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摘要：城市地铁暗挖施工发展30多年来，仍然主要依靠大量人力施工，安全性差、效率低、施工作业环境恶劣，劳动力不足。国家安全监管总局召开“机械化换人、自动化减人”科技强安专项行动，在北京市重大办的牵头指导及市科委、市住建委的支持下，北京城市快轨建设管理有限公司成立科研项目组，联合徐工集团等4家单位研制代替人力进行暗挖初期支护施工的暗挖台车，2016年3月用于我七局承建的北京地铁16号线26标宛平城站～终点区间暗挖初期支护施工。
关键词：地铁隧道；浅埋暗挖；暗挖台车施工；大漂卵石地层
一、工程概况
北京地铁16号线26标区间采用初支联拱二衬独立式暗挖结构，标准段结构开挖跨度11.9米，开挖高度6.6米，覆土厚度11.2-12.5米，采用类似CRD法施工。左线采用人工开挖。右线采用机械化施工。
二、暗挖台车现场使用情况
我单位为TWZ260型暗挖台车的首家使用者，为了使TWZ260型暗挖台车的实用性、安全性有进一步的提高，更大程度的利用台车性能。施工开始就对台车的各个功能和结构进行深入了解，在使用过程中对存在的问题反复验证，定期和作业工人交流，听取作业人员现场使用感受，技术人员蹲点施工现场记录关键开挖支护参数，对异常情况及时记录反馈。通过反复论证最终明确形成可行性意见。联系暗挖台车设计、制造厂家对台车在施工过程中出现的问题进行完善，厂家利用现场使用数据对台车进行了优化设计及制造。初步实现了机械化换人，并为进一步自动化减人提供了现场依据。
三、暗挖台车存在问题及结构性能优化
原设计方案是上台阶土方开挖用右臂铣刨头来工作，且设计方案是在洞高6米的条件下工作，16号线26标隧道设计高度为6.6米，在现场应用中都是由左臂来完成，右臂铣刨头不满足施工要求。
若采用左臂挖上台阶土、下台阶长度需控制在4.3米以内，工作时先进行下台阶挖掘，使台车与掌子面距离保证在3.5米以内时才可以满足开挖距离，已经接近最短留置安全距离。
在使用中显露出一些关键部位设计不够完善造成的使用不便，尤其对使用效率造成了一定影响，且故障率比较高等问题；综合数据显示对台车继续优化具有迫切的必要性。
优化提升方案：
1、铲斗有三种形式，根据用途分别具有相应的使用优势，2型铲斗具有更高的使用频率，尤其是土方的挖掘和倒运方面具有斗容量大，效率高等特点。其他铲斗具有更好的修边效果，主要体现在仰拱开挖，而仰拱的开挖只占到开挖量的10%以内，需要精修部分不到5%，其中2型铲斗基本可以完成全部工作，而1、3型铲斗在挖土出土效率不足2型铲斗的45%。反复更换铲斗反而会影响开挖效率，综合数据显示，全程使用2型铲斗既能满足开挖要求，又能快速完成开挖。卵石地层配置2型铲斗即可，取消其它铲斗减少附件配量，为台车小型化减重。
2、右臂打导管或左臂开槽时光线不足且存在盲区问题，方案是在前臂上增加两个聚光照明灯，右臂建议在台车使用时根据现场的工作情况进行增加。
在掌子面施工中对作业面周边环境扰动大，空气混浊，视线差，又因场地限制等原因，不能第一时间将洞内照明设备布置在开挖面，导致开挖时掌子面照明不足，容易造成超挖和欠挖的现象。在前臂上设置照明设备在开挖过程中更具有指向性，且和操作手具有一定视角差，灯光在掌子面上形成阴影更具立体感。有利于操作手判定开挖深度与掌子面结构状态。
经过现场改进，前臂加设聚光灯后使用效果非常好，但LED灯为单色冷光，色彩还原率达不到80%，建议设置为双色温LED灯珠，且色温控制在5500k，减少操作人员的眼疲劳。
3、右臂快换结构原为挂钩+穿销结构，销轴油缸为左右方向布置，使用过程中效率较低。
挂钩+穿销结构模式在使用过程缺少便捷性，需要人工参与，经过调研采用双挂钩结构可以更加快速的进行构件连接，减少人工参与度。
在北京地铁19号线使用本改进后，大大提高了工作效率。
4、左臂大臂左右方向调节液压容易损坏
由于大臂连接销有一定缝隙，在前臂水平旋转一定角度后，和大臂形成夹角挖掘围岩时，连接处此时除了受弯矩还增加了一个扭矩力，扭矩力通过连接处传递到方向控制油缸上，而油缸连接处没有设置垂直方向可运动连接支座。因此多次造成前臂水平方向油缸断裂损毁。解决措施如下：
（1）、增加大臂和前臂连接处刚度用以抵消扭矩变形，
（2）、增加连接处插销加工精度，减少缝隙，降低自由变形。
（3）、增加油缸强度，设置竖向位移支座。
后期改进款对水平旋转油缸设置了竖向位移支座，具反馈已经很好解决了油缸易断裂的问题。
四、小结
目前使用的机械设备为试验设备，尚存在一定不足。主要有以下几点：
1、按键较多，操作复杂，易出现错误操作或反向操作，对工作效率有影响。
2、机械臂动作灵敏，小导管打设时不易对位。
3、机械体积偏大，造价偏高，同时使用过程中耗电量较大。
总结：
地铁暗挖初期支护施工中机械代替人力已迈出第一步，取得了一些成果，但还没有形成系统、大规模的应用，还需不断地完善优化总结。将来一旦大规模应用将产生巨大的经济效益和社会效益。它不但减少工力投入，大幅降低人工成本；提高施工效率，缩短工期，降低企业管理费，且能一定程度上解决当下暗挖施工工力紧缺危机，促进地铁建设和地下空间开发的机械化变革。
参考文献：
[1] 中华人民共和国国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021——94）.中国建筑工業出版社.1994年8月
[2] 洪鹏，赵胜，安三虔 .双臂暗挖台车在土质地铁隧道施工适用性探讨《隧道建设（中英文）》， 2018（4）
关键词：地铁隧道；浅埋暗挖；暗挖台车施工；大漂卵石地层
一、工程概况
北京地铁16号线26标区间采用初支联拱二衬独立式暗挖结构，标准段结构开挖跨度11.9米，开挖高度6.6米，覆土厚度11.2-12.5米，采用类似CRD法施工。左线采用人工开挖。右线采用机械化施工。
二、暗挖台车现场使用情况
我单位为TWZ260型暗挖台车的首家使用者，为了使TWZ260型暗挖台车的实用性、安全性有进一步的提高，更大程度的利用台车性能。施工开始就对台车的各个功能和结构进行深入了解，在使用过程中对存在的问题反复验证，定期和作业工人交流，听取作业人员现场使用感受，技术人员蹲点施工现场记录关键开挖支护参数，对异常情况及时记录反馈。通过反复论证最终明确形成可行性意见。联系暗挖台车设计、制造厂家对台车在施工过程中出现的问题进行完善，厂家利用现场使用数据对台车进行了优化设计及制造。初步实现了机械化换人，并为进一步自动化减人提供了现场依据。
三、暗挖台车存在问题及结构性能优化
原设计方案是上台阶土方开挖用右臂铣刨头来工作，且设计方案是在洞高6米的条件下工作，16号线26标隧道设计高度为6.6米，在现场应用中都是由左臂来完成，右臂铣刨头不满足施工要求。
若采用左臂挖上台阶土、下台阶长度需控制在4.3米以内，工作时先进行下台阶挖掘，使台车与掌子面距离保证在3.5米以内时才可以满足开挖距离，已经接近最短留置安全距离。
在使用中显露出一些关键部位设计不够完善造成的使用不便，尤其对使用效率造成了一定影响，且故障率比较高等问题；综合数据显示对台车继续优化具有迫切的必要性。
优化提升方案：
1、铲斗有三种形式，根据用途分别具有相应的使用优势，2型铲斗具有更高的使用频率，尤其是土方的挖掘和倒运方面具有斗容量大，效率高等特点。其他铲斗具有更好的修边效果，主要体现在仰拱开挖，而仰拱的开挖只占到开挖量的10%以内，需要精修部分不到5%，其中2型铲斗基本可以完成全部工作，而1、3型铲斗在挖土出土效率不足2型铲斗的45%。反复更换铲斗反而会影响开挖效率，综合数据显示，全程使用2型铲斗既能满足开挖要求，又能快速完成开挖。卵石地层配置2型铲斗即可，取消其它铲斗减少附件配量，为台车小型化减重。
2、右臂打导管或左臂开槽时光线不足且存在盲区问题，方案是在前臂上增加两个聚光照明灯，右臂建议在台车使用时根据现场的工作情况进行增加。
在掌子面施工中对作业面周边环境扰动大，空气混浊，视线差，又因场地限制等原因，不能第一时间将洞内照明设备布置在开挖面，导致开挖时掌子面照明不足，容易造成超挖和欠挖的现象。在前臂上设置照明设备在开挖过程中更具有指向性，且和操作手具有一定视角差，灯光在掌子面上形成阴影更具立体感。有利于操作手判定开挖深度与掌子面结构状态。
经过现场改进，前臂加设聚光灯后使用效果非常好，但LED灯为单色冷光，色彩还原率达不到80%，建议设置为双色温LED灯珠，且色温控制在5500k，减少操作人员的眼疲劳。
3、右臂快换结构原为挂钩+穿销结构，销轴油缸为左右方向布置，使用过程中效率较低。
挂钩+穿销结构模式在使用过程缺少便捷性，需要人工参与，经过调研采用双挂钩结构可以更加快速的进行构件连接，减少人工参与度。
在北京地铁19号线使用本改进后，大大提高了工作效率。
4、左臂大臂左右方向调节液压容易损坏
由于大臂连接销有一定缝隙，在前臂水平旋转一定角度后，和大臂形成夹角挖掘围岩时，连接处此时除了受弯矩还增加了一个扭矩力，扭矩力通过连接处传递到方向控制油缸上，而油缸连接处没有设置垂直方向可运动连接支座。因此多次造成前臂水平方向油缸断裂损毁。解决措施如下：
（1）、增加大臂和前臂连接处刚度用以抵消扭矩变形，
（2）、增加连接处插销加工精度，减少缝隙，降低自由变形。
（3）、增加油缸强度，设置竖向位移支座。
后期改进款对水平旋转油缸设置了竖向位移支座，具反馈已经很好解决了油缸易断裂的问题。
四、小结
目前使用的机械设备为试验设备，尚存在一定不足。主要有以下几点：
1、按键较多，操作复杂，易出现错误操作或反向操作，对工作效率有影响。
2、机械臂动作灵敏，小导管打设时不易对位。
3、机械体积偏大，造价偏高，同时使用过程中耗电量较大。
总结：
地铁暗挖初期支护施工中机械代替人力已迈出第一步，取得了一些成果，但还没有形成系统、大规模的应用，还需不断地完善优化总结。将来一旦大规模应用将产生巨大的经济效益和社会效益。它不但减少工力投入，大幅降低人工成本；提高施工效率，缩短工期，降低企业管理费，且能一定程度上解决当下暗挖施工工力紧缺危机，促进地铁建设和地下空间开发的机械化变革。
参考文献：
[1] 中华人民共和国国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021——94）.中国建筑工業出版社.1994年8月
[2] 洪鹏，赵胜，安三虔 .双臂暗挖台车在土质地铁隧道施工适用性探讨《隧道建设（中英文）》， 2018（4）