地铁盾构负环管片拆除施工技术.docx

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1、地铁盾构负环管片撤除施工技术摘要：以成都地铁5号线13标盾构区间施工为例，详述盾构负环管片撤除施工 技术，通过设计比选，形成一套施工速度快、平安可靠的撤除反力架、负环混 凝土管片的施工方法，具有较好的实用性、先进性、科学性。关键词：地铁施工；盾构；负环撤除；施工技术工程概况成都地铁5号线工程土建13标位于成都市天府新区，线路与剑南大道并行，标 段全长2378. 163m,共两站一区间，分别为南湖立交站、高峰站、南湖立交站高峰站区间（左线长1771. 163m,右线长1768. 138m）,主要涉及明挖、盾 构、暗挖（高峰站C出入口通道）三种工法。施工设计盾构从高峰站小里程盾构井始发，向小里程方

2、向掘进。盾构出站后， 从大湖堰桥台西侧穿过，之后走行于剑南大道西侧并与剑南大道平行敷设。再 过人行天桥前时左右线先后转向道路东侧，下穿剑南大道，然后绕过牧华路节 点立交东侧桥桩，进入南湖立交站大里程端盾构井吊出。 盾构隧道衬砌采用C50预制钢筋混凝土管片，始发端环数量为6环，衬砌环外 径6. 0m,内径5. 4m,管片厚度0. 3m,环宽1. 5m。管片衬砌每环由6块管片组 成，采用错缝拼装方式，隧道转弯时采用左、右转弯楔形衬砌环，盾构设备选 用由中国铁建重工集团生产的土压平衡式盾构机。为保证盾构正常的 施工进度，当隧道摩擦力足以满足盾构推力时，即推进至105nl处，将盾构机停 机进行负环管片

3、撤除作业。图1反力架与负环图2盾构机始发前1负环管片及反力架撤除条件1. 1反力架和负环管片撤除的决定因素反力架及负环管片的作用是为盾构机始发推进时提供支撑反力，当盾构机全部 脱离负环进入土体后，盾构机前进的推力所产生的反力由反力架、负环管片及 正环管片和周围土体的摩擦力组织而成，盾构向前推进时，正环管片和周围土 体的摩擦力之间的总力不断增大，同时反力架与负环管片提供的反力不断减 小，盾构在正常掘进情况下推力不大于1200t,最大保持16003因此当我们设 定反力架及负环管片所产生的反力为零，既盾构机前进推力由正环管片和其周 围土体的摩擦力提供，所以已拼装成型的隧道管片的摩擦阻力大于盾构的实际

4、 推力。管片摩擦阻力：根据地铁盾构隧道施工经验，当已拼装的隧道长度（L） 到达61m时，既可满足负环管片撤除；但考虑负环撤除时平安性，当盾构始发 掘进到达105米左右，即盾构机停机位置处于土体上部无任何建筑物，地表环 境平安，即可进行撤除反力架及负环管片，因此撤除反力架与负环管片对盾构 继续施工和已施工完毕隧道是平安可行的。负环撤除的受力条件为已拼装成型隧道管片的摩擦阻力（F）大于盾构实际推力 （Fl） o撤除负环管片时以拼装管片与土体的摩擦力计算如下：F= p X 冗 XLXDXP其中口一 土体与管片的摩擦系数，取0.3D一管片外径（m）,取6nlL已拼装的隧道长度（m）P一作用于管片反面的

5、平均土压（KPa） , lOOKPaFl盾构机额定最大推力34212KN负环管片每环由Bl、B2、B3三块标准块，LI、L2两块邻接块一块封顶快F块 共6块管片构成，以下为钢筋混凝土各块管片重量表每块管片重量表1. 2反力架及负环管片撤除的必要性始发反力架与负环管片的撤除，会大大提高始发井的垂直吊装及运输空间，保 证管片及其他隧道进出所需要材料快速吊至电瓶车，提高了施工效率，缩短了 工期时间，保证了隧道及时贯通。2施工工艺1施工前期准备工作2. 1.1材料准备：钢丝绳、手拉葫芦、气割工具、焊机、对讲机、三角木楔、 槽钢、吊环、卸扣、走道板、管片撤除施工平台搭设、电瓶车一台、16T龙门吊一台。2

6、. L2场地的准备：提前平整负环堆放的场地，并将始发井口吊装范围内的电 缆（盾构机所用高压电缆做好保护）、风带、水管、走道板及支架撤除，防止 吊装时被损坏；明确吊装范围警戒区域、平安区域、平安通道，准备好警戒 带、反光条、警示标语，平安员提前对始发井口、堆放场地进行实地了解，掌 握现场情况，明确现场吊装过程中的危险源。2. L 3停机准备：停机措施：盾构机停机前应中选择合适的停机位置，做好停 机前的材料机具准备以及盾构机值班人员安排，值班人员要随时注意盾构机上 参数的变化情况（主要关注土压的变化情况），如果土压不稳定，及时采取措 施进行保压，保证在长时间停机的情况下，地面不会出现过大沉降，同时

7、测量 班应做好停机位置的监测工作，及时反应监测点的变化情况，如发现异常，应 当及时通知上报并采取应急措施。设备维保措施：对同步注浆管路、砂浆罐进 行清洗，防止堵塞管路。盾构机内的材料、机具应当堆放整齐，确保台车走道 板上无材料堆积，保证平安通道的畅通；盾尾存留的积水应当在断高压电之前 抽干。2. 1.4负环管片吊具及吊耳的选择准备（1）将顶部的负环管片K块与相邻的L块上的吊装孔凿穿，利用吊装孔安装吊 具作为主要吊点，具体施工方法见下列图1。（2）起吊工具制作首先利用632mm圆钢作为起吊连接件，一端车螺纹，采用 M30mm螺母及自制垫片（20mm钢板自制）连接；另一端利用20 nlm钢板制作吊

8、盘 与圆钢焊接。具体施工方法见下列图2： 以吊装孔为吊具的大样图1以螺栓孔为吊具的大样图22施工方法2.2. 1负环管片撤除施工工序负环管片撤除施工工序图32. 2.2负环管片撤除施工方法(1)反力架撤除反力架提前卸力。用气割对反力架与斜撑焊接位置进行割除，使反力架与负环 管片之间的缝隙保持在12cm,易于反力架与负环管片的撤除。割除前用10t 手动葫芦做平安辅助，选择合适点位，依次割除后缓慢放下，移到平安地带， 排版示意图4。盾构始发井负环管片排版示意图4南-高盾构区间的负环管片拟采用错缝拼装的方式进行盾构的始发。负环管片的 撤除方法需要根据负环的拼装点位的不同，管片的撤除顺序也不同。根据区

9、间 的设计，考虑联络通道管片拼装点位，确定负6环的拼装点位为11点。(2)负环撤除将加固负环管片的钢丝绳及木楔块撤除(撤除一环，只能撤除相应一环的钢丝 绳及木楔，不可同时将所有负环的钢丝绳和木楔撤除)，并将始发试掘进前在 管片内铺设的轨道、循环水管等撤除，注意保护高压电缆不被损伤。(3)负环管片撤除采用整体分块撤除方式。撤除原那么：”由上至下，左右均匀”，由负6环向负1环。(4)负环管片的具体撤除方法 先撤除F块与L1 （或L2）块（根据负环管片拼装点位不同实际选择），使用冲 击钻将F块和L1 （或L2）块管片吊装孔凿穿，通过吊装孔安装吊具，使用U型 扣件穿过钢丝绳扣，然后用16T龙门吊吊住钢

10、丝绳的另一端，拉紧钢丝绳，此 时龙门吊的钢丝绳的力应该与管片的重量相匹配，即处于静止的试吊状态；待 稳定后，需经平安员与负责人确认平安后，依次撤除纵向及环向螺栓的的螺 母，吊装时，先完全撤除管片的纵向螺栓，待纵向螺栓撤除完毕后，再完全拆 除管片的环向螺栓；确认好吊装的管片所有环纵向螺栓撤除完毕后，相关工作 人员必须远离操作平台，撤离到平安区域后，再进行吊装，然后将其吊至地 面。待上环管片撤除完毕后，再开始进行下一块管片撤除施工，施工方法与拆 除F块与L1 （或L2）块的方法相同。撤除其它块负环管片时，用吊具在靠近上方的环向螺栓孔穿入，作为钢丝绳吊 点，拉紧钢丝绳，撤除该块负环管片的纵、环向螺栓

11、，然后将其吊出地面。其余管片同上述方法，依次从上到下，从后向前进行拆卸。以F块在十一点位 为例如，F块在1点位时撤除施工操作方法与11点位相同，只是撤除顺序为F 块和L1-L2-B1-B3-B2,各块管片撤除操作见图5。管片撤除顺序及步骤示意图5（5）管片的稳定性计算当F块与L1块（或L2）已经撤除后，此时L2 （或L1）块、Bl （B2）块靠本块 管片的2颗纵向螺栓与前一环管片连接，2颗环向螺栓与临接的管片连接，为 确定这四颗螺栓的受力能否使管片平安稳固且不发生倾覆，故要计算这四颗螺 栓的受力。 在剩下的这几环管片中，标准块的重量最重且为4t,本计算中就选择B1块来 进行螺栓的受力计算，假设

12、B1块处于12点钟位置，那么2颗纵向螺栓分别承受 来自管片2T的力，此时校核螺栓的剪切力。剪切力计算：管片的合力为F,那么单颗螺栓垂直方向上的受力为F=F/2=20KN, 螺栓规格为M27, 5. 6级螺栓。T=125Mpa经过受力分析，得出螺栓的剪切力在B1块在12点位置时下能满足本工程的要求，推论出当起在3、9点位置时的管片螺栓受力依然能够满足要求，且管片受力由4颗管片螺栓 同时作用，满足管片稳固的需要。（6）零环管片撤除方法首先将洞门压板一块块撤除后再将洞门帘布撤除再进行对零环的撤除。零环是 整个负环撤除的重中之重，由于事故的频频发生，现代地铁施工将零环定性为 特重大风险源。由于零环管片

13、进入土体700mm,需提前人工清除外露管片外径 周边洞门帘布上方将要掉落土体，保证起吊过程中零环封顶块与邻近口块管片 有足够的活动空间；当负环撤除完毕后，在洞内搭设脚手架工作平台延伸之洞 外2. 5m,并设置平安可靠地临边防护，保证施工人员作业平安；在洞门上方中 板位置布设10t手动葫芦，螺栓孔安装吊具，使用U型扣件穿过钢丝绳扣，然 后用10t手动葫芦吊住钢丝绳的另一端，拉紧钢丝绳，目的是为龙门吊起吊摆 动做平安辅助；然后使用冲击钻将F块和L1块管片吊装孔凿穿，吊装孔安装吊 具，使用U型扣件穿过钢丝绳扣，16T龙门吊吊住钢丝绳的另一端，拉紧钢丝 绳；洞内在正2环上方布置10t手动葫芦并连接钢丝

14、绳，在零环F块与LI块选 择合适位置选取吊装孔位置并凿穿连接钢丝绳另一端，拉紧钢丝绳，依次撤除 纵向及环向螺栓的的螺母。吊装时，先完全撤除管片的纵向螺栓，待纵向螺栓 撤除完毕后，再完全撤除管片的环向螺栓，确认好吊装的管片所有环纵向螺栓 撤除完毕后，相关工作人员必须远离操作平台，撤离到平安区域后，信号同时 指挥龙门吊与洞内手动葫芦收放人员做好起吊准备工作，待指令下发，龙门吊 保持缓慢匀速起吊，洞内手动葫芦人员根据起吊速度落放倒链，直至管片整体 移出，在平安位置解除钢丝绳与管片连接局部，龙门吊方可进行独立起吊作 业，然后将其吊至地面。待上环管片撤除完毕后，再开始进行L2块管片撤除施 工，施工方法与

15、撤除F块与口块的方法相同，其余块撤除一样。零环管片F块与L1现场撤除示意图3结束语：成都地铁5号线13标南高盾构区间，盾构掘进70环(105m)后进行负环撤除 作业。在施工过程中，由于创新的施工方法得当，施工组织合理严谨，反力 架、负环及零环用2d便全部撤除完毕，为洞门施工提供条件，防止洞门涌水、 漏渣，确保施工平安。Reference1于建军.地铁盾构始发负环管片组装及撤除施工技术【J】.铁道技术监督， 2010, 38 (3) ： 41-432张凤祥，傅德明，杨国祥.盾构隧道施工手册【M.北京：人民交通出版 社，2005 3陶龙光，刘波，侯公羽.城市地下工程【M.北京：科学出版社，2011 一全文完一