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[摘要] 本文通过广深港客运专线益田路隧道Φ13.23m泥水平衡盾构机刀盘在城市中心区整体转场至深港隧道施工实例，从刀盘整体吊装和运输设备选型、运输线路的优化、沿线障碍物的清理和滨河大道路基挡墙、益田立交3#通道桥的检测等方面进行重点阐述，利用MADIS空间计算软件对重车通过时路基和通道桥结构影响分析，对通道桥采取了加固措施，并提出运输过程注意事项，成功解决了大直径超重刀盘在城市中心区整体运输的难题，缩短了盾构机转场工期，为类似工程提供借鉴。
关键词：城市中心区 大直径超重刀盘 整体运输 技术
中图分类号：R126文献标识码： A
1 工程概况
益田路隧道位于深圳北站至福田站之間，全长6236m，隧道下穿北环大道、梅村、红荔和益田路等城市主干道，地表建筑物多，地下管线复杂，采用明挖、盾构和矿山法相结合的施工方法，其中Φ13.23m泥水平衡盾构机从1#竖井（DK107+915）始发，掘进至DK109+105出洞，DK109+105至2#竖井（DK109+395）矿山法开挖、空推通过，从2#竖井吊出，转场至深港隧道。2#竖井平面布置见图1。
图1 2#竖井平面布置
2 总体方案
根据吊装构件重量、尺寸及场地布置，综合考虑工期、吊装设备情况，刀盘、主驱动和盾尾整体吊装和运输，盾体分8块吊装，1#、2#台车分前、后2部分，3#台车分3部分、4#台车分2部分拆解吊装。其中刀盘直径13.23 m，重达319t，2号竖井场地狭窄，对吊装和运输设备要求高；吊装和运输均在城市中心城区，需要拆除运输线路沿线部分交通指示牌、路灯、树木、绿地、公交站台，对给水、燃气管线进行保护，对既有桥梁、涵洞进行检测、检算及加固，施工难度大、风险高。
（1）吊装设备。根据刀盘重量和竖井场地布置，综合考虑盾体和台车的吊装，主吊采用DEMAG CC2800-1-600t履带吊，负责垂直运输，出井吊装刀盘时工况为36m主臂，跨距为14m，额定起重量为401t[1]；副吊采用350t汽车吊地面配合，负责刀盘、主驱动地面翻转和移位，抬吊刀盘翻身时工况为吊臂长度15.6m，幅度5m，额定起重量为198t[2]。刀盘吊装时主吊站位见图2。
图2 刀盘吊装时主机站位示意
（2）运输车辆。刀盘运输采用9轴，单轴4桥16轮平板加双头挂车，车辆重81吨，刀盘加车辆总重400吨，计算轴重43.4t。刀盘装车立面、平面示意见图3。
图3 刀盘装车立面、平面示意（单位；mm）
（3）运输线路。经实地勘察，并与轨道办、福田城管、西部交委等政府部门沟通协调，对运输线路进行了若干次优化，现确定运输线路为：莲花路–→新洲路–→（在与‘红荔路’路交汇的十字路口处左转至‘新洲路’的反向车道并逆行至第一个路口处左转）福中一路<西→东>–→（右转）民田路<北→南>–→（横穿‘深南大道’）民田路<北→南>–→横穿‘滨河大道’并进入‘滨河大道辅道’–→（出‘滨河大道辅道’后，右转）益田路–→（与‘福民路’交汇的十字路口处左转至‘益田路’的反方向车道）–→（沿着‘益田路’逆行约800m）左转进入皇岗工地，总里程约7km。线路平面图见图4。
图4 运输线路平面示意图
3 控制重点
3.1 2号竖井地面及吊机基础加固处理。2#竖井处于莲花山公园北侧，场地狭小，刀盘重达319t，DEMAG CC2800-1-600t履带吊自重（含超起）900t，竖井施工时未考虑盾构吊装时巨大的地面堆载，需要对竖井地面进行加固处理。主要措施如下：（1）考虑到吊装、大件地面翻身和装车等需要，进行了场地硬化处理：换填0.3m水泥稳定土后铺设0.3m钢筋混凝土路面；（2）履带下铺设板厚14mm22b工字钢路基箱进行载荷分配；（3）600t履带吊吊装位置设置吊机基础：设置6根长21 m柱桩，嵌岩深度不小于0.5 m，C30水下混凝土；履带位置设13 m×2.6 m×1.5 m冠梁2道，中间设3道1.0 m×0.8 m系梁，C35混凝土。吊机基础位置结构见图5。
图5 吊机基础结构图（单位：mm）
3.2 运输路段障碍物清除。根据计算，运输道路要求如下：直道宽度不小于8m，弯道宽度不小于9m，以道路中心为基准的转弯半径不小于14m，两侧无障碍的通行宽度不小于14m，限高障碍高度不小于5m，路面的承载力不小于9t/m2。经过实地勘察，路段障碍物排障处理措施如下：（1）拆除部分防撞栏杆、隔离带和交通标志，如新洲路与福中一路交汇的十字路口、民田路进入深南大道路口处、深南路转民田路辅道、民田路辅道和路口及益田路与滨河大道路口等，为保证交通安全，运输前向交警上报，运输时相关路段封闭，运输后及时恢复。（2）必须对部分道路进行驳接或拓宽，如民田路与深南大道路口接驳处需修一段宽约 10 的横穿路（以道路中心为基准，左右两侧宽约 14m）、深南大道中间隔离带处新建道路范围10m宽绿化带硬化处理、深南路转民田路辅道拆除左侧人行道和绿化带道路向左扩宽1m、滨河大道上的3条隔离带均需开1个宽约17m的豁口（顺着左转弯的趋势，两侧无障碍通行宽度不小于14m），要对地面进行夯实，确保地基承载力满足要求。跨越深南大道和滨河大道示意如图6。
图6 跨越深南和滨河大道示意
3.3 益田路滨河立交Z3匝道挡墙。主要影响挡土墙为滨河益田立交9-12号挡土墙。9号挡土墙悬臂式范围为（0-4m，138-216m），扶壁式范围为4-138m，墙身高度范围为0.77-4.75m；10号挡土墙悬臂式范围为（0-78m,180-182m），扶壁式范围为78-180m，墙身高度范围为0.51-4.35m；11号挡土墙悬臂式范围0-36m，扶壁式范围为36-58m，墙身高度范围为0.51-5.71m；12号挡土墙悬臂式范围为0-52m，扶壁式范围为52-134m，墙身高度范围为0.5-6.1m；新修段为现浇悬臂式挡土墙，墙身高度范围为3.5-5.5m。挡墙平面见图7。
图7 挡墙平面示意图
确定两端最不利段挡土墙静载试验位置：原挡土墙及水毁后重新挡土墙各选择一段进行静载试验，采用混凝土试块加载模拟重载过桥时挡土墙的工作状态，测试静载试验过程中挡土墙典型位置的位移。对最不利段扶壁式挡土墙（墙身高6m）和水毁新修悬臂式挡土墙（墙身高6m）结合刀盘运输车辆轴载图，分别计算等代土层厚度为1.9m和1.7m，做静载试验取等代土层厚2.0m，采用混凝土块需折算等载高度为1.44m取1.5m。现场静载试验采用0.85m×0.85m×3m的混凝土块，加载两层为1.7m，反折算等载土厚2.4m，为计算等载土层厚的1.2倍。水毁重筑段和原路基段挡墙测点及加载示意见图8。
图8 挡墙测点及加载示意
从以上两段路基段挡墙位移测试数据变化情况看，挡墙顶部位移数值较小，各工况下位移均小于0.6mm，且卸载后位移残余数值较小，表明测试作用下挡墙变形较小，且试验过程中未见挡墙明显开裂现象，路面检查也未发现加载区域出现明显开裂现象。
3.4 3号通道桥：结构形式为钢筋混凝土闭合框架结构，净跨8.5m,净高3.9m，顶板及侧墙板厚50cm，底板厚60cm，混凝土强度等级为C30。超重车辆过桥前检测：
（1）外观检查。主要对桥体上部结构、下部结构、桥面系等外观进行检查。桥面外观检查结论：桥面及桥体部分存在纵向及横向裂纹，其中桥顶部分裂纹宽度在0.05~0.18mm之间，桥体最大裂纹宽度为0.2mm，未见较明显的对桥体结构强度影响较大裂纹。
（2）混凝土强度及碳化深度检测。从抽检测试结果可知，顶板混凝土推算强度43.5MPa，抽检实测桥顶板混凝土碳化深度2.0mm；0#侧墙混凝土推算强度32.5MPa，抽检实测0#侧墙混凝土碳化深度2.0mm；1#侧墙混凝土推算强度31.8MPa，抽检实测0#侧墙混凝土碳化深度2.0mm。实际结构混凝土强度满足设计要求[3]。
（3）静载试验。在设计荷载（汽超20）下测试控制截面的应力、挠度，采用3辆35t重车进行模拟分级加载，1级卸载。实测结果为：在卸载工况下，各主测点实测应变及挠度残余值较小，相对残余小于20%，表明测试截面处于弹性工作状态；满足原设计的超汽20，挂120设计标准。
采用MIDAS板单元建立空间模型，模拟超重车加载对桥梁的影响，不计冲击[4]；按持久状正常使用极限状态验算时，采用标准组合，各项荷载效应分项系数取1.0[5]。验算得出结论：车辆荷载作用下，通道顶板跨中横向、侧墙与顶板交接的节点处受力不满足要求，顶板跨中最大挠度3.7mm，顶板、底板、侧墙关键截面裂缝宽度0.2mm，不满足超重车通行要求。计算模型及关键截面见图9。
图9 计算模型及关键截面示意
（4）加固措施。为保证通行安全，需对通道进行临时加固处理，采用Φ48×3.5mm立杆0.6m×0.6m，横杆0.9m，碗扣式满堂支架对通道顶板进行加固处理，顶部底部加设方木。加固见图7。
图10 通道满堂支架横断面图（单位：mm）
3.4運输时采取的措施：（1）滨河益田立交3号桥将采用碗扣式满堂支架对通道顶板进行加固，并在两侧桥台填土过渡段处加铺钢板；（2）超重车辆通过桥梁及挡墙路段时，应尽量靠内侧行驶，尽量远离挡墙。通行时应该在路面对行车位置进行标线，专人指挥严格按照既定位置通行，严禁偏离标线；（3）在通行时低速、匀速进行，建议行车速度低于5km/h，车辆在上桥前应调整好方向及速度，避免车辆在桥面变速，变向、制动及停留；（4）为确保安全，在车辆通行时，必须对桥面、桥下、挡墙路基段、挡墙路基侧道路交通进行封闭，不允许其他车辆及行人通过或停留；（5）超重车辆过桥应避免高温、雷暴、大风等极端天气；（6）在超重车辆通行时应对桥梁主要部位进行实时监测。
4 注意事项
（1）作业前向全体施工人员进行技术交底，并明确各人职责，作业人员必须清楚了解施工全过程；检查自身的安全防护用品有无带齐，否则不能进行作业。
（2）作业前确认装、卸车场地需满足现场装、卸车要求；对所有运输工(机)具性能进行检查，检查保养各系统机构
（3）运输前再次对道路进行勘察，确认道路满足运输时的转弯半径、承载力等要求。
（4）运输过程中作业人员必须坚守岗位；任何人发现有异常情况必须立即报告运输现场负责人，待问题妥善处理方可继续进行作业。
（5）运输作业严格按方案中速度行驶，不得紧急制动；全程监护，不得与周围障碍物碰撞；在设备需要做防雨措施的部位，做好防雨措施；指挥人员信号清晰明确。
（6）晚间作业，要有充足的灯光，密切注意作业全过程。
（7）遇有六级以上大风或其它恶劣天气时，停止作业。
5 结束语
通过采取加固措施，刀盘安全吊起装车后，顺利转场至深港隧道，路基挡墙及3#通道桥监测数据稳定，没有发现新增裂缝，为盾构机转场至深港隧道节约工期2个月，为深港隧道盾构施工创造了良好条件。
参考文献
[1] DEMAG CC2800-1-600t履带起重使用说明书.
[2] 350t汽车起重使用说明书.
[3] 深圳市滨河益田立交3号通道桥超重车辆过桥检测报告.
[4] 中华人民共和国行业标准. CJJ11-2011.城市桥梁设计规范.[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.
[5] 中华人民共和国行业标准. JTG D60-2004.公路桥涵设计通用规程.[S].北京：人民交通出版社，2004.
作者简介
唐卫平，1972年2月，男，教授级高级工程师，铁四院（湖北）工程监理咨询有限公司，1995年7月毕业于长沙铁道学院土木工程系铁道工程专业，大学本科，工学学士，2008年毕业于中南大学土木学院建筑与土木工程专业，工程硕士。现任广深港客运专线深圳福田车站及相关工程项目总监理工程师。
关键词：城市中心区 大直径超重刀盘 整体运输 技术
中图分类号：R126文献标识码： A
1 工程概况
益田路隧道位于深圳北站至福田站之間，全长6236m，隧道下穿北环大道、梅村、红荔和益田路等城市主干道，地表建筑物多，地下管线复杂，采用明挖、盾构和矿山法相结合的施工方法，其中Φ13.23m泥水平衡盾构机从1#竖井（DK107+915）始发，掘进至DK109+105出洞，DK109+105至2#竖井（DK109+395）矿山法开挖、空推通过，从2#竖井吊出，转场至深港隧道。2#竖井平面布置见图1。
图1 2#竖井平面布置
2 总体方案
根据吊装构件重量、尺寸及场地布置，综合考虑工期、吊装设备情况，刀盘、主驱动和盾尾整体吊装和运输，盾体分8块吊装，1#、2#台车分前、后2部分，3#台车分3部分、4#台车分2部分拆解吊装。其中刀盘直径13.23 m，重达319t，2号竖井场地狭窄，对吊装和运输设备要求高；吊装和运输均在城市中心城区，需要拆除运输线路沿线部分交通指示牌、路灯、树木、绿地、公交站台，对给水、燃气管线进行保护，对既有桥梁、涵洞进行检测、检算及加固，施工难度大、风险高。
（1）吊装设备。根据刀盘重量和竖井场地布置，综合考虑盾体和台车的吊装，主吊采用DEMAG CC2800-1-600t履带吊，负责垂直运输，出井吊装刀盘时工况为36m主臂，跨距为14m，额定起重量为401t[1]；副吊采用350t汽车吊地面配合，负责刀盘、主驱动地面翻转和移位，抬吊刀盘翻身时工况为吊臂长度15.6m，幅度5m，额定起重量为198t[2]。刀盘吊装时主吊站位见图2。
图2 刀盘吊装时主机站位示意
（2）运输车辆。刀盘运输采用9轴，单轴4桥16轮平板加双头挂车，车辆重81吨，刀盘加车辆总重400吨，计算轴重43.4t。刀盘装车立面、平面示意见图3。
图3 刀盘装车立面、平面示意（单位；mm）
（3）运输线路。经实地勘察，并与轨道办、福田城管、西部交委等政府部门沟通协调，对运输线路进行了若干次优化，现确定运输线路为：莲花路–→新洲路–→（在与‘红荔路’路交汇的十字路口处左转至‘新洲路’的反向车道并逆行至第一个路口处左转）福中一路<西→东>–→（右转）民田路<北→南>–→（横穿‘深南大道’）民田路<北→南>–→横穿‘滨河大道’并进入‘滨河大道辅道’–→（出‘滨河大道辅道’后，右转）益田路–→（与‘福民路’交汇的十字路口处左转至‘益田路’的反方向车道）–→（沿着‘益田路’逆行约800m）左转进入皇岗工地，总里程约7km。线路平面图见图4。
图4 运输线路平面示意图
3 控制重点
3.1 2号竖井地面及吊机基础加固处理。2#竖井处于莲花山公园北侧，场地狭小，刀盘重达319t，DEMAG CC2800-1-600t履带吊自重（含超起）900t，竖井施工时未考虑盾构吊装时巨大的地面堆载，需要对竖井地面进行加固处理。主要措施如下：（1）考虑到吊装、大件地面翻身和装车等需要，进行了场地硬化处理：换填0.3m水泥稳定土后铺设0.3m钢筋混凝土路面；（2）履带下铺设板厚14mm22b工字钢路基箱进行载荷分配；（3）600t履带吊吊装位置设置吊机基础：设置6根长21 m柱桩，嵌岩深度不小于0.5 m，C30水下混凝土；履带位置设13 m×2.6 m×1.5 m冠梁2道，中间设3道1.0 m×0.8 m系梁，C35混凝土。吊机基础位置结构见图5。
图5 吊机基础结构图（单位：mm）
3.2 运输路段障碍物清除。根据计算，运输道路要求如下：直道宽度不小于8m，弯道宽度不小于9m，以道路中心为基准的转弯半径不小于14m，两侧无障碍的通行宽度不小于14m，限高障碍高度不小于5m，路面的承载力不小于9t/m2。经过实地勘察，路段障碍物排障处理措施如下：（1）拆除部分防撞栏杆、隔离带和交通标志，如新洲路与福中一路交汇的十字路口、民田路进入深南大道路口处、深南路转民田路辅道、民田路辅道和路口及益田路与滨河大道路口等，为保证交通安全，运输前向交警上报，运输时相关路段封闭，运输后及时恢复。（2）必须对部分道路进行驳接或拓宽，如民田路与深南大道路口接驳处需修一段宽约 10 的横穿路（以道路中心为基准，左右两侧宽约 14m）、深南大道中间隔离带处新建道路范围10m宽绿化带硬化处理、深南路转民田路辅道拆除左侧人行道和绿化带道路向左扩宽1m、滨河大道上的3条隔离带均需开1个宽约17m的豁口（顺着左转弯的趋势，两侧无障碍通行宽度不小于14m），要对地面进行夯实，确保地基承载力满足要求。跨越深南大道和滨河大道示意如图6。
图6 跨越深南和滨河大道示意
3.3 益田路滨河立交Z3匝道挡墙。主要影响挡土墙为滨河益田立交9-12号挡土墙。9号挡土墙悬臂式范围为（0-4m，138-216m），扶壁式范围为4-138m，墙身高度范围为0.77-4.75m；10号挡土墙悬臂式范围为（0-78m,180-182m），扶壁式范围为78-180m，墙身高度范围为0.51-4.35m；11号挡土墙悬臂式范围0-36m，扶壁式范围为36-58m，墙身高度范围为0.51-5.71m；12号挡土墙悬臂式范围为0-52m，扶壁式范围为52-134m，墙身高度范围为0.5-6.1m；新修段为现浇悬臂式挡土墙，墙身高度范围为3.5-5.5m。挡墙平面见图7。
图7 挡墙平面示意图
确定两端最不利段挡土墙静载试验位置：原挡土墙及水毁后重新挡土墙各选择一段进行静载试验，采用混凝土试块加载模拟重载过桥时挡土墙的工作状态，测试静载试验过程中挡土墙典型位置的位移。对最不利段扶壁式挡土墙（墙身高6m）和水毁新修悬臂式挡土墙（墙身高6m）结合刀盘运输车辆轴载图，分别计算等代土层厚度为1.9m和1.7m，做静载试验取等代土层厚2.0m，采用混凝土块需折算等载高度为1.44m取1.5m。现场静载试验采用0.85m×0.85m×3m的混凝土块，加载两层为1.7m，反折算等载土厚2.4m，为计算等载土层厚的1.2倍。水毁重筑段和原路基段挡墙测点及加载示意见图8。
图8 挡墙测点及加载示意
从以上两段路基段挡墙位移测试数据变化情况看，挡墙顶部位移数值较小，各工况下位移均小于0.6mm，且卸载后位移残余数值较小，表明测试作用下挡墙变形较小，且试验过程中未见挡墙明显开裂现象，路面检查也未发现加载区域出现明显开裂现象。
3.4 3号通道桥：结构形式为钢筋混凝土闭合框架结构，净跨8.5m,净高3.9m，顶板及侧墙板厚50cm，底板厚60cm，混凝土强度等级为C30。超重车辆过桥前检测：
（1）外观检查。主要对桥体上部结构、下部结构、桥面系等外观进行检查。桥面外观检查结论：桥面及桥体部分存在纵向及横向裂纹，其中桥顶部分裂纹宽度在0.05~0.18mm之间，桥体最大裂纹宽度为0.2mm，未见较明显的对桥体结构强度影响较大裂纹。
（2）混凝土强度及碳化深度检测。从抽检测试结果可知，顶板混凝土推算强度43.5MPa，抽检实测桥顶板混凝土碳化深度2.0mm；0#侧墙混凝土推算强度32.5MPa，抽检实测0#侧墙混凝土碳化深度2.0mm；1#侧墙混凝土推算强度31.8MPa，抽检实测0#侧墙混凝土碳化深度2.0mm。实际结构混凝土强度满足设计要求[3]。
（3）静载试验。在设计荷载（汽超20）下测试控制截面的应力、挠度，采用3辆35t重车进行模拟分级加载，1级卸载。实测结果为：在卸载工况下，各主测点实测应变及挠度残余值较小，相对残余小于20%，表明测试截面处于弹性工作状态；满足原设计的超汽20，挂120设计标准。
采用MIDAS板单元建立空间模型，模拟超重车加载对桥梁的影响，不计冲击[4]；按持久状正常使用极限状态验算时，采用标准组合，各项荷载效应分项系数取1.0[5]。验算得出结论：车辆荷载作用下，通道顶板跨中横向、侧墙与顶板交接的节点处受力不满足要求，顶板跨中最大挠度3.7mm，顶板、底板、侧墙关键截面裂缝宽度0.2mm，不满足超重车通行要求。计算模型及关键截面见图9。
图9 计算模型及关键截面示意
（4）加固措施。为保证通行安全，需对通道进行临时加固处理，采用Φ48×3.5mm立杆0.6m×0.6m，横杆0.9m，碗扣式满堂支架对通道顶板进行加固处理，顶部底部加设方木。加固见图7。
图10 通道满堂支架横断面图（单位：mm）
3.4運输时采取的措施：（1）滨河益田立交3号桥将采用碗扣式满堂支架对通道顶板进行加固，并在两侧桥台填土过渡段处加铺钢板；（2）超重车辆通过桥梁及挡墙路段时，应尽量靠内侧行驶，尽量远离挡墙。通行时应该在路面对行车位置进行标线，专人指挥严格按照既定位置通行，严禁偏离标线；（3）在通行时低速、匀速进行，建议行车速度低于5km/h，车辆在上桥前应调整好方向及速度，避免车辆在桥面变速，变向、制动及停留；（4）为确保安全，在车辆通行时，必须对桥面、桥下、挡墙路基段、挡墙路基侧道路交通进行封闭，不允许其他车辆及行人通过或停留；（5）超重车辆过桥应避免高温、雷暴、大风等极端天气；（6）在超重车辆通行时应对桥梁主要部位进行实时监测。
4 注意事项
（1）作业前向全体施工人员进行技术交底，并明确各人职责，作业人员必须清楚了解施工全过程；检查自身的安全防护用品有无带齐，否则不能进行作业。
（2）作业前确认装、卸车场地需满足现场装、卸车要求；对所有运输工(机)具性能进行检查，检查保养各系统机构
（3）运输前再次对道路进行勘察，确认道路满足运输时的转弯半径、承载力等要求。
（4）运输过程中作业人员必须坚守岗位；任何人发现有异常情况必须立即报告运输现场负责人，待问题妥善处理方可继续进行作业。
（5）运输作业严格按方案中速度行驶，不得紧急制动；全程监护，不得与周围障碍物碰撞；在设备需要做防雨措施的部位，做好防雨措施；指挥人员信号清晰明确。
（6）晚间作业，要有充足的灯光，密切注意作业全过程。
（7）遇有六级以上大风或其它恶劣天气时，停止作业。
5 结束语
通过采取加固措施，刀盘安全吊起装车后，顺利转场至深港隧道，路基挡墙及3#通道桥监测数据稳定，没有发现新增裂缝，为盾构机转场至深港隧道节约工期2个月，为深港隧道盾构施工创造了良好条件。
参考文献
[1] DEMAG CC2800-1-600t履带起重使用说明书.
[2] 350t汽车起重使用说明书.
[3] 深圳市滨河益田立交3号通道桥超重车辆过桥检测报告.
[4] 中华人民共和国行业标准. CJJ11-2011.城市桥梁设计规范.[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.
[5] 中华人民共和国行业标准. JTG D60-2004.公路桥涵设计通用规程.[S].北京：人民交通出版社，2004.
作者简介
唐卫平，1972年2月，男，教授级高级工程师，铁四院（湖北）工程监理咨询有限公司，1995年7月毕业于长沙铁道学院土木工程系铁道工程专业，大学本科，工学学士，2008年毕业于中南大学土木学院建筑与土木工程专业，工程硕士。现任广深港客运专线深圳福田车站及相关工程项目总监理工程师。