郑州市轨道交通5号线盾构机选型设计及施工管理

1.工程概况及难点

1）工程概况

中州大道车辆段出入线由相邻车站引出，采用“八”字配线，平面最小线间距为5 m（位于近车辆段明挖段），正线左、右线各设置4处平曲线，右线曲线半径分别为230 m、800 m、300 m和300 m，左线曲线半径分别为250 m、800 m、300 m和300 m，线路最大纵坡为34‰。

2）工程难点

受腾飞路站及未来路站的站位影响，出入线左右线均采用小半径曲线，由腾飞路站始发的左线盾构最小转弯半径为230 m，由未来路站始发的右线盾构最小转弯半径为250 m。由于普通的土压平衡盾构机在曲线隧道掘进时，管片与盾构机盾壳形成夹角，受夹角限制，隧道曲线半径不能过小，否则易造成管片安装困难的问题。另外在曲线掘进时，普通盾构机依靠推进千斤顶分配不同的压力完成盾构机转弯，容易造成管片碎裂，盾壳与管片的间隙过小会影响盾构转弯姿态。(www.xing528.com)

2.盾构机选型要求

盾构机选用转弯性能更加优越的主动铰接形式，即在中盾前部和中盾后部之间采用主动铰接形式（如图5.1.7所示），增加盾构的灵敏度，在推进时减少超挖量的同时产生推进分力，确保曲线施工推进的轴线控制，大大改善了管片外弧碎裂和管片渗水等情况。中盾前部和中盾后部之间设计有两道聚氨酯橡胶密封和一道紧急气囊。正常情况下，两道聚氨酯橡胶密封起作用；在涌水时，使用紧急气囊密封。铰接油缸铰接力足够强（3 376 t），可以主动控制盾体姿态，同时刀盘配置有一把仿形刀，可以实现局部仿形，可实现一定的超挖范围。曲线施工时可根据推进轴线情况进行部分超挖，辅助盾构进行小半径转弯。

图5.1.7　铰接机构图

选用机型刀盘开挖直径Φ6 470，前盾盾体直径Φ6 440，中盾盾体直径Φ6 430，尾盾盾体直径Φ6 420，刀盘开挖形成隧道轮廓，主机转弯时通过铰接缸的行程差，使主机部分不超出隧道轮廓线。经过转弯模拟，本盾构满足最小150 m小半径转弯。