地鐵工程設計研究3篇

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地鐵工程設計研究1

隨著地鐵工程的高速建設，地鐵越來越成為廣大市民出行的主要方式。地鐵車站作為城市人流聚集的重要場所，其消防設計不容輕視。為保護地下車站設備區內重要設施的安全，自動滅火系統的選擇至關重要。

1概述

深圳地鐵四期工程共建設12號線、13號線、14號線、16號線四條線路，除13號線外，其余3條線路均計劃于2022年年底開通運營。根據《地鐵設計防火標準》（GB51298—2018）第7.4.2條的規定，地下車站的弱電綜合設備室、信號設備室、黨政通信設備房、警用通信設備室、公用通信設備室、弱電電源室、環控電控室、蓄電池室、高壓控制室、站臺門控制室、35kV開關柜室、整流變壓器室、1.5kV直流開關柜室、0.4kV開關柜室、跟隨變電所等重要電器設備用房均應設置自動滅火系統。

2系統設計

2.1氣體消防系統選型近年來，在地鐵工程中應用較為廣泛的自動滅火系統有自動氣體滅火系統、高壓細水霧滅火系統等。由于種種原因，深圳地鐵一直延續一期工程的做法，一直采用自動氣體滅火系統，選擇的氣體滅火介質主要為七氟丙烷、IG541混合氣體。深圳地鐵一期至三期工程既有地鐵線路除3號線外，均采用七氟丙烷滅火系統。深圳地鐵四期工程設計初期，在氣體滅火介質選用方面也是一如既往地選擇七氟丙烷滅火系統，但隨著不同設計階段的層層論證，由于七氟丙烷滅火劑全球增溫潛能值（GWP）與耗減臭氧潛能值（ODP）均很高，隨著低碳環保、保護臭氧層、倡導潔凈氣體應用等理念的深化，以及國內對環境保護力度的加大，逐步淘汰HFC產品的呼聲越來越高，同時由于七氟丙烷的輸送距離受限制，對于距離遠、比較分散的防護區需增設滅火系統，經過多番比選，四期工程對氣體滅火介質有了新的選擇，統一采用IG541混合氣體滅火系統。考慮到深圳地鐵四期工程與既有線路換乘車站運營管理方面的便利，設計之初統一確定了選擇氣體滅火介質的原則：與既有線路十字換乘、平行換乘的車站采用與既有線路一致的氣體滅火介質，其余車站采用IG541混合氣體滅火系統。因此，四期工程的線路采用了IG541和七氟丙烷兩種氣體滅火介質。

2.2氣體滅火介質的輸送距離及管網計算深圳地鐵一期至三期工程既有線路采用的是儲存容器增壓壓力為5.6MPa的七氟丙烷滅火系統，根據經驗值，其輸送距離一般不超過60m；四期工程采用的IG541混合氣體滅火系統，工作壓力選用15.0MPa，其輸送距離一般不超過150m。由于氣體滅火介質及其輸送管網的設計計算比較復雜煩瑣，很難依靠傳統的手工計算方法進行精確計算。初期設計階段，設計人員可根據國家規范進行初步計算，按照《氣體滅火系統設計規范》（GB50370—2005）第3.1.4條、第3.1.5條的原則，對全線所有站點的防護區數量、大小及分布進行分析與歸類，合理組合分配系統；根據氣體滅火介質、防護區使用功能等選取滅火設計濃度，對管網系統的氣體滅火介質設計用量進行粗算，提交較為準確的工程量清單及初步設計文件，編制投資概算書。施工圖階段，在招標完成后，由中標的專業氣體消防公司或生產廠家介入，采用由專業氣體消防公司或生產廠家提供的專用計算軟件或計算方法進行氣體滅火介質輸送的管網計算，進一步深化設計。

2.3氣瓶間面積、凈高與地面荷載要求自動氣體滅火系統的氣瓶間是自動氣體滅火系統的核心部位，儲氣瓶組、啟動裝置、控制柜等均布置在這里。根據《氣體消防系統選用、安裝與建筑滅火器配置》（GJBT—1009）有關氣體滅火系統氣瓶間布置要求，主氣瓶組之間、主氣瓶組與端墻（無選擇閥組和啟動瓶組）之間的凈寬不應小于1.0m，主氣瓶組與端墻（有選擇閥組和啟動瓶組）之間的凈寬不應小于1.5m。由于深圳地鐵后續線路不再選擇七氟丙烷滅火系統，本文僅介紹IG541混合氣體滅火系統氣瓶間的兩種典型布置平面，如圖1、圖2所示。結合深圳地鐵土建配合的經驗，氣瓶間凈高要求歸納如下：當氣瓶間無梁時要求板底凈高不宜低于2.8m；當氣瓶間有梁時，要求氣瓶間的梁底凈高不宜低于2.5m。為便于氣瓶間內設備及管道安裝，建議對建筑提資為板底凈高最小要求3.0m，梁底凈高最小要求2.7m。氣瓶間地面荷載要求，根據《氣體消防系統選用、安裝與建筑滅火器配置》給出的氣體滅火系統技術性能表，結合管網系統分配及設計計算的瓶組數量，得出總重量。結構專業根據總重量和受力面形狀與大小進行結構設計計算，復核樓板厚度是否需要加強。

2.4氣體滅火系統滅火介質輸送管道材質選擇及連接方式氣體滅火系統滅火介質輸送管道應選擇內、外壁熱浸鍍鋅無縫鋼管及管件，鍍層厚度不宜小于15μm；安裝在腐蝕性較強環境下的輸送管道應選擇無縫不銹鋼管及管件。地鐵工程一般采用內外壁熱浸鍍鋅無縫鋼管及管件。管道的連接方式：當管徑不大于DN80時，采用螺紋連接，螺紋連接時宜采用厭氧膠帶或聚四氟乙烯膠帶做密封材料；當管徑大于DN80時，采用法蘭連接，法蘭連接常采用金屬墊圈密封。

2.5與其他專業的設計接口及要求

2.5.1對土建專業的要求防護區圍護結構及門窗、吊頂的耐火極限應滿足國家規范《氣體滅火系統設計規范》第3.2.5條；防護區圍護結構承受內壓的允許壓強、泄壓口的設置位置及面積均應符合相關規范的要求；防護區的門應向疏散方向開啟并能自行關閉，用于疏散的門在任何情況下都應能從防護區內打開，以免人員被困在防護區內；應有保證人員在30s內疏散完畢的通道及出口；滅火劑噴放前，防護區內除泄壓口外的開口均應能自行關閉，泄壓口上不應設置防火閥等火災時自行關閉的閥件；儲瓶間宜靠近防護區，其平面尺寸、凈高及地面承載能力應能滿足滅火劑儲存裝置的安裝需求；儲瓶間的門應向外開啟，并應直接通往疏散走道，以便于人員疏散。

2.5.2對暖通專業的設計要求所有設置自動氣體滅火系統的電氣設備房間及氣瓶間應設置下排風口，可通過排風管排出室外，滅火后的防護區應能通風換氣，儲瓶間應有良好的通風條件。

2.5.3對FAS專業的設計要求FAS專業向自動氣體滅火系統監測裝置提供24V電源，監控主機電量需求為每個200W，數顯壓力表電量需求為每個2W；防護區應按相關規定設置火災自動報警系統，并選用靈敏度高的火災探測器；FAS系統監測氣體噴放信號、電磁閥啟動動作信號、電磁閥安裝到位反饋信號、選擇閥動作信號及氣滅檢測裝置故障報警信號。

2.5.4與綜合監控專業的接口采用RS485通信傳輸，傳輸信號包括滅火器儲存裝置壓力值、啟動儲存裝置壓力值、報警信號、故障信號，接口位置在氣體滅火系統監測裝置。

2.5.5對動力照明專業的要求防護區的疏散通道及出口、儲瓶間等應設應急照明，并在距地不高于1.0m的位置設置疏散指示標志；應在氣瓶間設置接地端子箱，氣瓶間內瓶組框架滿足接地要求，同時應注意接地端子箱避開氣瓶設備擺放位置。

2.5.6對安防專業的要求氣瓶間屬于具有一定危險性的設備房間，需在氣瓶間設置視頻監控。

2.6系統設計各階段注意事項

2.6.1土建配合階段地鐵車站數量多，土建施工圖配合期間，設計人員將工作重點放在了氣瓶間房間的配合上面，未將各車站的穿板孔洞考慮周全并預留，對后續的施工安裝造成了較大的影響。建議從專業角度出發，統籌設計，做好預留、預埋工作，后續線路以此為戒，在土建施工圖配合階段完成。此外，深圳地鐵從四期工程開始，站臺層臨軌旁的設備隔墻均采用鋼筋混凝土墻體，自動氣體滅火系統的管道穿墻及泄壓口孔洞位置均需提前做好預留、預埋。要做好這項工作，需要與綜合管線專業協調管位、孔位，并應考慮到設備招標后不同廠家產品的差異，對孔洞預埋件進行調整，對國內多家廠家的產品規格加強了解，盡量做到包容化預留。

2.6.2設備招標階段設備招標階段，除了對招標文件技術部分進行完善外，還要認真核查甲供設備招標的開項及數量，重點對氣體滅火系統監測裝置和氣瓶爆裂預警監測裝置進行復核，對無管網七氟丙烷氣體滅火系統的壓力監測系統要有初步的考慮和討論。經過充分的溝通后對招標文件達成一致。四期工程部分線路在初步設計階段和設備招標階段均未考慮對柜式七氟丙烷設置單獨的氣體滅火系統監測系統，設備招標后，在探討柜式系統與FAS專業的接口時，經過幾次會議討論，部分柜式系統仍需要單獨設置氣體滅火系統監測裝置，才能實現對柜式系統的監測。因此，建議在設備招標階段，包容性考慮氣體滅火系統監測裝置的數量。

2.6.3施工圖設計階段施工圖深化設計前，收集前期階段的過程性成果，主要有已經報建通過的消防報建文件、土建配合資料，以及綜合管線、綜合支吊架施工圖資料等，對于深化設計有一定的限制。確定好原則，制定好模板后，后續工作開展就會順暢很多。設計人員出圖前，務必要認真復核成果文件，是否與土建配合及綜合管線成果資料保持一致，尤其注意七氟丙烷氣體滅火系統深化后的系統分配情況，如存在不一致且必須在原資料基礎上做修改時，及時反提資料給相關專業進行調整。另外需要注意，一般情況下，一個氣瓶間內僅設置一套氣體滅火管網系統，當一個氣瓶間設置一套以上系統，且當總防護區數量大于12時，氣體滅火系統監測裝置配置數量應相應增加。

3結論

自動滅火系統在地鐵工程項目中是不可或缺的一個系統，在系統選擇方面建議后期線路在確定自動滅火系統方案時，選擇潔凈氣體或綠色環保的介質。IG541混合氣體滅火系統在深圳地鐵四期工程中才得以應用，要全面掌握這方面的知識還需要不斷地學習、總結經驗，進一步完善設計質量，為今后的線路設計提供思路及借鑒.

作者:戴東瓊 單位:深圳市市政設計研究院有限公司

地鐵工程設計研究2

0引言

地鐵工程建設過程中，常因對客流數量預測高、站間距離過短、站內設計空間偏大等不合理因素，造成了工程造價提高。傳統分散式管理模式，難以實現工程的全生命周期造價管理需求，工程建設不同階段及參建各主體之間難以實現信息交互，組織管理模式相對落后，難以通過合理競爭提升管理效率，風險規避能力較差。針對上述問題，應通過集成式管理模式，形成全生命周期造價的確定及管控策略，在工程早期設計策劃時期綜合收集、分析運營階段回報和投資數據，統籌確定地鐵工程全生命周期造價數額。并根據造價設計計劃嚴格管控地鐵工程施工階段投資，以在根源科學解決地鐵工程造價過高的問題。

1地鐵工程全過程造價管理現狀

地鐵工程建設項目具有施工規模大、實施工期長、建設成本高、技術難度大、參建方多等特點，為此建設時應綜合考慮城市及交通發展，處理好各階段工序施工順序、管線合理布局、資源共享等問題，并合理分配工程設計、施工、運營等方面的資源[1]。地鐵工程造價過高的原因，主要是設計、施工階段未系統考量運營階段投資和收益數據。基于這一原因，在地鐵工程項目中應合理應用全生命周期造價管控理念實施造價控制。在可行性調研和工程設計階段從效益角度，對地鐵線路設計、站內建設規模、施工標準、服務設施情況、裝修標準等完成綜合評測分析。在達到設計功能的基礎上，對項目造價實施科學管控。當前國內地鐵工程項目主要為“四分開”和“一體化”管理方式[2]。“四分開”方式即投資、監管、建設、運營相互獨立，政府負責投資和監管，建設和運營由幾個公司展開競爭。該模式弱化了經營、建設和資源應用之間的內在聯系，未實現管理過程的統一和管理內容的整體性。“一體化”方式的投資主體是政府，其與融資、經營、建設和資源應用由同一公司負責。此方式的弊端是經營、建設管理過程，并未發揮市場的競爭選擇作用，也未對地鐵工程項目全過程形成監管和控制。基于以上分析，應建立創新模式下的地鐵項目全生命周期集成式管理模式，利用市場競爭代替政府委托的模式確定管理團隊，在運營和建設整體管理的前提下，綜合考量、分析、確定地鐵工程全生命周期的造價，并實施有效管控。

2地鐵項目全生命周期造價確定與管控

地鐵工程具有復雜和系統性特征，以往常規的項目管控方式，已難以滿足工程項目全生命周期的造價管控要求。應根據項目實際要求建立一個穩定的地鐵公司管理團隊，以全面提升全生命周期造價管控水平[3]。地鐵項目不同建設管理模式，對全生命周期項目運營、建設目標平衡及工程造價管控的影響如圖1所示。盡管針對當今地鐵建設項目，在工程初期的設計階段，參建方雖會主動考量一些工程全生命周期投資成本的數據，但主要還是站在投資方本身角度，考量工程全生命周期的造價。此種造價確定模式，會與工程的客觀經濟屬性形成背離，影響工程造價確定的客觀性[4]。如今多數地鐵建設項目全生命周期的造價管控，并未真正考量工程運營階段的數據信息。基于客流數量預測高、站間距離過短、站內設計空間偏大等不合理因素，并未真正意義的應用價值管理、施工合理性等手段，完成地鐵工程造價的有效管控。在工程初始的決策時期及設計時期，其影響工程投入成本的概率約占整體造價80%~90%，而施工過程影響工程投入成本的概率僅為整體造價的5%~10%。盡管如此，如今工程造價管控依舊將重點放在施工時期，由此造成項目管控效果不理想[5]。

3地鐵工程全生命周期造價成本確定

地鐵工程建設項目全生命周期造價成本，包含工程設計、施工建設、管理運營涉及的一切成本。在最大化滿足目標使用者和投資者利益的前提下，通過分解訴求，分析確定工程全生命周期總成本。在充分參考利益者需求的前提下，確定工程項目功能要求，建立項目總體功能目標，并逐個對項目設計目標進行分類，然后根據歸類，確定地鐵建設工程全生命周期造價成本。具體造價成本確定流程如圖2所示。

3.1識別地鐵工程利益相關者地鐵工程利益主要體現在工程結束成果交付階段中，并通過專用資產識別利益相關者，實際識別原則如下：利益相關者自身應具備公共項目專用投資屬性，不具備此屬性的個人或團隊應排除在外。利益相關者可承擔工程建設及運營帶來的風險。通常此類風險的程度，應與利益相關者在工程中總投資專用性情況密切關聯，隨著投資專用性程度的提高，其套牢效應越高，即承擔越高的風險，越不容易從工程中退出。利益相關者應同工程建設及運營存在主動或被動的聯系。

3.2建立利益相關者需求分析和協調方案建立工程利益相關者的需求分析，主要采取調查問卷模式完成。針對地鐵工程建設項目，交付成果確立，應基于投資者和使用者需求分析的前提下得到。通過利益相關者識別利益需求，業主或委托組織形成對應的博弈模型，進行協調不同利益需求的關聯性，從而形成協調方案。

3.3形成工程整體需求方案及目標體系地鐵工程建設中，政府機構的利益需求等同于投資者的利益需求，不同需求間存在聯系。使用者與投資者利益需求之間也存在聯系，二者之間形成對應關系，進而建立供給與需求的關聯。投資者利益需求是政府需求的體現，利用一系列相互制衡，可形成最終的需求方案。

3.4確立地鐵建設工程全生命周期造價成本參照工程目標體系及對應數據參數，分析工程中不同構成部分運營階段盈虧情況，集合工程建設階段成本，確立地鐵建設項目全生命周期成本和具體內部成本，通過成本確立形成造價管控工作的科學指導。

4地鐵工程全生命周期造價管控策略

應用全生命周期造價管控理念，依據地鐵工程運營期數據信息，從工程初期對全生命周期造價成本實施合理管控。

4.1科學預測地鐵客流量地鐵客流量數據是工程方案設計、建設施工及管理運營的主要參考依據，客流量預測數據的科學性關乎到后續地鐵工程的項目投資成本、管理運營效果及經濟效益[6]。在項目可行性調研階段，決策分析對地鐵工程項目投資造價的影響程度可達近90%。在工程設計、施工建設期，地鐵系統運載能力、站內整體規模與站內施工成本、機車型號選擇與編排、機車數與實際容量等，都應參照客流量數據形成具體方案。客流量預測數據方案在一定程度上，影響了地鐵工程線路模式及整體投資造價，所以要科學精確的預估地鐵工程客流量，保證站內規模和形式、機車編排、站間距離與實際客流變化需求相符。地鐵管理運營中，若前期客流量預測偏小會直接造車給使用者乘坐擁擠，降低服務功能質量；若前期客流量預測偏大，則會導致客流量不足，直接導致管理費用及維護費用增大，管理運營投資資金回流速度減緩。影響地鐵投資造價環節如圖3所示。

4.2應用性與經濟性要兼顧在工程初期應通過價值管理手段，降低全生命周期實施成本，穩定實現地鐵項目需求功能，刪除非必要功能而降低投資造價，并優化實際功能以提升地鐵工程整體價值，從而獲取最優整體效益[7]。在確定地鐵站內規模和站間距離過程中，通過價值管理手段，綜合分析實際功能與投資造價的聯系，在滿足關鍵利益相關者功能需求基礎上，科學制定地鐵站內規模和站間距離方案，以防設計不科學而引起投資造價的增加。應加強施工可行性手段使用，使施工技術人員參與到初期設計階段方案制定中，保證工程設計階段充分參考到施工可行性和實際需求。將施工同設計相互融合，實現工序流程簡化，減少工程全生命周期投資成本。工程決策和方案設計包含地鐵線路、地下埋深內容確定時，讓施工技術人員將施工經驗充分共享，幫助設計人員和決策者形成優化方案，降低后期設計變更幾率，實現工程造價科學管控。

4.3降低造價具體措施

4.3.1科學選定地鐵車站間距離將地鐵車站之間距離延長，會減少車站建設數，有效減少地鐵工程整體造價。但這樣會使得乘客到達車站距離增加，降低服務滿意度；而延長車站間距離，車站數增加，勢必會提高工程造價。為此地鐵工程設計應依據當地實際，在滿足使用功能及服務需求的基礎上，科學設計站間長度。

4.3.2優化設計地鐵工程埋深工程設計時，地鐵埋深的確定相對復雜，涉及因素較多。基于地鐵隧道挖掘形變不對地表產生影響，在滿足洞室安全穩定的前提下，應充分考慮運營和建設施工投資，即在保證隧洞安全、質量及施工可行性等因素的基礎上，應減少隧洞埋深高度，盡可能實現隧洞貫穿同一土質層。

4.3.3科學設計鐵車站間站內空間上海地鐵靜安寺站內長263m，北京西單站內長260m，華盛頓某地鐵站長度為186m，比較而言，國內地鐵站內平面距離普遍偏長。為了有效降低工程投資造價，應在保證實用性的基礎上有效減少站內面積，減少雙層站廳設置，降低站內設備和運營房間。5結語地鐵因其工程投資量大、實施周期長、施工工序復雜等因素，使得工程造價管控難度大，所以應按地鐵工程項目全生命周期分階段、持續性實施投資造價管控，保證工程造價趨于合理。本文通過針對地鐵工程項目建設全過程造價管理現狀分析，闡述地鐵項目全生命周期造價確定和管控問題，提出工程項目全生命周期造價成本確定方式，形成地鐵工程建設項目全生命周期造價管控策略，可為相關地鐵工程工程造價的降低提供參考。

作者:郭宇 單位:中鐵十九局集團有限公司

地鐵工程設計研究3

1引言

隧道施工現場的地質條件錯綜復雜，加之安全文明施工和高效率施工要求的逐步提高，單一掘進模式在隧道工程中可行性不足的局限性逐步顯現。TBM隧道掘進機是隧道工程中的重要設備，用主機皮帶機出渣，但若施工期間存在局部富水的特殊條件，易由于防控不當而誘發噴涌、噴砂等事故。相比敞開式的TBM隧道掘進機，土壓盾構屬于封閉形式，出渣由螺旋輸送機完成，但現場存在全斷面硬巖地層時，該模式的適用性不足，掘進效率偏低。可見，兩種方式均有各自的應用優劣勢，為適應不同地層條件，可考慮雙模式盾構的方案。

2多模式盾構概述

縱觀現階段的隧道盾構施工技術，常見的有土壓平衡盾構、硬巖掘進機（TBM）和泥水平衡盾構3類，各自對地層的適用范圍有所不同。隧道掘進期間所遇地層條件普遍復雜，僅采用單一設備可能由于設備在某些地層的適應性不強而出現質量問題乃至安全問題。為了適應復雜多變的地質條件，可以考慮雙模式乃至多模式盾構的方案，集多項盾構方式的優勢于一體，有效盾構掘進。多模式盾構是一項優質的工程資源整合方案，將土壓和泥水平衡盾構的功能部件集為一體，共同布置在單臺盾構上，其集成了兩種乃至更多的盾構模式，可以根據現場地質條件靈活切換，以安全盾構為基本前提，實現高效率和高效益的盾構目標[1-2]。

3雙模式土壓/TBM與單護盾TBM的多角度對比分析

1）適應性的對比分析。單護盾TBM在全斷面硬巖地層中具有可行性，雙模式土壓/TBM在敞開模式下運行時，出渣采取和單護盾TBM相同的方法；若現場為軟土地層，在雙模式的方案中采用土壓模式時，可適應軟土地層，相比之下單護盾的盾構效果較差。2）掘進效率的對比分析。從刀盤轉速來看，雙模式土壓/TBM略低于單護盾TBM，若現場為硬巖地層，前者的掘進效率較低，但相比于單一模式的土壓或TBM盾構，仍具有較高的掘進效率，通常可提升1.2～1.5倍。3）成本的對比分析。從施工成本的角度來看，兩者均采用敞開模式，成本投入基本一致。進一步考慮設備成本，相比雙模式土壓/TBM的設備成本，單護盾TBM約為該值的1.5倍，因此，認為雙模式土壓/TBM的成本控制效果更佳。

4項目概況

廣州地鐵軌道交通某區間全長約2229.3m，盾構掘進采用的是2臺土壓平衡/TBM雙模盾構。盾構從始發站始發，從接收井吊出。盾構首先采取TBM模式，以便適應微風化混合花崗巖地質條件，在該處掘進285m；隨后調整為土壓平衡模式，于強風化混合花崗巖中掘進400.6m；再調整為TBM模式，在微風化混合花崗巖中掘進1543.7m，到達接收井。整個區間的地質條件復雜，硬巖和軟巖的地層分界面明顯，在采取雙模式的盾構方案后，可根據現場地質條件及時調整盾構方法，在硬巖層和軟巖層快速切換盾構模式，既保證盾構安全，又提高盾構效率，在指定工期內保質保量完成盾構作業。5模式轉換位置的選擇TBM模式轉土壓平衡模式有其特定的條件，需要考慮如下幾項位置選型原則：一是盾構所處位置在全斷面硬巖中，刀盤前方有10m長全斷面硬巖、上方有3m厚硬巖；二是地面無重要建（構）物或管線；三是掌子面無滲漏水。根據前述提及的條件，在施工中加強現場勘察，全面分析，在確認條件適宜時方可轉換盾構模式。其中，區間右線279～281m隧道拱頂埋深達35.215m，全斷面微風化混合花崗巖可作為轉換位置。1）模式轉換位置的掌子面前方為15m長的全斷面硬巖，刀盤上方為8m厚的硬巖，該處詳勘點埋深為26.9m處為微風化混合花崗巖。2）在279～281m周邊補勘點埋深27.0m以下為微風化花崗巖，此項補勘資料與詳勘內容保持一致。3）加強對地面的觀察，發現在279～281m處地面周邊并未建設重要的建（構）筑物，且影響范圍內未分布管線。4）隨著盾構掘進的持續進行，達到279m時安排進艙檢查，以便更加準確地判斷現場作業條件。結果發現，掌子面為全斷面硬巖，倉內底部有少量積水。經綜合分析，認為右線279m處具備盾構模式轉換的條件，因此，在該處安排模式轉換。
6模式轉換的流程及具體技術

6.1模式轉換流程TBM模式轉土壓平衡模式以階段性的方式完成：第一階段：拆除TBM專用設施，包含刀盤刮渣板、格柵板、主機皮帶機等。第二階段：安裝土壓平衡模式的配套專用設施，包含螺旋輸送機、中心回轉接頭等。第三階段：調試、檢驗土壓平衡模式的運行狀態，以便在該模式下有效掘進。

6.2準備工作1）設備的配套。模式轉換前，根據盾構模式要求做好設備的準備工作，將各項設備配置到位，建立良好的硬件基礎，以便高效掘進。模式轉換涉及的關鍵設備及其數量關系如見表1。2）系統的全方位檢查。檢查冷卻水系統、泡沫系統、膨潤土系統，判斷是否可正常運行；檢查遞進分配閥，判斷其是否可正常使用，并檢查伸縮手動潤滑點；檢查各土壓傳感器，要求其正常運行且有足夠的精度；檢查螺旋機前閘門系統，要求其正常運行；檢查是否存在主機供電問題、后退管線斷開問題，若有則予以處理，并判斷現場是否有必要進行管線延伸。3）現場準備。盾構TBM向土壓平衡模式轉換前，做好如下幾項準備工作，以便轉換順利進行：（1）最后一環推進后拼裝下半環，回收正上方油缸；（2）完成對頂部盾尾外10環位置螺栓的更換作業；（3）開倉門，清理土艙和中前盾殘留渣土；（4）分解中心回轉體；（5）拆除螺旋輸送機蓋板；（6）停機前盾尾注膨潤土，適量補充注漿以便建立穩定的封閉環，用此結構阻隔地下水，以免其進入土艙內。

6.3模式轉換的第一階段拆除后配套皮帶機尾部總成，將拆除后的各類構件用管片運輸車裝載、運出；拆除主機皮帶機上的除塵風管，適當向后移動主機皮帶機，完成該裝置前段和后段的拆除作業，用管片運輸車將拆除后的管片運出，避免堆放在現場；主機皮帶機軌道也需拆除。分離溜渣結構與刀盤主體結構（此項操作在土艙內完成），分解溜渣結構，在經過“化整為零”的處理后，將分解產生的小構件有序移出土艙；拆除溜渣槽，用螺機筒運出。經前述流程后，拆除溜渣槽和刮渣板，安排盾體被動攪拌棒的安裝作業，再連接管路，保證管路的完整性和嚴密性；割除螺旋輸送機口的格柵板，此階段產生的構件統一由螺機筒運出；詳細檢查螺旋機前閘門的安裝情況，要求其位置準確、動作順暢。

6.4模式轉換的第二階段1）刮渣板被割除后，將設置在配套臺車與主機間的設施斷開，即兩者間的管路、結構件均要被斷開，在此基礎上進一步斷開管路。此環節的基本流程為：（1）斷開設置在拼裝機與后配套間的電纜和管線；（2）準備好設備橋移動工裝，以焊接的方法將其設置到位；（3）聯合應用2輛電瓶車，在兩者的協同下帶動后配套前移約15m；（4）組織設備橋的焊接作業，并將工裝安裝至指定位置固定，使其精準到位且維持穩定。2）刀盤中心后部的液壓回轉接頭、管路等設施均要被拆除，然后在刀盤背部的管路塊油路口焊接堵頭，以有效封堵油路口，在大回轉接頭尾部的位置將小回轉接頭安裝到位。3）安裝中心回轉接頭，質量約1100kg。驅動中心連接法蘭和變接法蘭均被運送至洞內后，用螺栓連接；準備D30×120mm的圓柱銷（8個）和M30×110mm的內六角螺釘（48個），通過兩類零件的應用連接法蘭和驅動盤。4）扭腿兩側的管路上配套了堵頭和保護塊，為順利實現模式轉換，將兩者拆除；全面檢查管路接口，判斷是否有受損的異常狀況，連接刀盤管路后做保壓試驗，及時發現管路泄漏問題；待保壓試驗結果合格后，在扭腿兩側管路塊處安裝原保護塊螺栓，以便封堵螺紋孔，使該處有嚴密性。安裝作業規范進行，加強對刀盤管路的防護，并用螺栓將該管路安裝至主驅動隔板上。考慮到安裝的緊密性要求，為螺栓涂適量的螺紋緊固膠，打緊螺栓，使其穩定。刀盤管路保護采取的是“周邊4塊+中間1塊”的組合方案，單塊重量為150kg，共計5塊。5）安裝拉桿，以焊接的方法在拼裝機上穩定設置門字架；準備后續盾構掘進所需的螺旋輸送機，用管片運輸車運送至洞內。從現場作業情況來看，現場空間有限，螺旋輸送機質量達到32t，在此條件下安裝工裝屬于高風險作業，對安全防控水平提出較高的要求。原計劃采取固定吊點吊裝螺栓輸送機的方法，但礙于現場作業條件的特殊性，螺機前移難度較大，完成安裝所需耗費的時間達到4d。針對此問題，除了在人倉底部、盾尾上部、拼裝機門字架處設置吊點外，在平板車上焊接門字架，增加1處吊點，在該優化方式下，突破現場條件對螺旋輸送機安裝的制約作用，安裝耗時僅為1d，效率明顯提高。6）螺機安裝后，將螺機工裝拆除。

6.5模式轉換的第三階段前移后配套臺車，待其準確就位后，完成主機與5#臺車及6#臺車管線、設備橋管線的連接，具體連接對象包含注漿管、泡沫管、油脂管路、流體管路、膨潤土管、液壓及電氣管路，要求各處連接均準確，連接部位均嚴密。經過管線連接作業后，進入空載調試環節，此階段的重點調試系統包含配電系統、潤滑系統、冷卻系統、注漿系統、液壓系統、控制系統，要求各系統均可穩定運行。此外，校正各儀表，保證各儀表具有足夠的精度。待各項空載調試工作均結束后，安排盾構的負載調試。全方位檢查管線及密封設備的負載能力，準確判斷各部分的實際工作狀態，對不足之處做出調整，確保盾構各工作系統及其配套的輔助系統均可正常運行，以便后續盾構掘進順利進行。

7結語

在盾構地質條件錯綜復雜的工程環境中，單一的盾構方式缺乏足夠的適應性，易由于現場地質條件的特殊性而難以順利盾構，此時土壓/TBM雙模式盾構成為重要的解決方案，集多項盾構模式的優勢于一體，根據現場地質條件靈活調整盾構模式，有效盾構。本文分析了提出常見的幾種盾構模式，并重點研究土壓/TBM雙模式盾構轉換刀盤的施工技術，提出在模式轉換前需做好的準備工作和正式轉換時的操作要點，希望對類似工程有參考價值。

【參考文獻】

[1]陳勇，馬勤義.敞開式-土壓式雙模式TBM模式轉換分析[J].重慶建筑，2017（12）：34-36.

[2]葉蕾，袁文征，卓興建.單護盾-土壓平衡雙模式TBM設計及模式轉換分析[J].建筑機械化，2013（12）：63-66.

作者:胡向陽 楊亞培 劉記 李文奇 吳川 單位:中鐵隧道集團三處有限公司