1、1反力架在地铁盾构施工中的应用分析摘要：本文通过对郑州地铁盾构进行反力支撑系统安装及拆除施工方法的详细介绍，总结了地铁盾构反力架系统应用的施工经验，为类似工程提供了一个可供参考的实施性施工方案，具有一定的参考价值。 关键词：地铁盾构；负环；管片；拆除 中图分类号：U231+.3 文献标识码：A 文章编号： 盾构反力支撑系统的主要作用是为盾构始发掘进提供支撑反力，主要包括反力架本体、反力架支撑和负环管片，尽管反力支撑系统是一个临时性结构，但反力支撑系统关系到盾构始发反力架的安全。在盾构始发期间，盾构必须借助反力架才能出洞进入地层中，这样就必须在始发竖井中拼装负环管片。由于负环管片会占据竖井大部分
2、的空间，大大制约了管片及其他材料的垂直运输速度，从而严重影响了盾构施工的进度。因此，为满足盾构快速施工的需求，在盾构始发掘进一定距离后，需要拆除负环管片，如何做到安全快速安装及拆除反力支撑系统是施工中的关键。 一、工程概况 郑州地铁 1 号线新郑州站博学路站区间隧道采用盾构法施工，管片内径 5400mm，管片环宽 1.5m，厚度 0.30m，为 3+2+1 形式，采取错缝拼装形式。采用一台 6280mm 土压平衡盾构机进行施工，其盾构区间施工顺序为：盾构机从博学路站西端盾构井右线始发，到达盾构接收井2吊出后转场至博学路站西端盾构井进行左线始发掘进，到达盾构接收井后对盾构机进行解体，完成盾构区间
3、的施工。盾构共需进行 2 次始发，也就需要 2 次进行盾构反力支撑系统的安装及拆除。 二、反力支撑系统的设计 1 反力架本体 反力架立柱及上、下横梁均由 40mm 厚 Q235B 钢板焊接成断面为1000mm600mm 的箱形组合截面；反力架本体四角各设加劲撑一道，断面尺寸为 1000mm350mm。反力架立柱，上、下横梁及四角的加劲撑均由高强螺栓连结成整体框架形式，其截面规格及连结方式均为通用设计，可保障其整体强度和稳定性。 2 反力架支撑 反力架左侧采用一组 I18 工字钢支承，将水平反力传递到车站主体结构侧墙。右侧背撑采用 2 根 609mm 钢管， 将水平反力传递到车站结构底板。上、下
4、横梁上的水平反力直接由 I18 工字钢支承传递到车站结构主体，其中上横梁支撑共计 6 根，其中 5 根为斜撑，长度 1.64 米；下横梁水平支撑共计 7 根，水平支撑长度均为 1.5 米。 三、反力支撑系统的安装 1、 反力架、负环管片位置确定 反力架的位置确定主要依据洞口第一环管片的起始位置、盾构的长3度以及盾构刀盘在始发前所能到达的最远位置确定。 负环管片环数的确定 盾构长度 LTBM=8.9M，安装井长度 LAS=12.4M，洞口维护结构在完成第一次凿除后的里程 DF：DK32+384.950，设计第一环管片起始里程D1S:DK32+385.450，管片环宽 WS=1.5M，反力架与负环
5、钢管片长WR=0.2M。DR 为反力架端部里程，N 为负环管片环数。在安装井内的始发时最少负环管片环数确定 N=（D1S-DF+8.93）/WS 环6 环, 取 N=7 环 反力架、负环钢管片位置的确定 在确定始发最少负环管片环数后，即可直接定出反力架及负环管片的位置。反力架端部里程：DRD1SNWS-WR=DK32+385.450+71.5+0.2=DK32+396.15 反力支撑系统的布置详见图6、图 7。 2、反力架安装要求 在盾构主机与后配套连接之前，开始进行反力架的安装。安装时反力架与车站结构连接部位的间隙要垫实，以保证反力架脚板有足够的抗压强度。由于反力架和始发台为盾构始发时提供初
6、始的推力以及初始的空间姿态，在安装反力架和始发台时，反力架左右偏差控制在10MM 之内，高程偏差控制在5MM 之内，上下偏差控制在10MM 之内。始发台水平轴线的垂直方向与反力架的夹角2，盾构姿态与设计轴线竖直趋势偏差2，水平趋势偏3。 3、负环管片拼装 4负 6 环负 1 环管片拼装全部采用 12 点方向，通缝拼装，负环 0 环拼装采用 11 点方向，以方便后期拆卸；在拼装第一环负环管片前，在盾尾管片拼装区 180 度范围内均匀安设 7 根长 1.5m、50mm 厚的槽钢，考虑到在拼装负 6 环管片时，管片后横断面没有支撑，管片拼装过程中无法提供油缸推进及封顶块插入时所需反力，所以需在负 6
7、 环管片后面即盾尾适当位置焊接 I22 工字钢以提供管片拼装的反力，为了防止顶部管片不稳，在推进油缸的一侧也要焊接 I22 工字钢，保证拼装的管片在未成环前不下落。待第一环负环管片拼装完成后，将临时提供反力的工字钢全部割除，然后利用盾构机推进千斤顶将管片缓慢推出。 四、反力支撑系统的拆除 1、负环拆除时机 由于负环管片占用竖井作业空间，严重影响盾构施工的垂直运输，制约着盾构施工进度，根据管片周边摩阻力计算结果（常规一般在盾构始发掘进 100m 后） ，即可拆除负 6负 1 环的管片，但考虑到洞门密封的需要 0 环管片在盾构隧道施工完成后再行拆除。 2、负 6 环负 1 环拆除 在掘进到达 10
8、0m 时，由于管片周边摩阻力能够提供足够的反力，盾构可保持正常掘进施工，此时割除反力架的背后支撑，然后盾构停止掘进，拆除负环管片与反力架之间的钢负环，此时即可进行负 6 环负 1 环的负环管片拆除，拆除时由后向前依次拆除。由于钢负环拆除后，负 6 环管片上部管片背部应力去除，可自由向后向上移动。但由于 K 块与B1、B2 块间为楔形连接，3 块管片间挤压较紧，单块不易拆除，因此将5K、B1 和 B2 三块管片作为一个整体一次性拆除。具体拆除方法见图 10 所示。 采用和负 6 环拆除相同的拆除方法依次对称拆除负 5负 1 环的 K 、B1 、B2 三块管片，然后拆除负环管片内的轨道，再依次从上
9、到下，从后向前单块拆除剩余负环管片。 3、反力架拆除 在负 6负 1 环负环管片拆除后，将反力架底部的地脚螺栓松开，可将反力架整体一次吊出，再吊出始发基座后，重新铺设轨道，盾构即可恢复掘进。 4、负 0 环管片拆除 在盾构隧道掘进贯通完成后，即可拆除负环 0 环管片。由于负环 0 环管片部分嵌入车站端墙内（嵌入深度为 80cm） ，不能采用同负 6负 1环的拆除方法，根据负环 0 环管片采用 11 点拼装点位，B2 块位于顶部，且 B2 块为外大里小的特点，可以将 B2 块顶出即可拆除，如图 11 示。 首先用门吊将 B2 块垂直吊住，然后解除 B2 块周边的连接螺栓，在该 B2 块与第 1
10、环管片衔接处用风镐打入 3 个钢楔块，利用钢楔块将 B2 块顶松动，即可顺利将 B2 块拆除，再依次从上向下将剩余管片拆除。 五、结语 经过周密的施工准备和科学合理的现场施工组织，本项目反力支撑6系统的安装和拆除都非常安全顺利完成。该施工技术安全可靠，施工快速。反力支撑系统在安装拆除过程中，各部件受力明确清晰，安全处于可控状态。在盾构掘进施工过程中反力支撑系统也未出现异常情况。大大提高了作业效率， 在拆除时负环时对负环管片损伤降低到最小程度。负环管片基本没有损伤，重大程度的保护了管片外观质量，可重复利用。此次反力支撑系统的安装拆除施工，不仅为本工程盾构施工缩减了工期，为盾构后期快速掘进提供了有利条件，也为以后类似工程的施工积累了丰富的施工经验。 参考文献： 1北京铁路地下直径线工程盾构隧道换装方案. 2张凤祥,朱合华,傅德明.盾构隧道.人民交通出版社,2004 年 9 月. 3刘建航,侯学渊.盾构法隧道.北京.中国铁道出版社,1991. 4刘建航,侯学渊.盾构法隧道M.北京：中国铁道出版社,1991. 5钢结构设计手册.
