中心螺機式雙模盾構(gòu)洞內(nèi)模式轉(zhuǎn)換技術(shù)

1、    中心螺機式雙模盾構(gòu)洞內(nèi)模式轉(zhuǎn)換技術(shù)    【摘 要】雙模式可轉(zhuǎn)換盾構(gòu)解決了軟硬地層交替出現(xiàn)的地段正常掘進問題。本文對某隧道工程中中心螺機式雙模盾構(gòu)洞內(nèi)轉(zhuǎn)換技術(shù)進行研究，分析了雙模盾構(gòu)洞內(nèi)模式轉(zhuǎn)換方案，為了應(yīng)對洞內(nèi)快速作業(yè)需求，對拆螺旋機工裝進行了優(yōu)化，最后給出模式轉(zhuǎn)換要注意的問題，嚴格按照施工進度進度執(zhí)行、加強安全保證措施以及注意創(chuàng)新優(yōu)化工裝，提高施工效率?！娟P(guān)鍵詞】雙模盾構(gòu);模式轉(zhuǎn)換;技術(shù)1、引言隨著我國交通建設(shè)工程增多，隧道施工越來越離不開盾構(gòu)機的使用。盾構(gòu)設(shè)備根據(jù)地質(zhì)條件不同而有不同構(gòu)造和特點。盾構(gòu)在軟硬地層交替出現(xiàn)的地段中掘進，當掘進過程

2、中出現(xiàn)軟巖或者上軟下硬的復合地層，或者遇到重要的建筑物時，可以采用epb模式掘進或者先將硬巖段使用礦山法施工，再使用盾構(gòu)空推拼裝管片通過。但兩種方法各有局限，前者雖然可以很好的應(yīng)對軟巖和建筑物，但在硬巖中掘進效率低下;后者工序較為繁雜，成本高，并且爆破振動不利于建筑物保護。而雙模式可轉(zhuǎn)換盾構(gòu)解決了軟硬地層交替出現(xiàn)的地段正常掘進問題。2、工程概況布吉站石芽嶺站區(qū)間自布吉站出發(fā)，沿龍崗大道敷設(shè)，下穿既有地鐵區(qū)間5號線、下穿側(cè)穿3號線橋樁、側(cè)穿龍崗大道高架橋，隨后往東北方向拐入南門墩村、布吉新村房屋，隨后沿中興路東西主干道敷設(shè)，側(cè)穿布龍公路橋，到中間風井，其后側(cè)穿慢城四期高層、下穿石芽嶺學校風雨操場

3、及學校教學樓，沿科技園路-盛寶路到達石芽嶺站，布吉站石芽嶺站區(qū)間左線設(shè)計起點里程為zdk10+249.729，終點里程為zdk13+478.917，包含長鏈1.987米，左線長度3231.2m，右線設(shè)計起點里程為dk10+249.729，終點里程為dk13+478.834 ，包含短鏈0.036m，右線長度3229.1m，區(qū)間隧道采用雙模盾構(gòu)法施工，管片內(nèi)徑6.0m，外徑6.7m，管片厚度350mm。布吉站至石芽嶺站區(qū)間左線含有四個圓曲線，曲線半徑分別為550、750、750和700m，區(qū)間左線出布吉站后先沿向下縱坡0.2%、2.9166%，然后沿向上縱坡2.9%、1.5%、2.9%、1.5%及

4、2.9%，再沿下縱坡2.1%、1.5%，最后沿上縱坡2.9217%至石芽嶺站，區(qū)間右線出布吉站后先沿下縱坡0.2%、2.9166%，然后沿向上縱坡0.9%、1.5%、2.9%、1.5%及2.9%，再沿下縱坡2.1%、1.5%，最后沿上縱坡2.9217%至石芽嶺站，區(qū)間隧道埋深20m86.5m，區(qū)間共設(shè)7座聯(lián)絡(luò)通道，其中5號聯(lián)絡(luò)通道兼中間風井，1號與7號聯(lián)絡(luò)通道兼廢水泵房，中間風井兼盾構(gòu)始發(fā)井與接收井，往中間風井往布吉站為始發(fā)，石芽嶺站往中間風井為接收，中間風井長32.1m，寬25.2m，深50.49m，布吉站石芽嶺站站區(qū)間總平面圖見圖2.1。3、雙模盾構(gòu)機介紹土壓盾構(gòu)為封閉式，出渣方式為螺旋輸

5、送機，在全斷面硬巖地層中工作效率不高;tbm為敞開式掘進機，出渣方式為螺旋輸送，主要缺陷是在遇到局部富水時，很容易發(fā)生噴砂、噴涌等現(xiàn)象。因此將土壓和tbm組合設(shè)計，利用兩種模式的優(yōu)點，可以在不同地層間進行隧道掘進。中心螺機式土壓平衡和tbm雙模式盾構(gòu)機主要由主驅(qū)動、刀盤、螺旋輸送機、盾體、管片拼裝機、溜渣槽、中心螺機、中心回轉(zhuǎn)接頭、螺旋輸送機等構(gòu)成。當遇到硬巖段時，為使雙模盾構(gòu)在掘進過程中可以隨主機進行擺動，中心螺機專門設(shè)計了后部支撐和前置關(guān)節(jié)軸承，通過這兩個結(jié)構(gòu)形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，可以有效避免主機姿態(tài)與螺機由于不協(xié)調(diào)而卡軸。雙模盾構(gòu)機改良了tbm模式中的出渣方式，降低了tbm可能出現(xiàn)的噴砂和噴涌問

6、題，還可以減少轉(zhuǎn)換時間，降低施工風險和故障率，保障掘進工作順利進行。4、雙模盾構(gòu)洞內(nèi)模式轉(zhuǎn)換方案中心螺旋式盾構(gòu)模式轉(zhuǎn)換只需要在洞內(nèi)進行螺旋機的拆拔與安裝，省去了皮帶機或螺旋機運入運出隧道的工作內(nèi)容，tmb轉(zhuǎn)epb的模式轉(zhuǎn)換流程主要有準備工作、土倉改造、螺旋輸送機后撤、螺旋輸送機安裝、收尾機調(diào)試工作。準備工作。做好人員和材料準備后，為保障模式轉(zhuǎn)換工作順利進行，清理中前盾泥巴，將管片吊裝設(shè)備移除洞外，騰出必要空間;施作止水環(huán);底部螺機蓋板拆除，將土倉下螺機口處的泥巴清理干凈;然后延長隧道內(nèi)部中軌的鋪設(shè)至中盾位置，為安裝門架和吊裝螺旋機做好準備。土倉改造。土倉改造目的是將tmb的出渣模式改造為epb

7、模式，首先割除tbm模式中使用的格柵板，然后移出刮渣板，割除流渣槽，清理土倉泥巴;主驅(qū)動電機斷電，電纜拆除，拼裝機、螺機電纜線斷電拆除，安裝epb模式中使用的攪拌棒;在盾體兩側(cè)搭設(shè)平臺。螺旋輸送機后撤。重新安裝螺旋機，首先拆解回轉(zhuǎn)中心，將回轉(zhuǎn)中心、攪拌棒、拉桿、筒節(jié)運送進洞存放;為給螺旋機后撤騰出空間，將盾構(gòu)內(nèi)的設(shè)備拖車后移17m左右，然后安裝門架和螺旋機吊點，進行吊裝工裝焊接等作業(yè)，最后將螺旋機拆除吊裝并后移約9m。螺旋輸送機安裝。進行螺旋機安裝時，注意先將拆除后的螺旋機葉片進行碳刨打磨，如果有損壞的葉片及時進行更換;將拆除的回轉(zhuǎn)中心安裝至底部螺旋機口位置，操作吊點處的葫蘆將螺旋機下放，并進

8、行螺旋機插入安裝;收尾機調(diào)試工作。螺旋機安裝完成后，就可以對吊裝工裝進行拆除，安裝土壓相應(yīng)的拼裝平臺，清理盾構(gòu)，將之前被拆除的機內(nèi)平臺恢復原狀，安裝后方平臺懸梁臂連接橫梁;連接各類連接線，如螺機電纜線、主驅(qū)動電機電纜線等;連接設(shè)備橋兩側(cè)拖拉油缸、循環(huán)水管、泡沫管、油管，刀盤滿足啟動條件;清理倒運盾體內(nèi)材料;清理設(shè)備橋、拼裝機底部淤泥，拆除軌道，開始調(diào)試盾構(gòu)機。調(diào)試內(nèi)容包括中心回轉(zhuǎn)接頭所有管路調(diào)試、螺旋機動作及液壓系統(tǒng)調(diào)試、土倉壁上泡沫管路調(diào)試等。5、拆螺旋機工裝優(yōu)化螺旋機是土壓平衡盾構(gòu)的重要組成部分，本工程中使用的螺旋機自重32t，尺寸為12000mmm*1640mm*1150mm，螺旋機護筒

9、約10t，其他配件約5t。由于洞內(nèi)施工空間有限，焊接工藝要求高，模式轉(zhuǎn)換過程中倉內(nèi)焊接耗時較長，為了適應(yīng)快速轉(zhuǎn)換需求，本工程對拆螺旋機工裝進行了優(yōu)化，減少了部分焊點，改良工作主要有：雙軌梁行走梁少拆除兩根，直接在雙軌梁上進行焊接;底部斜撐減少一根，相應(yīng)減少頂部斜撐。為了確保優(yōu)化后的拆螺旋機工裝安全可靠，使用ansys軟件進行了安全性模擬驗證。優(yōu)化后的拆螺旋機工裝雖然結(jié)構(gòu)有部分變化，但并沒有改變吊點位置。根據(jù)螺旋機拆除吊裝過程中的受力特征，使用工字鋼截面作為模擬截面，底部采用固結(jié)約束，對吊點施加相應(yīng)吊裝荷載，分別進行工裝前和優(yōu)化工裝模擬試驗，結(jié)果表明優(yōu)化的拆螺旋機工裝可以滿足安全性要求。6、模式

10、轉(zhuǎn)換要點分析由于洞內(nèi)空間狹小，作業(yè)環(huán)境差，施工有難度，因此安全風險較高，尤其在洞內(nèi)進行吊裝、動火等作業(yè)，很容易發(fā)生火災(zāi)、機械傷害等事故。因此在進行洞內(nèi)模式轉(zhuǎn)換過程中，要注意以下問題：按照施工工序嚴格執(zhí)行。各類人員明確職責和工作內(nèi)容，做好操作規(guī)程學習和安全技術(shù)交底工作;提前制定嚴格工序，施工按照工序穩(wěn)步進行;做好施工前各項檢查工作，施工過程由總調(diào)度統(tǒng)一指揮，遵守各項規(guī)范;設(shè)備使用嚴格遵照施工要求，做好檢查和檢修工作，在負荷承受范圍內(nèi)運行。加強安全保證措施。執(zhí)行持證上崗制度和定期學習制度;進入施工現(xiàn)場各項操作都要按規(guī)程執(zhí)行;電氣設(shè)備由專人負責，總分配電箱要有漏電保護裝置電箱，做到防水防雨，門鎖齊全;凡移動開關(guān)箱，外殼要有可靠的保護接零，內(nèi)設(shè)一機一閘一漏，箱內(nèi)研究動力、照明混用;工作平臺干凈，無油或油脂殘留;所有需要的平臺和負載運送工具必須固定到防水墻和暗墻;注意通向閘的逃生通道不能存放任何工具，始終保持暢通。創(chuàng)新優(yōu)化工裝，提高施工安全和工作效率。優(yōu)化模式轉(zhuǎn)換過程中的臨時工裝，縮短工期，減少二次焊接，使工裝更加高效，適應(yīng)洞內(nèi)快速作業(yè)的要求。7、總結(jié)雙模盾構(gòu)機既有土壓平衡盾構(gòu)機的所有功能，又有傳統(tǒng)敞開式tbm的功能，在施工中充分發(fā)揮了其適應(yīng)性強、掘進速度快的優(yōu)勢，為施工單位處理復雜地質(zhì)條件下的施工難題提供了解決方案。尤其是對于復合地質(zhì)、軟土段和硬巖段，如