浅谈管廊盾构施工水平运输管理

浅谈管廊盾构施工水平运输管理

程圣童

中铁隧道集团三处有限公司  370611199312300018

摘要：由于现代城市的高速发展，城市对隧道功能性的需求日渐丰富的，除地铁隧道、铁路隧道、公路隧道等常规隧道外，电力、管路、排水的专用隧道的建设也与日俱增，该类隧道无交通工具行驶需求，在设计时以施工的经济、便捷为主，结合目前城市地下空间的日益复杂，“大坡度”、“小半径”等特点成了该类隧道的“设计标配”，这对盾构施工（尤其是土压平衡式盾构）的水平运输管理来说无疑是全新挑战，因此在施工条件下降的情况下管理规范的提升显得尤为重要。

关键词：综合管廊 盾构 电机车 水平运输

引言

此项技术主要是通过多年的施工经验外加融合全新的技术和信息化技术而构成的，能够实现高精准度的开挖。盾构机的前端使用刀盘来对岩土进行切削，盾构机的后侧则是使用千斤顶机构进行后端顶进。在运行期间，盾构机的保护罩以及预制管片能够对完成开挖的洞体起到支撑的效果，这样便会避免洞体发生倒塌的情况。而且盾构所挖的土石会通过运输的方式运输出去，在此期间预制管片会随着盾构机的运行而进行自动拼接，从而就可以构成综合管廊。此施工方式已经得到了普遍的使用，其具有明显的自动化效果，能够提升施工效率，而且无需开挖较多的土方，所以不会对附近的基建造成太大的影响。

1工程概况

广州管廊项目位于荔湾区，地下综合管廊五分部线路从28#工作沿芳村大道由北向南至31#工作井。

管廊项目设置包含“5井3区间”，其中始发井为30#井盾构区间为28#~29#~30#区间、30#~31#区间（以贯通），线路全长3.4km。

                     图1-1-1 项目工程位置示意图

图1-1-2  项目工程范围图

2管廊水平垂直运输施工重难点

2.1垂直运输井口深

广州管廊项目30#工作井深43.5米，吊装物体掉落造成的安全危害更大，且井口垂直吊装过程中，门吊司机对井底工作面存在视觉盲区，易发生司机误操作情况。

更深的井意味着更长的持续作业时间，司机操作过程中更易产生疲劳感，施工过程中亦是关键管控点。

2.2分体始发阶段垂直运输井口限制

在30#-31#区间盾构施工分体始发阶段，30#井大井口为负环拼装区域，在负环拆除前需从后方小井口出土，而小井口尺寸与位置不满足大钩吊运渣箱，因此30#-31#区间分体始发阶段需使用自制小土斗出渣，利用龙门吊小勾配合钢丝绳卸扣进行土斗起吊，该运渣模式稳定性较差，土斗在吊运过程中容易发生旋转。结合30#工作井深43.5米的工况，盾构吊装井龙门吊大钩载重提升速度限制低于0.2m/s，盾构施工渣土、材料吊装耗时长，出土效率低下。

2.3水平运输坡度大

“大坡度”为管廊隧道的主要特征，亦为盾构水平运输时的重要风险源，30#-31#区间存在35‰~40‰“V字型”坡，机车通过上下坡时，电机负载变大，轨道与车轮动摩擦力减小，机车易发生失速、打滑、溜车等事故，存在极高安全风险。

2.4水平运输转弯半径小

广州管廊项目隧道最小转弯半径250m，机车通过小半径转弯时，过高的运行速度极易造成机车跳轨甚至翻车，且转弯过程中司机视野变窄，与轨行区作业人员或障碍物发生碰撞的风险更高。

2.5分体始发牵引设备使用安全风险源多

广州管廊项目30#-31#区间使用的卷扬机牵引，且进洞上坡路段需有专人（2-4人）方能通过，牵引效率、可控性、安全系数均较为低下，过程中存在牵引钢丝绳拉断、管片上坡后溜及因卷扬机动作不灵敏造成的机械伤害，因此该施工模式对设备运转的安全状态、人员规范操作和现场管理有着极高的要求。

2.6旧轨道的使用

水平运输的轨道为周转材料公司租赁旧轨道，轨道本身存在一定程度的变形与老化，使用过程中（尤其为小半径段）存在跳道、断轨等风险。

3管廊水平运输安全施工重要风险源分析

3.1隧道大坡度风险

管廊盾构区间“大坡度”（40‰）施工，是盾构水平运输时的重要风险源，机车通过上下坡时，负载变大，轨道与车轮动摩擦力减小，机车易发生失速、打滑、溜车等问题，存在极高安全风险。

3.2隧道小半径风险

机车通过小半径（250m）转弯时，过高的运行速度极易造成机车跳轨甚至翻车，且转弯过程中司机的可视区域更小，与轨行区障碍物发生碰撞的风险更高。

3.3 司机误操作风险

机车司机若仅凭借经验操作，经常忽视安全操作标准步骤，在紧急情况下受心理素质影响，司机难以保持冷静，紧急制动思路混乱，存在极高的安全风险。

3.4轨行区交叉作业风险

盾构水平运输过程难免与轨行区清理、隧道堵漏、管片修补等工作交叉作业，不进行有效的安全管控极易造成人员伤害。

3.5设备可靠性风险

设备的可靠性亦为重要风险源，设备及轨道缺少日常的安全维保、检查、评估工作，在机车运行过程中关键部件（空压机、刹车、动力源）失效，结合其他风险并发，易造成安全事故。

4管廊水平运输安全施工重要风险源目前针对性措施

4.1机车大坡度防溜车措施

1、控制车速，机车常规行驶时车速应不超过4.8km/h，过大坡度时速度控制在2.4km/h以内；

2、每日在大坡度路段轨道撒沙，以增大摩擦力，达到良好的制动效果；

3、定期进行机车大坡度重载测试，根据制动时间及时进行调整设备状态，确保大坡度的有效性；

4、加强司机技术安全培养，

5、加强机车维保工作，

6、盾构施工进入大坡度段后，可根据实际工况将电瓶车编组调整为小编组配置，以此降低电瓶车荷载，提高水平运输安全性。

7、针对不同工况设置防溜车专项措施，详见第五章。

4.2机车过小半径路段安全措施

1、增大轨枕铺设密度（800m-1000m间隔铺设一块），同时使用螺纹钢将轨枕与管片螺栓、轨枕之前焊接固定形成整体，增加钢轨的稳定，减小钢轨外翻；

2、增大轨道拉杆密度（5-8米设置一根），降低因长时间偏载造成的轨道变形；

3、增强操作人员对该区域的操作规范要求，在机车进入该区域时应提前降低车速、鸣笛警示、提高警惕等；

4、加强轨道巡视与轨道调整，严格控制该区域轨距；

5、加强该区段轨道养护，保证该区域轨面干燥与洁净；

6、轨道连接处缝隙应小于4mm，发现大于4mm缝隙应立即对轨道进行修补；

7、轨道连接处道夹板必须上满，且每班需对轨道螺栓松紧程度进行检查并及时复紧；

8、在隧道内的重点位置增设自动报警提醒设备、标识牌，及时提醒操作人员与隧道内工作人员。

4.3 防司机误操作安全措施

1、加强司机操作规范培训，针对不同场景进行模拟检测，使司机针对不同场景有明确的操作思路；

2、交班会强调水平运输安全重要性，提高安全意识，防止司机麻痹大意；

3、与司机分享水平运输事故案例，提高司机安全敏感性的同时亦可加深对紧急事件的处理思路，防止司机误操作；

4、调整优化机车操作系统，以限位、开关等机械手段防止司机的误操作（档位限速、防昏睡功能等）；

5、机车司机配置对讲机，调至统一、固定、通讯效果良好的频道，利于现场人员对司机误操作的及时提醒，同时利用现场自动报警设备、标识牌等在易发生误操作区域进行提醒，防止安全事故的发生。

4.4 轨行区交叉作业安全措施

1、制定规章制度，除必须在轨行区进行作业队伍外，其他人员严禁擅自进入轨行区；

2、人员在隧道轨行区作业时，必须在作业区域两侧50米走道板处各安排专职调度人员盯守，该人员应配置口哨、手持信号警示灯、对讲机，待有机车接近时应及时对作业人员与机车司机进行警示；

3、加强轨行区作业人员安全教育，要求作业人员发现机车接近时应立即停止作业，先保证自己到达安全区域，后督促身边同事及时避让，发现轨面存在障碍物时，应先通过调度人员示意电瓶车停车，待机车驻车完毕后方能组织人员对轨面进行清理；

4、加强机车倒车影像的维护，为机车司机倒车提供充足视野；

5、提高司机安全意识，当机车司机发现轨行区有人员活动或收到调度警示信号时，应立即减速或停车，同时鸣笛警示，待人员安全撤离轨行区时方能重新行驶；

6、后配套1号台车上安装防撞梁，避免因停车不到位、不稳或刹车失效导致的溜车事故发生。

4.5设备可靠性安全措施

1、提高设备选型标准，严格对机车的历史运行情况进评估，对存在严重历史设备问题的机车进行筛选过滤；

2、组织维保每班对机车各系统进行维保检查工作，定期组织厂家对机车进行全面检查工作；

3、每班机车启动前应先由司机配合维保人员对机车各系统进行试运行检测；

4、加强机车技术知识培训，组织厂家对维保人员、司机进行专业原理、维保培训，提高自有人员技术能力；

5、加强设备维保管理，利用“手机现场拍照打卡”的方式，考核现场设备管理人员及维保人员，有效督促设备维保、巡查质量；

每班安排专人巡轨，及时组织人员对发生变形、松动、破损的轨道进行调整、修复工作。

结语

综上所述，通过对地下综合管廊建设中的盾构法进行详细的研究讨论，知道了盾构法相应的工作原理，以及盾构法相对于其他施工方式所具有的独特优势，在盾构法实施过程中必须对工程区域的地理地质、相关城市的法律法规、行业内部的规范管理做到了解，以求确保地下综合管廊建设工程的顺利完成。

参考文献：

[1]方兴杰，孙旻，冉岸绿.地下综合管廊盾构法施工技术分析[J].山西建筑，2019，45（04）：103-105.

[2]李志平.城市地下综合管廊发展及应用的研究[J].低碳世界，2019，9（01）：176-177.

[3]师煜，任宇宁.城市地下综合管廊施工技术[J].中国新技术新产品，2019（01）：115-116.