地铁盾构负环混凝土管片拆除工法

地铁盾构区间组装及拆除负环

混凝土管片施工工法

中铁九局集团有限公司

2008年1月18日

地铁盾构区间组装及拆除负环混凝土管片施工工法

中铁九局集团有限公司

一、前言

沈阳地铁一号线第五合同段区间隧道为盾构法施工。包括重工街站～启工街站区间、启工街站～保工街站区间两部分。盾构机需要先后在启工街站西侧、重工街站东侧、启工街站东侧、保工街站西侧进行始发掘进。盾构掘进提供反力系统包括反力架、负环钢管片、负环混凝土管片亦须先组装后拆除4次，施工工序繁琐作业时间长。在施工过程中，通过我们的设计比选形成了一套施工速度快且安全可靠的组装和拆除反力架、负环钢管片、负环混凝土管片的施工方法，保证了施工的顺利进行。在该工程完工后经对其施工技术完善总结形成工法。

二、工法特点

(一).设计的负环钢管片易装、拆，可以快速释放盾构推力纵向约束，加快负环管片拆除速度。

(二).减少了拆除负环对盾构施工所造成的影响，降低了施工成本，节约盾构施工工期。

(三).保护负环混凝土管片在拆除过程中不受到损害，整加负环管片循环使用次数。

三、适用范围

本工法适用范围较广，明挖地铁车站内盾构始发均可采用本工法，开天窗方式的负环管片拆除施工亦可参照。

四、工艺原理

（一）.反力架及负环钢管片设计

反力架为钢结构，用来提供盾构始发时所需的反力，分为反力框架和后背支撑钢管两部分，主要由H型截面钢梁、箱型截面钢柱和钢管焊接组成。根据车站始发井口的结构形式，反力架后背支撑钢管最好上下支撑在中板及底板上，以减少反力架上横梁变形量。

负环钢管片16个φ300mm、δ12mm、长300mm无缝钢管组成。便于拆除负环作业时切割。反力架尺寸及效果图见图1、图2。 85301500150015001500中板13201000460螺栓6740400 810 500底板 600450900 60006600600图1 反力架各部件尺寸 图2 反力架三维效果图 反力架受力及变形计算;

盾构始发时千斤顶反力经过负环管片、负环钢管片传递到反力架上。根据施工现场地质条件确定最大始发推力为1200吨，设1.5倍安全系数，按照1800吨进行检算反力架，结果如下。

其中反力架最大变形1.84mm16007990

图3 反力架变形效果图

图4反力架应力效果图

（二）.负环管片吊装系统设计

负环管片吊装系统由两部分组成，上半部分吊起相邻2环管片的2块C型管片和4块B型管片，共4个吊点。吊环为M40×450mm，8.8级螺栓，吊环B型管片螺栓孔穿入，吊环用垫片及螺栓同管片拧紧，两环之间吊环用18槽钢

和18工字钢连接固定，形成稳定三角框架，详见图5。

图5 负环管片吊装系统上半部分尺寸及起吊示意图

负环管片吊装系统下半部分吊起相邻2环管片的6块A型管片，同样为4个吊点。吊环为拼装管片用管片抓举头，吊环旋入管片螺纹拧紧后，两环之间吊环用18槽钢和18工字钢连接固定，形成稳定三角框架，详见图6。

图6 负环管片吊装系统下半部分尺寸及起吊示意图 （三）.负环管片拼装方法设计 全部负环混凝土管片均采用通缝拼装，且封顶块在最上方16点位置。管片间涂抹润滑油脂，不安装密封胶条，只安装传力衬垫。

按照图7尺寸采用10mm厚钢板制作负环钢板，负环钢板同第－9环管片靠反力架侧用管片螺栓拧紧固定。第－9环管片在盾尾内拼装成环后，整体推出将负

环钢板同负环钢管管片焊接固定。 图7 负环钢板分块示意图

五、施工工艺 （一）工艺流程

负环管片拆除施工工艺流程见图8。 (二)施工操作要点 1、拆除材料准备

制作吊环、电瓶车轨道架、准备拆除负环工字钢、槽钢、钢丝绳(D=65mm的6×37钢丝绳)、2.5寸卸扣等配套材料。

2、拆除设备准备

32T龙门吊1台、10米长平板车2台以及气割设备、电焊设备、葫芦、千斤顶等工具。

3、拆除场地准备

平整顶板上准备存放拆除负环的场地，坑包处用枕木找平。并将始发井口处范围内的运输轨道、水管、注浆管路等拆除，防止吊装过程中破损。

4、安装1～11环管片纵向拉紧联系条。

5、将－9～0环管片的13点和2点位置吊装孔打通，安装上半部分的管片吊环并将吊环同槽钢固定。

6、将管片抓举头旋入－9～0环管片的5点和11点位置吊装孔内，并通槽钢固定。

7、切割反力架钢管负环，割除后正常推进1～2环，并派专人测量盾构机推进过程中负环管片是否移动，如果管片移动则停止拆除。对已掘进管片进行二次注浆加固。

8、盾构停机并清洗注浆管

合格否拆除材料准备拆除设备准备布置拆除场地安装1～11环管片拉紧联系条钻通－9～0环吊装孔割除负环钢管管片盾构停机准备焊接工字钢拆除吊架钢丝绳、吊具检查是拆除管片连接螺栓拆除上半部分负环管片拆除下半部分负环管片拆除始发架及反力架吊入电瓶车轨道架盾构恢复掘进及浆箱残余浆液，在浆箱内准备 图8 负环管片拆除施工工艺流程图 好膨润土浆液。将4辆空渣车形成一个列车编组开进盾构后配套内，盾构停机后每隔1～2小时推进3～4cm并出一部分土，以保持土压和防止螺旋机内砂土堵塞。

9、焊接槽钢和工字钢框架，要求全缝焊接，焊缝高度6mm，其中吊环与槽钢用螺栓紧固。

10、检查龙门吊、钢丝绳、吊具及其他准备工作，确认无误后拆除负环管

片连接螺栓。

11、用龙门吊将－9～0环分两个上下部分连体吊出，下垫枕木平稳放置在顶板上。

12、龙门吊出始发架，始发架在顶板上分解成3段后，运至存放场地。拆除反力架下横梁，用龙门吊将反力架放倒将立柱和上横梁拆除后逐个吊出，运至存放场地。

13、龙门吊吊入电瓶车轨道架，连通轨道后，盾构恢复掘进。

14、龙门吊在顶板上将上下半环管片起吊、翻转后除成单片，由平板车上运至存放场地。

六、机具设备（见表1）

表1 机具设备

序号 名称及型号 单位 数量 备 注 1 32吨龙门吊 台 1 起吊负环管片 2 10米长平板车 台 2 运输负环管片 3 轨道电瓶车车 台 1 运输材料 4 电焊机 台 4 吊架工字钢焊接 5 全站仪 台 1 距离测量 6 5t手拉葫芦 个 2 拆除管片 7 10t千斤顶 台 2 拆除管片

七、劳力组织（见表2）

表2 劳动组织

序号 工 种 人 数 备 注 1 起重工 6 捆绑及拆除钢丝绳 2 轨道车司机 1 驾驶轨道车 3 龙门吊司机 2 起吊管片 4 汽车司机 2 运输管片 5 焊工 4 吊环及工字钢焊接 6 电工 2

7 普工 20 拆除管片螺栓 8 技术人员 4 检查及指导作业 9 测量人员 2 方向及水平测量

八、安全措施

（一）倒链手拉葫芦施工作业：

1、倒链使用前应仔细检查吊钩、链条及轮轴是否有损伤、传动部分是否灵活；拴上重物后，先慢慢拉动链条，等起重链条受力后再检查一次，看齿轮啮合是否妥当，链条自锁装置不否起作用。确认各部分情况良好后，方可继续工作。

2、手拉动链条时，就均匀和缓，不得猛拉。不得在与链轮不同平面内进行动，以免造成跳链、卡环现象。

3、如起重重量不明或构件重量不详时，只要一人可以拉动，就可继续工作。如一个人拉不动，应检查原因，不宜几人猛拉，以免发生事故。

4、齿轮部分应经常加油润滑，棘爪、棘轮和棘爪弹簧应经常检查，发现异常情况应予以更换，防止动失灵使重物自坠。

（二）电焊施工作业：

1、进入现场必须遵守安全生产有关规定。 2、电焊、气割，严格遵守“十不烧”规程操作。

3、操作前应检查所有工具、电焊机、电源开关及线路是否良好，金属外壳应有安全可靠接地，进出线应有完整的防护罩，进出线端应用铜接头焊接头焊牢。

4、电气焊的弧、火花点必须与氧气瓶、乙炔瓶、木材、油类等危险物品的距离不少于10m，与易爆物品的距离不少于20米。

5、清除焊渣时，面部不应正对焊纹，防止焊渣溅入眼内。 6、注意安全用电，电线不准乱拖乱拉，电源线均应架空扎牢。 7、焊割周围和下方应采取防火措施，并应指定专人防火监护。 （三）起重吊装作业：

1、施工前组织有关人员熟悉方案以及进行技术交底。 2、在吊装过程中，吊点应按规定设置不得随意改动。 3、汽车吊驾驶员、操作工必须持证上岗。 4、井口周围设立1.4m高的防护栏。

5、起重臂和吊起的重物下面有人停留或行走不准吊。

6、起重指挥应由技术培训合格的专职人员担任，无指挥或信号不清不准吊。 7、六级以上强风不准吊。斜拉重物或超过机械允许荷载不准吊。

8、吊装前，由司机和安全员检查吊装用的钢丝绳、钢丝绳连接处及吊具的安全性。吊装前检查吊车设备的安全和平稳。

9、井口指定专人负责，防止高空坠落。

10、井上、井下交叉作业，禁止从井口抛投工具及物体。 11、井下吊装区域内严禁站人

12、指定专人观测吊车支腿处基础有无变化。

13、吊装作业人员必须佩戴安全帽，高空作业佩戴安全带。 九、技术经济分析

本工法加快了负环管片的拆除速度，减少了拆除负环对盾构施工所造成的影响，降低了施工成本，节约盾构施工工期。具有便于施工组织，容易保证施工安全和整体质量优等特点，能够取得较好的经济效益和社会效益。。

十、工程实例

沈阳地铁一号线第五合同段启工街～保工街盾构区间，盾构掘进100环后进行负环拆除作业。其负环由9环管片组成，每环重17吨，长10.8米，宽6米，共 54块。拆除采用本工法施工，只用1天便全部拆除完毕，恢复盾构正常掘进，相比其他拆除方法节约工期5-6天，节约成本40多万元。其技术水平与国内同类技术水平比较为国内先进。

执笔：