盾構過站和調(diào)頭工藝工法.doc

盾構過站和調(diào)頭工藝工法1 前言1.1工藝工法概況區(qū)間隧道采用盾構法施工時，由于接收端車站已經(jīng)封閉，無法在隧道貫通后進行吊出，而是采用盾構機整機頂推和滑移方式通過車站站臺層的方式（或在端頭井內(nèi)調(diào)頭施工相鄰盾構隧道），進入車站另一端的始發(fā)井，直接進行下條隧道的施工。盾構過站是指由于接收端車站由于需提前封閉，接收端車站不具備吊出和吊入的條件，在站臺板層盾構通過的一種施工方法，主要分為盾構主機過站，后配套系統(tǒng)整體過站兩部分，過站完成后進行組裝。盾構調(diào)頭是指由于接收端車站由于需提前封閉，又必須完成相鄰隧道的施工，在端頭井內(nèi)完成調(diào)頭，主要分為盾構主機調(diào)頭，后配套臺車每節(jié)調(diào)頭，全部完成后再進行組裝。1.2工藝原理結(jié)合各項目的實際工程概況，車站結(jié)構形式與盾構機的位置關系，在盾構過站前，對車站底板進行處理，鋪設鋼軌并加固。盾構接收并平移到位后，及時展開盾構過站，同步進行盾尾刷的更換和同步注漿系統(tǒng)的清理。盾構主機過完站并平移就位，對后配套系統(tǒng)，直接采用電瓶車拖動，通過車站后與盾構主機連接。然后展開盾構始發(fā)的相關工作。盾構調(diào)頭要考慮盾構機主機和后配套尺寸，結(jié)合調(diào)頭施工場地的設計圖和空間測量結(jié)果，預先作好調(diào)頭模擬工作，確定各種限界尺寸（并考慮作業(yè)空間和施工誤差），根據(jù)模擬結(jié)果確定調(diào)頭步驟和調(diào)頭方案。2 工藝工法特點2.1采用盾構主機整體平移或調(diào)頭，不拆機，施工速度快。2.2過站或調(diào)頭過程中可完成對盾構機的維修和保養(yǎng)，節(jié)省時間。2.3過站或調(diào)頭均在地下完成，對地面及周邊環(huán)境影響小。2.4盾構接收前，整體考慮盾構過站（或調(diào)頭）所需要的空間，合理考慮盾構接收時的托架安裝。同時根據(jù)車站結(jié)構形式，對盾構主機進行平移、推進、平移，直接在始發(fā)井內(nèi)就位。2.5采用了簡潔、方便的鋼軌過站方式完成施工，對設備的影響小。2.6僅將盾構主機與后配套設備斷開，實現(xiàn)盾構的整體過站（或調(diào)頭）。2.7盾構主機過站（或調(diào)頭）過程中，根據(jù)進度安排，對盾尾刷進行更換，同時對同步注漿系統(tǒng)進行清洗。2.8盾構過完站（或調(diào)頭）后直接在始發(fā)井內(nèi)就位，將主機和后配套連接后，就具備盾構始發(fā)的條件，這樣大大縮短了工期，加快了施工進度。3 適用范圍本工法適用于在城市繁華地段，施工場地狹小，不具備盾構吊裝的工程，對雖具備條件，但工期不允許等類似情況下有一定的參考價值。4主要技術標準盾構法隧道施工與驗收規(guī)范（GB50446）。地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范（GB50299）。5施工方法盾構過站一般采用千斤頂頂推法盾體整體平移和電瓶車拉動后續(xù)臺車過站的方法。盾構調(diào)頭一般采用千斤頂頂推法盾體整體旋轉(zhuǎn)，待盾構主機旋轉(zhuǎn)到位后，再將后配套臺車逐節(jié)旋轉(zhuǎn)、平移后連接的方法。6工藝流程及操作要點6.1施工工藝流程盾構過站施工工藝流程見圖1。圖1 盾構機過站施工工藝流程圖盾構調(diào)頭施工工藝流程見圖2。 圖2 盾構機調(diào)頭施工工法流程圖6.2操作要點6.2.1盾構過站1盾構到達前準備1)車站底板的布置盾構機到達車站前，要對車站底板進行整理。要對底板、中板上影響盾構過站的預留鋼筋進行壓彎處理，保證盾構機過站凈空；要對底板上不平整的地面進行整平處理。車站底板平整后，在車站標準段底板上鋪設鋼軌，軌距3m。2)牽引工具布置為便于盾體及托架的順利移動，兩種方案可供選擇：在車站另外一端頭安設2臺拉力為5噸的卷揚機，在盾構機過站時作為牽引力；在鋼軌上設置提供反力裝置，用液壓千斤頂，從托架尾部（盾構主機與托架連接為一體）推動。3)接收托架及平臺安裝在接收井里搭設接收平臺。平臺由20#型鋼和16mm厚鋼板搭設而成，平臺上部鋼板相互焊接，表面焊縫要打磨光滑，并在表面涂上黃油。在接收架下面焊接一塊厚度為16mm的鋼板，焊縫間距150mm，每一處焊縫長度150mm，始發(fā)架每一側(cè)保證雙面焊接。圖3 車站接收端端頭斷面情況為保證始發(fā)架能夠順利爬上車站底板上的鋼軌，托架安裝時，要根據(jù)現(xiàn)場實際情況，稍微帶坡度(25%)，剛好使托架前端比鋼軌面高23mm。為完成盾構平移，托架需在鋼板上滑移，在鋼板上安裝推進支座，同時準備兩個推進油缸。將始發(fā)架固定在鋼板上并對始發(fā)托架進行加固，便于盾構機的接收。2盾構機到達后準備1)用型鋼支撐連接橋架，拆開盾體與后配套連接的水管、氣管、液壓管等。2)在盾尾內(nèi)部焊接支撐型鋼，防止盾尾變形。3)清潔盾體、刀盤，清空密封土倉泥土。4)固定盾體和始發(fā)架。用鋼絲繩將盾構機盾體與始發(fā)架分別在前、中、后固定拉緊，同時在盾殼與始發(fā)架接觸的不同位置再點焊固定，以確保盾構機盾體與始發(fā)架不發(fā)生相對移動。5)在盾體刀盤、前盾、中盾、盾尾連接處用鋼板焊接在一起，防止在盾構過站時盾體各部位相對移動。6)在盾體上用H型鋼焊4個牛腿，便于盾體的頂升和千斤頂推動盾體滑動。7)清除始發(fā)架加固材料。將盾構機接收時的加固材料清除，并對以前的焊縫的焊渣進行打磨處理，使始發(fā)架能夠在鋼板上移動。8)將盾體與始發(fā)架一起用兩臺千斤頂（推力為100t）向前移動到盾構機操作平臺脫出管片，使盾體脫離后配套設備，便于盾構機的橫移。3盾構機主機過站盾構機主機過站，主要包括在到達端頭的橫移，主機的前移和在始發(fā)端頭井內(nèi)的橫移三部分。1)盾構機橫移根據(jù)車站底板布置情況，在盾構機前移前要將盾構機盾體平移。將推進油缸安置在盾構機上焊接的牛腿上，使油缸撐靴頂緊車站側(cè)墻，然后同時開動推進油缸，推動盾構機平移。盾構機的橫移距離通常為1.5m。圖4 車站接收端端頭斷面情況2)盾構機前移將推進油缸放在盾構機上的牛腿上，啟動油缸，將盾構機和始發(fā)架與接受平臺的鋼板分離，將鋼軌置入其中，然后收縮油缸，讓盾構機托架落在鋼軌上。鋼軌安置位置見下圖： 圖5 車站接收托架及鋪鋼板斷面情況用液壓千斤頂推動托架，使托架與盾體向前移動，移動的過程中要定時檢查盾構機的姿態(tài)，并及時進行糾正。3)盾構機橫移及始發(fā)就位在盾體前進的同時，將到達端頭的平臺轉(zhuǎn)移到始發(fā)端頭作為始發(fā)平臺，在盾體到達端頭前確保始發(fā)托架的位置準確的定位在鋼板上，并做上標記；在始發(fā)平臺的鋼板上涂上黃油。當盾體前進到始發(fā)端頭，托架全部上到始發(fā)平臺上后，進行盾體的橫移工作。將盾體頂升到托架離開鋼軌，取走鋼軌，收縮油缸使盾體落在始發(fā)平臺的鋼板上；利用液壓油缸推動盾體在始發(fā)平臺的鋼板上橫移1.5m，然后再向前滑動，滑動到托架距側(cè)墻0.6m位置時，用油缸逐個調(diào)整使托架準確定位。最后對始發(fā)托架進行加固，為始發(fā)做準備。4后續(xù)臺車過站1)后配套臺車過站準備在盾體過站的同時，要進行車站內(nèi)臺車和電瓶車軌道的鋪設，軌枕和道床均采用20#H型鋼進行鋪設。由于電瓶車和后配套臺車在洞門處軌道和車站底板之間存在較大高差，需要順坡，軌道縱坡定為20，軌道的鋪設見附圖3。2)臺車前進軌道鋪設完成后要進行后配套設備的過站，在1號臺車上用H型鋼焊一橫梁，利用電瓶車直接推動整個后配套系統(tǒng)進行前移。3)盾體與后配套系統(tǒng)的連接后配套設備到達西端頭后，要將后配套設備與定位好的盾體進行連接，連接水管、電路、氣管和液壓管路等。5盾構機的檢修利用盾構機過站期間進行盾構機檢修，為下一個區(qū)間的掘進做準備。維修內(nèi)容視盾構機檢查的情況確定，包括刀具更換（要根據(jù)刀具磨損狀況和下一區(qū)間掘進的地層情況確定）、刀盤和螺旋輸送器的磨損修復、盾尾密封刷的更換、密封件的更換、泡沫管路和注漿管路的疏通、測量系統(tǒng)的維護保養(yǎng)和鑒定等等。6.2.2 盾構調(diào)頭1施工步驟盾構調(diào)頭施工步驟見圖6。 第一步 接收平臺安裝 第二步 盾構機接收 第三步 頂轉(zhuǎn)盾構機 第四步 盾構機橫向 第五步 盾構機橫移后頂進 第六步 頂轉(zhuǎn)盾構機 第七步 頂轉(zhuǎn)盾構機 第八步 頂轉(zhuǎn)盾構機第九步 盾構機始發(fā)就位圖6 調(diào)頭步驟示意圖（臺車調(diào)頭參見主機）2盾構接收1)接收準備工作對調(diào)頭場地的實際空間尺寸進行準確測量，特別是調(diào)頭的關鍵和卡口位置，避免因為施工誤差對調(diào)頭的最終結(jié)果產(chǎn)生不利影響。根據(jù)盾構機主機和后配套尺寸，結(jié)合調(diào)頭施工場地的設計圖和空間測量結(jié)果，在計算機上預先用CAD作好調(diào)頭模擬工作，確定各種限界尺寸（并考慮作業(yè)空間和施工誤差），根據(jù)模擬結(jié)果確定調(diào)頭步驟和調(diào)頭方案。調(diào)頭斷面基面及鋼板平整度要求：精確復測調(diào)頭工作井底板面的平整度；砂漿強度保證10Mpa，砂漿表面平整度10mm/m2；鋼板之間焊接牢固焊縫打磨平整，四周固定牢靠，避免盾構機調(diào)頭時鋼板發(fā)生移動。設計好盾構調(diào)頭位置處用于托架固定、盾構機平移、盾構機調(diào)頭及始發(fā)的預埋件，并兼顧托架、負環(huán)、反力架等重型結(jié)構的安裝和拆除。調(diào)頭場地鋼板的鋪設。為保證盾構機調(diào)頭橫移時有足夠的支撐面，在盾構進洞前，預先在接收井井底滿鋪70mm厚的粗砂，砂墊層必須用平板振蕩密實，避免鋼板受壓產(chǎn)生凹陷，增大盾構拖移阻力。夯實平整后在砂墊層上滿鋪20mm厚的鋼板，鋼板和鋼板間定位焊接（段焊）成一體，并使用小型砂輪機進行打磨，保證鋼板的平整。在鋼板上放出盾構機旋轉(zhuǎn)和平移過程的點，標識出已模擬的盾構機調(diào)頭過程的托架軌跡和趨勢，并標示出調(diào)頭的各種限界。安裝相鄰盾構線始發(fā)洞門處橡膠簾布和扇型壓板，并檢查。岔道鋪設及車架調(diào)頭。根據(jù)接收井實際情況，若不滿足隧道施工的管片及出土運輸?shù)囊螅蓮囊沿炌ǖ乃淼纴磉M行，在出土井內(nèi)搭設鋼平臺。預埋件的設計與安裝。盾構機在工作井內(nèi)調(diào)頭，預埋件的設計對于后期調(diào)頭施工操作簡易優(yōu)化很關鍵，托架的固定、盾構機初始平移、盾構機調(diào)頭過程及盾構機始發(fā)位置均需設置預埋件，托架、負環(huán)等重型結(jié)構的安裝和拆除，也需要一定的預埋件，事先設計與安裝好預埋件，有利于盾構調(diào)頭作業(yè)。2)盾構接收當盾構接收并完全坐落在接收托架上后，用30mm厚加固勁板在基座兩側(cè)將盾構與盾構基座焊接牢固（見圖7）。圖7 加固勁板示意圖3盾構主機調(diào)頭及定位1）將鋼板上的泥和土等雜物清理干凈，在鋼板上涂抹黃油。2）將托架與盾構機固定在一起，先通過倒鏈并用千斤頂輔助將盾構機向左前方拉出事先模擬的距離，使人和設備可以到托架的四周進行調(diào)頭施工。 3）再依照既定盾構機調(diào)頭模擬位置，根據(jù)鋼板上已經(jīng)標志出的托架旋轉(zhuǎn)平移位置及趨勢平移旋轉(zhuǎn)盾構機（見圖8）。圖8 盾構調(diào)頭示意圖盾構機平移在鋼板上焊工字鋼鋼塊作為千斤頂反力支座，用4臺80t千斤頂在托架最佳頂推位置附近按實際需要頂推托架，使托架移動和轉(zhuǎn)動，頂推過程中可以在托架和千斤頂之間加設工字鋼墊塊增加千斤頂行程；在頂進一定長度后調(diào)整千斤頂反力支座鋼塊位置，使托架及盾構機按預定軌跡平移。盾構機旋轉(zhuǎn)托架旋轉(zhuǎn)時在托架旋轉(zhuǎn)中心的角上用一千斤頂作為支點，用另外千斤頂在托架最佳頂推位置附近頂推托架，形成旋轉(zhuǎn)力偶，使托架以固定轉(zhuǎn)軸為旋轉(zhuǎn)中心按預定旋轉(zhuǎn)軌跡旋轉(zhuǎn)。盾構機旋轉(zhuǎn)平移到左線后，在始發(fā)處調(diào)整并固定好托架，對盾構機進行系統(tǒng)檢修保養(yǎng)。 4后續(xù)臺車調(diào)頭1 )施工準備將臺車利用電瓶車在雙軌軌道上牽引到豎井口。吊車在豎井地面就位。鋪設好左線軌道。設計并檢查好吊點。2)后續(xù)臺車調(diào)頭臺車按順序分節(jié)沿軌道推到豎井井口，在井口用50t吊車吊起逆時針旋轉(zhuǎn)90度，再在地面上平移到左右線通道中心處，再用吊車吊起旋轉(zhuǎn)直接落到相鄰軌道上。利用卷揚機將臺車拉倒左線隧道內(nèi)臺車2、3、4、5依次按步驟1推到左線隧道斷面內(nèi)。在將電瓶車按步驟1吊到左線軌道上利用電瓶車將臺車牽引到始發(fā)位置，連接，調(diào)試，準備始發(fā)7勞動力組織根據(jù)現(xiàn)場安排，各個工序銜接較為合理，具體各工種工作安排如下：1盾構的日常維修、保養(yǎng)8人。2盾構過站2個班組共22人。3地面及隧道內(nèi)監(jiān)測共8人。4盾構姿態(tài)不間斷巡視共2人。表1 勞動力配備計劃表 工 種人 數(shù)工 種人 數(shù)機修工8監(jiān)測8盾構隊22巡視人員2技術員2管理人員28 主要機具設備表2 設備及材料 編 號項 目單位數(shù)量備 注1盾構機臺12托架個1個8.8m長3鋼板若干根據(jù)接收井大小確定4鋼軌m若干根據(jù)車站長度確定5液壓千斤頂臺1推力100t6電焊機臺27氣割套29 常見問題處理及質(zhì)量控制9.1 盾體無法移動由于平移鋼板及托架在盾構機到站之前即已放置完成，并且車站施工中可能存在積水的情況，導致托架與鋼板銹蝕，盾體無法移動。對此，可用千斤頂反復頂推托架，或者可增設一臺液壓站，用4組液壓千斤頂頂推托架即可移動托架。9.2 托架移動時鋼軌斷裂當托架在平移鋼軌上移動時，可能發(fā)生鋼軌斷裂的事情。9.2.1如果鋼軌斷裂處在托架之后可采取如下措施進行處理：1將斷裂的鋼軌重新用魚尾板連接在一起。2在車站底板用25的沖擊鉆打15cm深度的孔，孔間距15公分，插入22的螺紋鋼，用鋼筋將鋼軌卡住，防止鋼軌再發(fā)生移動。3在斷裂區(qū)及斷裂區(qū)域以外2m的范圍內(nèi)澆筑混凝土，混凝土高度略低于鋼軌上表面，以進一步固定鋼軌。待混凝土凝固后即可繼續(xù)進行盾體前移；9.2.2如果鋼軌斷裂處發(fā)生在托架下方，可采取如下措施：1再吊裝下井一副托架，放置于既有托架下方。2將二副托架固定牢靠，采用千斤頂將盾體推至另一副托架之上。3將斷軌上方托架移開，采取更換或加固的方法處理斷軌。斷軌處理完成后，繼續(xù)進行盾體前移施工。10安全措施10.1 加強洞內(nèi)指揮，盾構機過站和臺車過站時兩邊不允許站人。10.2 加強用電管理，所有用電施工由專職電工執(zhí)行。10.3 洞內(nèi)破除洞門，安裝反力架等高空作業(yè)必須栓安全帶。10.4 軌道架設必須牢固，確保臺車過站時設備的安全。10.5 加強盾構機及臺車拆卸安裝時的消防工作。杜絕因電焊、氧氣焊、電氣等原因引起的火災。盾構機過站期間對滅火器材進行檢查，對失效及功能損壞的進行更換。11環(huán)保措施11.1堅持現(xiàn)場材料合理碼放，防止現(xiàn)場雜亂。11.2分別對施工區(qū)域和生活區(qū)域?qū)嵭蟹忾]或半封閉式管理，以減少粉塵、噪音、棄碴等對周邊環(huán)境的影響。12 應用實例12.1盾構過站案例12.1.1工程簡介由中國中鐵一局城軌公司承建的南京地鐵二號線集慶門大街站茶亭站莫愁湖站漢中門站盾構區(qū)間隧道。兩臺盾構機在茶亭站沒有吊出的場地，根據(jù)設計方案，盾構需在站內(nèi)通過茶亭站。12.1.2施工情況在過站前，項目提前進行了調(diào)研和實地考察，結(jié)合項目自身實際情況，制定了一套符合項目情況的過站方案，并最終取得了成功，達到了預期工期、質(zhì)量、安全等目標，滿足設計和規(guī)范等各方的要求。