反力架在地鐵盾構(gòu)施工中的應(yīng)用分析

1、<p>　　反力架在地鐵盾構(gòu)施工中的應(yīng)用分析</p><p>　　摘要：本文通過對(duì)鄭州地鐵盾構(gòu)進(jìn)行反力支撐系統(tǒng)安裝及拆除施工方法的詳細(xì)介紹，總結(jié)了地鐵盾構(gòu)反力架系統(tǒng)應(yīng)用的施工經(jīng)驗(yàn)，為類似工程提供了一個(gè)可供參考的實(shí)施性施工方案，具有一定的參考價(jià)值。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：地鐵盾構(gòu)；負(fù)環(huán)；管片；拆除 </p><p>　　中圖分類號(hào)：U231+.3文獻(xiàn)

2、標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p>　　盾構(gòu)反力支撐系統(tǒng)的主要作用是為盾構(gòu)始發(fā)掘進(jìn)提供支撐反力，主要包括反力架本體、反力架支撐和負(fù)環(huán)管片，盡管反力支撐系統(tǒng)是一個(gè)臨時(shí)性結(jié)構(gòu)，但反力支撐系統(tǒng)關(guān)系到盾構(gòu)始發(fā)反力架的安全。在盾構(gòu)始發(fā)期間，盾構(gòu)必須借助反力架才能出洞進(jìn)入地層中，這樣就必須在始發(fā)豎井中拼裝負(fù)環(huán)管片。由于負(fù)環(huán)管片會(huì)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(yùn)輸速度，從而嚴(yán)重影響了盾構(gòu)施工的進(jìn)度。

3、因此，為滿足盾構(gòu)快速施工的需求，在盾構(gòu)始發(fā)掘進(jìn)一定距離后，需要拆除負(fù)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(guān)鍵。 </p><p><b>　　一、工程概況 </b></p><p>　　鄭州地鐵1 號(hào)線新鄭州站～博學(xué)路站區(qū)間隧道采用盾構(gòu)法施工，管片內(nèi)徑φ5400mm，管片環(huán)寬1.5m，厚度0.30m，為3+2+1 形式，采取錯(cuò)縫拼裝形式。采用一臺(tái)φ

4、6280mm 土壓平衡盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工，其盾構(gòu)區(qū)間施工順序?yàn)椋憾軜?gòu)機(jī)從博學(xué)路站西端盾構(gòu)井右線始發(fā)，到達(dá)盾構(gòu)接收井吊出后轉(zhuǎn)場(chǎng)至博學(xué)路站西端盾構(gòu)井進(jìn)行左線始發(fā)掘進(jìn)，到達(dá)盾構(gòu)接收井后對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行解體，完成盾構(gòu)區(qū)間的施工。盾構(gòu)共需進(jìn)行2 次始發(fā)，也就需要2 次進(jìn)行盾構(gòu)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(shè)計(jì) </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(shè)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(qiáng)螺栓連結(jié)成整體框架形式，其截面規(guī)格及連結(jié)方式均為通用設(shè)計(jì)，可保障其整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性。 </p><p><b>　

6、　2反力架支撐 </b></p><p>　　反力架左側(cè)采用一組I18工字鋼支承，將水平反力傳遞到車站主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻。右側(cè)背撐采用2根Ф609mm鋼管， 將水平反力傳遞到車站結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)主體，其中上橫梁支撐共計(jì)6根，其中5根為斜撐，長(zhǎng)度1.64米；下橫梁水平支撐共計(jì)7根，水平支撐長(zhǎng)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(fù)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(gòu)的長(zhǎng)度以及盾構(gòu)刀盤在始發(fā)前所能到達(dá)的最遠(yuǎn)位置確定。 </p><p>　?、咆?fù)環(huán)管片環(huán)數(shù)的確定 </p><p>　　盾構(gòu)長(zhǎng)度LTBM=8.9M，安裝井長(zhǎng)度LAS=12.4M，洞口維護(hù)結(jié)構(gòu)在完成

8、第一次鑿除后的里程DF：DK32+384.950，設(shè)計(jì)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(fù)環(huán)鋼管片長(zhǎng)WR=0.2M。DR為反力架端部里程，N為負(fù)環(huán)管片環(huán)數(shù)。在安裝井內(nèi)的始發(fā)時(shí)最少負(fù)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>　?、品戳?、負(fù)環(huán)鋼管片位置的確定 </p><p>　　在確定

9、始發(fā)最少負(fù)環(huán)管片環(huán)數(shù)后，即可直接定出反力架及負(fù)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(gòu)主機(jī)與后配套連接之前，開始進(jìn)行反力架的安裝。安裝時(shí)反力架與車站結(jié)構(gòu)連接部位的間隙要墊實(shí)，以保

10、證反力架腳板有足夠的抗壓強(qiáng)度。由于反力架和始發(fā)臺(tái)為盾構(gòu)始發(fā)時(shí)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(tái)時(shí)，反力架左右偏差控制在±10MM之內(nèi)，高程偏差控制在±5MM之內(nèi)，上下偏差控制在±10MM之內(nèi)。始發(fā)臺(tái)水平軸線的垂直方向與反力架的夾角<±2‰，盾構(gòu)姿態(tài)與設(shè)計(jì)軸線豎直趨勢(shì)偏差<2‰，水平趨勢(shì)偏<±3‰。 </p><p><b

11、>　　3、負(fù)環(huán)管片拼裝 </b></p><p>　　負(fù)6 環(huán)～負(fù)1 環(huán)管片拼裝全部采用12 點(diǎn)方向，通縫拼裝，負(fù)環(huán)0 環(huán)拼裝采用11 點(diǎn)方向，以方便后期拆卸；在拼裝第一環(huán)負(fù)環(huán)管片前，在盾尾管片拼裝區(qū)180度范圍內(nèi)均勻安設(shè)7根長(zhǎng)1.5m、50mm厚的槽鋼，考慮到在拼裝負(fù)6環(huán)管片時(shí)，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(jìn)及封頂塊插入時(shí)所需反力，所以需在負(fù)6環(huán)管片后面即盾尾適當(dāng)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(jìn)油缸的一側(cè)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(fù)環(huán)管片拼裝完成后，將臨時(shí)提供反力的工字鋼全部割除，然后利用盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)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(fù)環(huán)拆除時(shí)機(jī) </b></p><p>

13、;　　由于負(fù)環(huán)管片占用豎井作業(yè)空間，嚴(yán)重影響盾構(gòu)施工的垂直運(yùn)輸，制約著盾構(gòu)施工進(jìn)度，根據(jù)管片周邊摩阻力計(jì)算結(jié)果（常規(guī)一般在盾構(gòu)始發(fā)掘進(jìn)100m 后），即可拆除負(fù)6～負(fù)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(gòu)隧道施工完成后再行拆除。 </p><p>　　2、負(fù)6 環(huán)～負(fù)1 環(huán)拆除 </p><p>　　在掘進(jìn)到達(dá)100m 時(shí)，由于管片周邊摩阻力能夠提供足夠的反力，盾構(gòu)可保持正常

14、掘進(jìn)施工，此時(shí)割除反力架的背后支撐，然后盾構(gòu)停止掘進(jìn)，拆除負(fù)環(huán)管片與反力架之間的鋼負(fù)環(huán)，此時(shí)即可進(jìn)行負(fù)6 環(huán)～負(fù)1 環(huán)的負(fù)環(huán)管片拆除，拆除時(shí)由后向前依次拆除。由于鋼負(fù)環(huán)拆除后，負(fù)6 環(huán)管片上部管片背部應(yīng)力去除，可自由向后向上移動(dòng)。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(gè)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(fù)6 環(huán)拆除相同的拆除方法依次對(duì)稱拆除負(fù)5～負(fù)1 環(huán)的K 、B1 、B2 三塊管片，然后拆除負(fù)環(huán)管片內(nèi)的軌道，再依次從上到下，從后向前單塊拆除剩余負(fù)環(huán)管片。 </p><p><b>　　3、反力架拆除 </b></p><p>　　在負(fù)6～負(fù)1 環(huán)負(fù)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(shè)軌道，盾構(gòu)即可恢復(fù)掘進(jìn)

16、。 </p><p>　　4、負(fù)0環(huán)管片拆除 </p><p>　　在盾構(gòu)隧道掘進(jìn)貫通完成后，即可拆除負(fù)環(huán)0 環(huán)管片。由于負(fù)環(huán)0 環(huán)管片部分嵌入車站端墻內(nèi)（嵌入深度為80cm），不能采用同負(fù)6～負(fù)1環(huán)的拆除方法，根據(jù)負(fù)環(huán)0 環(huán)管片采用11 點(diǎn)拼裝點(diǎn)位，B2 塊位于頂部，且B2 塊為外大里小的特點(diǎn)，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(fēng)鎬打入3 個(gè)鋼楔塊，利用鋼楔塊將B2 塊頂松動(dòng)，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(jié)語 </b></p><p>　　經(jīng)過周密的施工準(zhǔn)備和科學(xué)合理的現(xiàn)場(chǎng)施工組織，本項(xiàng)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(shù)

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(gòu)掘進(jìn)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(shí)負(fù)環(huán)時(shí)對(duì)負(fù)環(huán)管片損傷降低到最小程度。負(fù)環(huán)管片基本沒有損傷，重大程度的保護(hù)了管片外觀質(zhì)量，可重復(fù)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(gòu)施工縮減了工期，為盾構(gòu)后期快速掘進(jìn)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(yàn)。 </p>&l

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