fā)反力架的安全。在盾構始發(fā)期間，盾構必須借助反力架才能出洞進入地層中，這樣就必須在始發(fā)豎井中拼裝負環(huán)管片。由于負環(huán)管片會占據(jù)豎井大部分的空間，大大制約了管片及其他材料的垂直運輸速度，從而嚴重影響了盾構施工的進度。

3、因此，為滿足盾構快速施工的需求，在盾構始發(fā)掘進一定距離后，需要拆除負環(huán)管片，如何做到安全快速安裝及拆除反力支撐系統(tǒng)是施工中的關鍵。 </p><p><b>　　一、工程概況 </b></p><p>　　鄭州地鐵1 號線新鄭州站～博學路站區(qū)間隧道采用盾構法施工，管片內徑φ5400mm，管片環(huán)寬1.5m，厚度0.30m，為3+2+1 形式，采取錯縫拼裝形式。采用一臺φ

4、6280mm 土壓平衡盾構機進行施工，其盾構區(qū)間施工順序為：盾構機從博學路站西端盾構井右線始發(fā)，到達盾構接收井吊出后轉場至博學路站西端盾構井進行左線始發(fā)掘進，到達盾構接收井后對盾構機進行解體，完成盾構區(qū)間的施工。盾構共需進行2 次始發(fā)，也就需要2 次進行盾構反力支撐系統(tǒng)的安裝及拆除。 </p><p>　　二、反力支撐系統(tǒng)的設計 </p><p><b>　　1反力架本體 <

5、;/b></p><p>　　反力架立柱及上、下橫梁均由40mm厚Q235B鋼板焊接成斷面為1000mm×600mm的箱形組合截面；反力架本體四角各設加勁撐一道，斷面尺寸為1000mm×350mm。反力架立柱，上、下橫梁及四角的加勁撐均由高強螺栓連結成整體框架形式，其截面規(guī)格及連結方式均為通用設計，可保障其整體強度和穩(wěn)定性。 </p><p><b>　

6、　2反力架支撐 </b></p><p>　　反力架左側采用一組I18工字鋼支承，將水平反力傳遞到車站主體結構側墻。右側背撐采用2根Ф609mm鋼管， 將水平反力傳遞到車站結構底板。上、下橫梁上的水平反力直接由I18工字鋼支承傳遞到車站結構主體，其中上橫梁支撐共計6根，其中5根為斜撐，長度1.64米；下橫梁水平支撐共計7根，水平支撐長度均為1.5米。 </p><p>　　三、

7、反力支撐系統(tǒng)的安裝 </p><p>　　1、 反力架、負環(huán)管片位置確定 </p><p>　　反力架的位置確定主要依據(jù)洞口第一環(huán)管片的起始位置、盾構的長度以及盾構刀盤在始發(fā)前所能到達的最遠位置確定。 </p><p>　　⑴負環(huán)管片環(huán)數(shù)的確定 </p><p>　　盾構長度LTBM=8.9M，安裝井長度LAS=12.4M，洞口維護結構在完成

8、第一次鑿除后的里程DF：DK32+384.950，設計第一環(huán)管片起始里程D1S:DK32+385.450，管片環(huán)寬WS=1.5M，反力架與負環(huán)鋼管片長WR=0.2M。DR為反力架端部里程，N為負環(huán)管片環(huán)數(shù)。在安裝井內的始發(fā)時最少負環(huán)管片環(huán)數(shù)確定N=（D1S-DF+8.93）/WS環(huán)>6環(huán), 取N=7環(huán) </p><p>　　⑵反力架、負環(huán)鋼管片位置的確定 </p><p>　　在確定

9、始發(fā)最少負環(huán)管片環(huán)數(shù)后，即可直接定出反力架及負環(huán)管片的位置。反力架端部里程：DR＝D1S－N×WS-WR=DK32+385.450+7×1.5+0.2=DK32+396.15反力支撐系統(tǒng)的布置詳見圖6、圖7。 </p><p>　　2、反力架安裝要求 </p><p>　　在盾構主機與后配套連接之前，開始進行反力架的安裝。安裝時反力架與車站結構連接部位的間隙要墊實，以保

10、證反力架腳板有足夠的抗壓強度。由于反力架和始發(fā)臺為盾構始發(fā)時提供初始的推力以及初始的空間姿態(tài)，在安裝反力架和始發(fā)臺時，反力架左右偏差控制在±10MM之內，高程偏差控制在±5MM之內，上下偏差控制在±10MM之內。始發(fā)臺水平軸線的垂直方向與反力架的夾角<±2‰，盾構姿態(tài)與設計軸線豎直趨勢偏差<2‰，水平趨勢偏<±3‰。 </p><p><b

11、>　　3、負環(huán)管片拼裝 </b></p><p>　　負6 環(huán)～負1 環(huán)管片拼裝全部采用12 點方向，通縫拼裝，負環(huán)0 環(huán)拼裝采用11 點方向，以方便后期拆卸；在拼裝第一環(huán)負環(huán)管片前，在盾尾管片拼裝區(qū)180度范圍內均勻安設7根長1.5m、50mm厚的槽鋼，考慮到在拼裝負6環(huán)管片時，管片后橫斷面沒有支撐，管片拼裝過程中無法提供油缸推進及封頂塊插入時所需反力，所以需在負6環(huán)管片后面即盾尾適當位置焊接

12、I22工字鋼以提供管片拼裝的反力，為了防止頂部管片不穩(wěn)，在推進油缸的一側也要焊接I22工字鋼，保證拼裝的管片在未成環(huán)前不下落。待第一環(huán)負環(huán)管片拼裝完成后，將臨時提供反力的工字鋼全部割除，然后利用盾構機推進千斤頂將管片緩慢推出。 </p><p>　　四、反力支撐系統(tǒng)的拆除 </p><p><b>　　1、負環(huán)拆除時機 </b></p><p>

13、;　　由于負環(huán)管片占用豎井作業(yè)空間，嚴重影響盾構施工的垂直運輸，制約著盾構施工進度，根據(jù)管片周邊摩阻力計算結果（常規(guī)一般在盾構始發(fā)掘進100m 后），即可拆除負6～負1 環(huán)的管片，但考慮到洞門密封的需要0 環(huán)管片在盾構隧道施工完成后再行拆除。 </p><p>　　2、負6 環(huán)～負1 環(huán)拆除 </p><p>　　在掘進到達100m 時，由于管片周邊摩阻力能夠提供足夠的反力，盾構可保持正常

14、掘進施工，此時割除反力架的背后支撐，然后盾構停止掘進，拆除負環(huán)管片與反力架之間的鋼負環(huán)，此時即可進行負6 環(huán)～負1 環(huán)的負環(huán)管片拆除，拆除時由后向前依次拆除。由于鋼負環(huán)拆除后，負6 環(huán)管片上部管片背部應力去除，可自由向后向上移動。但由于K 塊與B1、B2 塊間為楔形連接，3 塊管片間擠壓較緊，單塊不易拆除，因此將K、B1 和B2三塊管片作為一個整體一次性拆除。具體拆除方法見圖10 所示。 </p><p>　　采

15、用和負6 環(huán)拆除相同的拆除方法依次對稱拆除負5～負1 環(huán)的K 、B1 、B2 三塊管片，然后拆除負環(huán)管片內的軌道，再依次從上到下，從后向前單塊拆除剩余負環(huán)管片。 </p><p><b>　　3、反力架拆除 </b></p><p>　　在負6～負1 環(huán)負環(huán)管片拆除后，將反力架底部的地腳螺栓松開，可將反力架整體一次吊出，再吊出始發(fā)基座后，重新鋪設軌道，盾構即可恢復掘進

16、。 </p><p>　　4、負0環(huán)管片拆除 </p><p>　　在盾構隧道掘進貫通完成后，即可拆除負環(huán)0 環(huán)管片。由于負環(huán)0 環(huán)管片部分嵌入車站端墻內（嵌入深度為80cm），不能采用同負6～負1環(huán)的拆除方法，根據(jù)負環(huán)0 環(huán)管片采用11 點拼裝點位，B2 塊位于頂部，且B2 塊為外大里小的特點，可以將B2 塊頂出即可拆除，如圖11示。 </p><p>　　首先用

17、門吊將B2 塊垂直吊住，然后解除B2 塊周邊的連接螺栓，在該B2 塊與第1 環(huán)管片銜接處用風鎬打入3 個鋼楔塊，利用鋼楔塊將B2 塊頂松動，即可順利將B2 塊拆除，再依次從上向下將剩余管片拆除。 </p><p><b>　　五、結語 </b></p><p>　　經(jīng)過周密的施工準備和科學合理的現(xiàn)場施工組織，本項目反力支撐系統(tǒng)的安裝和拆除都非常安全順利完成。該施工技術

18、安全可靠，施工快速。反力支撐系統(tǒng)在安裝拆除過程中，各部件受力明確清晰，安全處于可控狀態(tài)。在盾構掘進施工過程中反力支撐系統(tǒng)也未出現(xiàn)異常情況。大大提高了作業(yè)效率， 在拆除時負環(huán)時對負環(huán)管片損傷降低到最小程度。負環(huán)管片基本沒有損傷，重大程度的保護了管片外觀質量，可重復利用。此次反力支撐系統(tǒng)的安裝拆除施工，不僅為本工程盾構施工縮減了工期，為盾構后期快速掘進提供了有利條件，也為以后類似工程的施工積累了豐富的施工經(jīng)驗。 </p>&l

19、t;p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]北京鐵路地下直徑線工程盾構隧道換裝方案. </p><p>　　[2]張鳳祥,朱合華,傅德明.盾構隧道.人民交通出版社,2004 年9月. </p><p>　　[3]劉建航,侯學淵.盾構法隧道.北京.中國鐵道出版社,1991. </p><p>