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封闭式地铁车站盾构调头施工工法

1前言

随着城市交通压力不断增大，越来越多的地铁车站采用了顶板全封闭的结构形式，以便于及早恢复道路来缓解地面交通压力。在封闭式地铁车站内盾构接收出洞后，盾构机及后配套台车不具备吊出条件，需经过平移、调头转移至另一条线路后进行二次始发。在分析该类盾构机调头施工时，其技术难点主要体现在以下两个方面。一是盾构机调头区域为密闭空间，施工作业场地狭小，空间受限，盾构机调头前期准备工作难度大。二是盾构机调头及后配套台车调头时，轨迹难以控制，采用传统的外置千斤顶顶推盾构机及托架进行平移和转弯的单一模式效率慢，并且无法精准控制方向，容易造成盾构机或台车与侧墙间的碰撞，影响施工进度及安全。因此，如何快速、高效、精准地在封闭式车站内实现盾构调头是盾构施工领域急需解决的难题。

中建铁路投资建设集团有限公司承接的成都地铁11号线工程工程中遭遇到密闭狭小空间调头施工难题，经过一系列的技术攻关，成功地完成了盾构调头施工，经过总结形成了相应的工法，并在成都地铁11号线工程、郑州地铁3号线工程、深圳地铁9112标工程中得到了应用。目前已形成了1项发明专利、2项实用新型专利、1项省部级工法、2项BIM应用全国比赛一等奖，1篇国家级论文。

调头速度快

2工法特点

根据所受阻力差异及路径模拟分析，分别采用多种方式实现盾构机、电瓶车、台车调头，提高调头效率。台车调头采用一种特制台车调头平台和动滑轮组系统，调头速度快。（以下简称调头平台，该结构及相应的施工方法已受理发明专利1项，申请号：201910492472.6。）

调头过程易于控制

运用物理仿真和BIM模拟技术超前确定调头各阶段关键位置，在施工时通过调节千斤顶顶推或滑轮组牵引来控制盾构机、后配套台车依次到达关键位置，使得调头路径控制更加精准，保证轨迹可寻。（以该技术为BIM应用点参加第八届“龙图杯”、第五届“科创杯”BIM全国BIM应用大赛，荣获施工组一等奖。）

施工安全可靠、实施简便

盾构机调头前，在托架主要受力位置采用钢板逐层叠焊的方式制作简易滑动板，整体

稳定性好，现场实施简便。

制作一种用于多台千斤顶同步水平顶推的顶铁结构（以下简称顶铁，该结构已获得实

用新型专利1项，授权号：201920315841.X）用于盾构机顶推，顶铁设置肋板、压梁，整体稳定性好，增加调头施工的可靠性。

制作一种盾构台车限位固定装置（以下简称限位装置，该装置已获得实用新型专利1

项，授权号：201920192953.0），安装在台车或电瓶车车轮与调头平台之间，保证两者连接牢固，增加调头施工的安全性。

适用范围

适用于地铁工程封闭式地铁车站狭小空间环境（调头区域最大宽度大于台车长度）下的盾构调头施工。

工艺原理

利用INTERACTIVEPHYSICS生成盾构机和台车调头路径，再利用REVIT建立三维模

型导入NAVISWORKS进行碰撞检查形成最优路径，导出路径中各阶段坐标及约束力作用位置数据，并在施工现场进行放样。

盾构机主机调头。在调头区域满铺钢板，钢板上部涂抹黄油降低托架和钢板接触面的

摩擦力，采用千斤顶作为动力，顶推托架及盾构机移动，油缸达到最大行程后，放入顶铁，以此循环顶推盾盾构机移动至预设位置。改变千斤顶位置在托架侧边的组合形式，实现转弯。

电瓶车调头。采用限位装置将电瓶车与调头平台固定，并在调头平台内设置多个千斤

顶卡槽，通过改变千斤顶在卡槽中的位置和控制油缸伸长量差，顶推调头平台和电瓶车在钢板上旋转、平移直至到达始发站台区轨道处。

后配套台车调头。利用限位装置将单节台车与调头平台固定，再利用电瓶车作为动力

拉动钢丝绳，钢丝绳另一端通过滑轮组与调头平台预留孔相连，通过改变钢丝绳在调头平台的连接位置，实现调头平台旋转、平移，依次到达模拟放样位置。

图4.1-1盾构机顶推调头示意图

图4.1-2后配套台车牵引示意图

施工工艺流程及操作要点

工艺流程

支撑件、顶铁、限位块制作盾

支撑件、顶铁、限位块制作

盾

构机调头

电

瓶车及台车调头

瓶骤

车

电步

车上

2及#述

台复

余重

其

碰撞检查及路径优化

预设位置放样

托架改装

5#台车牵引至始发侧站台区及调头平台复位

模型建立

盾构机调头路径生成

后配套台车调头路径生成

各节台车连接，完

成调头

材料转运

调头区域底板找平

调头区域满铺钢板

盾构机及托架平移至预设始发位置

盾构机及托架二次转弯

盾构机及托架平移至预设转弯位置2

盾构机及托架转弯

盾构机及托架平移至预设转弯位置1

盾构机与后配套台车分离

盾构机接收及固定

托架定位及加固

调头平台制作及滑轮组安装

1#电瓶车、台车牵引至接收侧站台区

各节台车及连接桥分离

1#电瓶车，6#台车牵引至调

头平台并固定

1#电瓶车、6#台车调头及