“一站三线”盾构机同时始发施工组织技术

刘 鑫 （中铁十六局集团有限公司，北京 100124）

1 工程概括

根据本标设计情况及工筹安排，盾构区间施工需投入4台盾构机：区间右线为24#辽宁三三盾构机（区间长1963.062m）；区间左线为25#辽宁三三盾构机（区间长2134.586m）；北出入线为34#海瑞克盾构机（区间长1853.139m）；南出入线为35#海瑞克盾构机（区间长1274.725m）。区间设3座联络通道，4处废水泵房。由于受到车站主体结构施工场地的制约，同时为了实现既定的工期节点目标，中铁十六局地铁公司在成都地铁5号线10标在锦城大道站大胆实施了“一站三线”盾构机同时始发掘进的施工组织尝试。

2 盾构施工机械设备保障管理体系的内容

2.1 机械结构检查

在大部分施工作业过程中，由于机械结构出问题的几率比较小，因此在多数施工作业过程中，大部分作业单位都不对设备的机械结构进行检查，而是等到出了问题再采取检查更换的措施，如常见的刀盘开裂、刀具脱落、驱动电机脱落、油缸掉落、台车变形、提升机构断裂等。这些结构类故障出现的几率很小，但一旦出现就可能会造成较严重的施工事故，因此需主动对机械结构进行检查。

2.2 液压系统检查

盾构机的液压系统主要集中在使用液压动力的作业系统上，如刀盘驱动系统、推进系统、拼装系统、注浆系统等，上述几个系统的基本工作原理和执行机构配置基本一致，施工过程中出现的设备故障也基本有序可依。

根据多年来的施工经验总结，在液压系统上经常出现的故障类型见表1[1]。

液压系统故障类型表 表1

2.3 电气系统检查

盾构机的电气系统分为强电系统和弱电系统两大部分，强电系统提供盾构机的动力，弱电系统控制盾构机的观感，弱电系统又分为外部传感系统和内部处理系统。外部传感系统包括所有的传感器，覆盖了盾构机上的几乎每一个模块，因此是盾构机上最复杂也是故障率最高的系统。内部处理系统是盾构机自身配置的工控机程序，主要负责对盾构机传感系统捕捉到的参数进行分析，同时给出保护或警告的不同动作。对不同的系统故障，传感器会捕捉到相关故障参数并直接反馈到盾构机故障页面上显示，因此一般在出现电气系统故障时，只要按照故障页面上提示的故障部位进行检查，并分析故障部位故障原因，追根索源即可解决相关故障。

3 三台盾构施工功效分析

3.1 施工功效分析总体说明

龙门吊垂直运输时间计算：

车站底板至地面为18m，渣土箱高度为2.5m，起升距离按22m考虑；主钩起升起升速度为0～12m/min，按6m/min考虑，渣土上下时间为7.5min，水平行走至渣土坑距离15m，行走速度为0～25m/min，按 12m/min 考虑，往返需要约 1min，卸土需1min，共计9.5min，按10min考虑。管片垂直运输综合考虑到其他材料，按20min考虑。管片环宽为1.5m，掘进速度按35mm/min考虑，掘进一环需45min，拼装管片时间约为45min/环，外加拼装前的盾尾清理及轨道轨枕走道板铺设、管路连接、隧道清理时间，掘进拼装的一个循环时间大约为2～2.5h。即隧道掘进施工峰值约为5环/12h[2]。

3#盾构机在始发后至1#盾构锦锦区间洞通的时间段内，由于每台盾构施工掘进较短，水平运输距离较近，两台龙门吊对三台盾构施工的渣土及材料的垂直运输最为不利。1#盾构机锦锦区间洞通时间为2017年3月24日，即2017年2月1日～2017年3月27日共计55天时间内龙门吊的压力最大。

按照掘进峰值5环/12h考虑，三台盾构施工峰值掘进15环/12h，即龙门吊单个垂直运输时间需满足0.8h/编组，龙门吊单个编组的垂直运输时间为1h，故两台龙门吊不满足三台盾构峰值施工。按照180m/月的进度指标考虑，则掘进拼装一个循环的时间为6h，两台龙门吊能满足三台盾构施工，但应加强过程管理与控制，做好统一调度协调，避免三台盾构机同时出土的情况。180m/月的进度指标计算，平均每天进度为6m，但包含了拆除负环、安装道岔、开仓换刀、设备维保的时间，两台龙门吊虽能满足平均进度，但无法满足峰值进度，故无法满足三台盾构180m/月的指标。

三条隧道最长距离为正线左线，区间长度为2133m，外加明挖段和车站长度，共计2650m，水平运输时间为2.65km/5km/h×60min=32min，往返时间共计65min，掘进拼装一个循环周期为2.4h（最快施工速度考虑），水平运输不影响正常施工。

3.2 1#盾构机始发（负环拆除前）

1#盾构机于2016年11月10日下井组装调试，12月10日始发开始掘进。

右线1#配合井距隔离桩为11m，距离始发洞门80m；2#配合井距洞门30m，盾构机整机长75m；前45m掘进时台车未脱离2#配合井，利用1#龙门吊在1#配合井垂直运输，渣土卸至1#渣土坑内；电瓶车编组为2列渣土车+电瓶车+1列管片车。45m后台车脱离2#配合井，恢复正常电瓶车编组（4+1+1+2），利用1#、2#配合井垂直运输。掘进至100m拆负环并安装道岔，需7个工作日。

3.3 2#始发（负环拆除前）

左线于2016年12月1日下井组装调试，2017年1月1日始发开始掘进。管片存放方式与1#始发时模式相同。左线1#配合井距隔离桩为20m，距洞门69m；2#配合井距洞门24.7m，盾构机整机长85m；盾构始发时将后两节台车分离放置于1#配合井以北，通过管线连接，利用1#龙门吊在1#配合井处前进行垂直运输，右线通过2#龙门吊在2#配合井运输。编组为1列渣土车+电瓶车+1列管片车。

掘进15m后，后两节台车与盾体连为整体，此时仍需用1#配合井。掘进60m后台车脱离2#配合井，电瓶车恢复正常编组，利用1#、2#龙门吊在2#配合井垂直运输。掘进至100m拆负环并安装道岔，需7个工作日。结论：2#盾构机始发前100m，正常施工功效，不受影响。

3.4 三台盾构正常掘进

3#盾构机计划于2017年12月31日下井组装，2017年1月30日开始始发，2017年2月17日完成100m掘进后，进行拆除负环和安装道岔工作，需7天时间。2017年2月24日恢复掘进时，右线掘进478m，距离洞通还剩195m，左线掘进298m，距离洞通还剩546m。

右线锦～锦区间洞通时间为2017年4月1日，地面过站30天（至5月1日），此段时间2#、3#正常施工。左线锦～锦洞通时间为5月30日，5月1日（1#二次始发）至5月30日（2#出洞），隧道左线无法满足180m/月的指标。2#地面过站30天（6月29日）时右线已二次始发掘进60天，隧道长度达到1.5km。6月29日之后，两台龙门吊满足三台盾构的施工功效。

截止到6月29日，2#盾构锦～锦区间洞通并二次始发，后续施工正常功效施工，锦～大区间为1289m，洞通时间为2018年1月30日。考虑到两台龙门吊配合三台盾构机的交叉施工，施工调度协调和管理难度大，制约三台盾构机均为180m/月指标的实施。为确保开始铺轨的时间节点和锦城湖站所占剑南大道主路还路的需求，1#、3#盾构按照180m/月考虑，2#盾构机按照160m/月左右考虑。

结论：1#盾构机始发前100m正常施工功效，不受影响。

4 结束语

综上所述，在盾构施工工法大范围应用的当下，机修设备管理保障已经成了抢手的行当，通过本文的归纳总结，可为各层次的盾构设备保障管理或作业提供有益的参考。