盾構過站和調(diào)頭工藝設計工法

1、 盾構過站和調(diào)頭工藝設計工法1 簡介1.1 工藝方法概述分段隧道施工采用盾構法施工時，由于受端站已關閉，隧道貫通后無法吊出。在井中掉頭施工相鄰的盾構隧道），進入車站另一端的出發(fā)井，直接進行下一個隧道的施工。盾構過站是指由于接收站需要提前關閉，接收站不具備吊出吊入條件，盾構隧道穿過平臺板的施工方法。 后支撐系統(tǒng)整體分為兩部分，建站完成后進行組裝。盾構掉頭是指由于接收端站需要提前關閉，并且必須完成相鄰隧道的施工，所以在端井完成掉頭，主要分為盾構主機和各段配套小車掉頭。集合。1.2 工藝原理結合各工程實際工程概況、站臺結構形式及盾構機位置關系，在盾構通過站臺前，對站臺底板進行處理，并鋪設和加固鋼軌。

2、盾構接收并移動到位后，盾構及時通過站臺，更換盾構尾刷，同步清理灌漿系統(tǒng)。盾構機過站移動就位后，支撐系統(tǒng)由電瓶車直接驅(qū)動，過站后與盾構機連接。然后開始護盾啟動的相關工作。盾構掉頭時，要考慮盾構機主體及配套設備的尺寸。結合U型轉彎施工現(xiàn)場的設計圖紙和空間測量結果，提前做好U型轉彎模擬工作，確定各種極限尺寸（并考慮工作空間和施工誤差）。根據(jù)模擬結果確定掉頭程序和掉頭計劃。2 工藝方法的特點2.1盾構機用于整體平移或掉頭，無需拆機，施工速度快。2.2 盾構機的維修保養(yǎng)可在過站或掉頭過程中完成，節(jié)省時間。2.3 過境或掉頭在地下進行，對地面及周邊環(huán)境影響小。2.4 接收屏蔽罩前，整體考慮屏蔽罩通過站（或

3、轉身）所需的空間，合理考慮接收屏蔽罩時的支架安裝。同時，根據(jù)站臺結構形式，將盾構機平移、前推、平移，直接放置在起始豎井中。2.5 采用鐵路過站的簡便方式完成施工，對設備影響小。2.6 只有將盾構主機與后部配套設備斷開，才能實現(xiàn)盾構整體過站（或掉頭）。2.7 盾構機過站（或掉頭）過程中，應按時間表更換盾構尾刷，同時清理同步灌漿系統(tǒng)。2.8 護盾經(jīng)過站臺（或掉頭）后，直接在起跑井就位。主機與后配套設備連接后，具備啟動盾構的條件，大大縮短了工期，加快了施工進度。3 適用范圍這種工法適用于繁華城區(qū)、工地狹窄、不需盾構吊裝的工程。對具備條件但工期不準的類似情況具有一定的參考價值。4 主要技術標準盾構隧道

4、施工及驗收規(guī)范 （ GB50446 ）。地下鐵路工程施工及驗收規(guī)范 （ GB50299 ）。5 施工方法盾構過站總則采用頂推、盾體整體平移的方式和電瓶車牽引隨動小車過站的方式。盾構掉頭總則采用頂推法使盾構整體旋轉。護罩主體旋轉到位后，后支撐臺車逐段旋轉平移連接。6 工藝流程及操作要點6.1 施工流程盾構隧道過站施工工藝流程如圖1所示。圖1盾構機過站施工流程圖盾構掉頭施工工藝流程見圖2。圖2 盾構機掉頭施工方法流程圖6.2 操作要點6.2.1 盾構通過站1護盾到來前的準備1）車站樓層布局盾構機到站前，應整理好站臺樓層。需要對影響盾構過站的底板和中板上預留鋼筋進行壓彎，保證盾構機過站間隙；底板上不

5、平整的地面應平整。車站地面平整后，在車站標準段地面鋪設鋼軌，軌距為3m。2）牽引工具布置為方便盾體和支架順利移動，有兩種選擇： 在站臺另一端安裝兩臺拉力為5噸的葫蘆，作為盾構機通過站臺時的拉力; 設置在軌道上 設有反力裝置，用液壓千斤頂從支架尾部（盾構主機與支架連接為一體）推入。3）接收支架和平臺安裝在接收井內(nèi)設置接收平臺。平臺采用20#型鋼和16mm厚鋼板制成。平臺的上部鋼板相互焊接。表面焊縫應打磨光滑，表面涂黃油。在接收架下方焊接一塊厚度為16mm的鋼板，焊縫間距為150mm，每條焊縫長度為150mm，保證起始架的每一面為雙面焊接。圖3 站臺接收端剖面圖為保證起跑架能順利爬上車站地板上的鋼

6、軌，支架安裝時應根據(jù)現(xiàn)場實際情況稍有坡度（2-5%），使支架前端僅比軌道表面高2-3mm。為了完成盾構的平移，支架需要在鋼板上滑動，在鋼板上安裝推進支架，同時準備兩個推進油缸。起始架固定在鋼板上，起始支架加固，方便盾構機的接收。2盾構機到貨后的準備工作1）用型鋼支撐和連接橋梁，拆卸盾體和后面連接的水管、空氣管、液壓管等。2）在盾尾內(nèi)部焊接支撐型鋼，防止盾尾變形。3) 清洗盾體和刀頭，清空密封土倉內(nèi)的土。4) 固定盾體和起始架。用鋼絲繩分別將前、中、后盾構機的盾體和起始架固定緊固，同時在盾殼和起始架不同的位置點焊固定接觸以保證盾構機的盾體與起始架相連接。機架不相對于彼此移動。5）盾體刀頭、前盾、

7、中盾和盾尾用鋼板焊接在一起，防止盾體通過工位時盾體各部分的相對運動。6) 用H型鋼將4根牛腿焊接在盾體上，便于盾體提升和千斤頂推動盾體滑動。7) 拆除起始架的加固材料。盾構機收料時將補強材料去掉，將前道焊縫的焊渣磨掉，使起始架能在鋼板上移動。8) 將盾體和起始架連同兩個千斤頂（推力為100t）向前移動至盾構機操作平臺脫節(jié)段，使盾體與支撐設備分離，便于橫向移動盾構機。3 盾構機主機過站盾構機主機過站，主要包括三部分：到站橫梁、主機前移和始發(fā)端井內(nèi)橫梁。1）盾構機橫移根據(jù)站臺布置，盾構機前移前應平移盾構機盾體。將推進油缸放在焊接在盾構機上的牛腿上，使油缸的支撐靴壓在工位側壁上，同時啟動推進油缸推動

8、盾構機平移。盾構機的橫移距離通常為1.5m。圖4 車站接收端剖面圖2）盾構機前進將推進油缸放在盾構機上的牛腿上，啟動油缸，將盾構機和啟動架與接收平臺的鋼板分開，將鋼軌放入其中，然后收縮油缸讓盾構機支架落在鋼軌上。導軌放置位置如下圖所示：圖 5 站臺接收支架與鋼板剖面圖用液壓千斤頂推動支架，使支架和護罩向前移動。移動過程中，定期檢查盾構機的姿態(tài)，及時糾正。3）盾構機橫移到位啟動在盾體前進的同時，將到達末端的平臺轉移到起始端作為起始平臺，并確保起始支架的位置準確定位在鋼板上，并在盾構到達末端之前進行標記；在發(fā)射平臺的鋼板上涂黃油。當盾體前進到起始端，支架都在起始平臺上時，盾體進行橫向運動。將盾體提

9、升至支架離開導軌，取下導軌，收縮油缸，使盾體落在啟動平臺的鋼板上；用液壓缸推動盾體在啟動平臺鋼板上橫向移動1.5m，然后向前滑動。當支架距側壁0.6m時，用氣缸一一調(diào)整支架，使支架準確定位。最后對起跑架進行加固，為起跑做準備。4輛隨后的手推車通過車站1）后托小車準備過站盾體通過車站時，應鋪設車站內(nèi)電車、電瓶車的軌道，軌枕和道床鋪設20#H型鋼。由于隧道口的軌道與電瓶車站臺地面及后托小車之間的高差較大，需順坡走。2) 小車向前移動軌道鋪設好后，后方的配套設備應通過車站。 1號臺車上，一根橫梁與H型鋼焊接在一起，用電瓶車直接推動整個后支撐系統(tǒng)向前移動。3) 屏蔽體與后支撐系統(tǒng)的連接后支撐設備到達西

10、端后，需要將后支撐設備與定位好的盾構體連接起來，并連接水管、電路、氣管和液壓管等。5 盾構機的維護保養(yǎng)在車站通過過程中使用盾構機對盾構機進行檢修，為下一段開挖做準備。維修內(nèi)容根據(jù)盾構機的檢查確定，包括更換刀具（根據(jù)刀具磨損情況和下一段開挖的地層情況確定）、刀盤的磨損和修復以及螺旋輸送機、盾尾密封刷的更換、密封件。更換泡沫管和注漿管，維護和識別測量系統(tǒng)等。6.2.2 盾構掉頭1 施工步驟盾構回轉施工步驟如圖6所示。第一步接收平臺安裝第二步，接收盾構機第三步將盾構機向上翻轉第四步將盾構機水平翻轉第五步，橫穿后頂起盾構機。第六步，頂起并轉動盾構機。第七步，轉動盾構機第 8 步頂轉盾構機第九步，盾構機

11、就位圖6 翻轉步驟示意圖（小車翻轉請參考主機）2 屏蔽接收1) 收貨準備準確測量掉頭場地的實際空間大小，尤其是掉頭的關鍵位置和卡口位置，避免因施工失誤對最終掉頭效果產(chǎn)生不利影響。根據(jù)盾構機主體及配套設備的尺寸，結合U型轉彎施工現(xiàn)場的設計圖紙和空間測量結果，提前在計算機上用CAD進行U型轉彎模擬工作，并確定各種極限尺寸（并考慮工作空間和施工誤差），根據(jù)模擬結果確定掉頭步驟和掉頭方案。對掉頭段底面和鋼板平面度的要求：準確重新測量掉頭工作井底面平面度； 保證砂漿強度10Mpa，砂漿表面平整度10mm/m 2 ； , 周圍區(qū)域固定牢固，避免盾構機回轉時鋼板的移動。 設計支架固定、盾構機平移、盾構機掉頭

12、和在盾構轉彎位置啟動的預埋件，并考慮到支架、負環(huán)、反作用力架等重型結構的安裝和拆卸。在掉頭部位鋪設鋼板。為保證盾構機回轉和橫移時盾構機有足夠的支撐面，在盾構入孔前，應預先在接收井底部鋪上70mm厚的粗砂。下垂以增加盾牌阻力。搗固整平后，在砂墊層上鋪滿20mm厚的鋼板，鋼板與鋼板通過焊接（分段焊接）定位成一體，用小磨床打磨，保證鋼板的平整度。 釋放鋼板上盾構機旋轉平移過程的點，識別模擬盾構機掉頭過程的支架軌跡和趨勢，并標出掉頭的各種限制。 在相鄰屏蔽線的起始孔門處安裝橡膠繩和扇形壓板，并檢查。 分叉路鋪設和車架掉頭。根據(jù)接收井的實際情況，如果不能滿足隧道施工和開挖運輸?shù)囊螅梢詮囊呀?jīng)貫通的隧道

13、中進行，可以在開挖井內(nèi)設置鋼平臺。 預埋件的設計與安裝。盾構機在工作井中掉頭。預埋件的設計對于后期周轉施工作業(yè)的簡化和優(yōu)化非常重要。支架的固定、盾構機的初始平移、盾構機的轉動過程和盾構機的起始位置都需要設置。預埋件、支架、負環(huán)等重型結構的安裝和拆除也需要一定的預埋件。預先設計和安裝好的預埋件有利于盾構車削作業(yè)。2) 屏蔽接收當屏蔽罩被接收并完全固定在接收支架上時，使用 30mm 厚的加強筋將屏蔽罩牢固地焊接在底座兩側的屏蔽底座上（見圖 7）。圖7 加勁板示意圖3 盾構主機掉頭定位1）清理鋼板上的泥土等雜物，在鋼板上涂上黃油。2) 將支架與盾構機固定在一起。首先，將盾構機向左拉動，并借助反向鏈條

14、向前移動模擬距離，以便人員和設備可以圍繞支架進行施工。3）然后根據(jù)已建立的模擬位置轉動盾構機，并根據(jù)已在鋼板上標出的支架的旋轉和平移位置和趨勢旋轉盾構機（見圖8）。圖8 盾構掉頭示意圖盾構機的翻譯將工字鋼塊焊接在鋼板上作為千斤頂反作用力支撐，根據(jù)實際需要用4個80t千斤頂將支架推到支架最佳推動位置附近，使支架可以移動和轉動。支架與千斤頂之間加工字鋼塊，增加千斤頂行程；頂升一定長度后，調(diào)整千斤頂反力支架鋼塊的位置，使支架與盾構機按預定軌跡平移運動。盾構機轉動支架轉動時，以支架轉動中心角上的千斤頂為支點，在支架最佳推動位置附近用另一個千斤頂推動支架，形成旋轉對，使支架承接以固定軸為旋轉中心如期進行

15、。旋轉軌道旋轉。盾構機旋轉平移至左線后，在起點調(diào)整固定支架，對盾構機進行系統(tǒng)維護。4 隨動小車掉頭1) 施工準備使用電瓶車將小車帶到復線軌道上的豎井口。起重機在井道地面就位。 鋪設左側軌道。 設計和檢查吊點。2）后續(xù)臺車掉頭小車沿軌道依次推至豎井井口，在井口由50t吊車吊起并逆時針旋轉90度，然后在地面上平移至左右線路通道中心，然后吊起并由起重機旋轉并直接下降到軌道上的相鄰位置。使用絞盤將小車拉入左側車道隧道小車2、3、4、5按步驟1推入左側車道隧道段。按照步驟1將電瓶車掛在左軌道上 用電瓶車將小車拉到啟動位置，連接，調(diào)試，準備啟動7 勞動力組織根據(jù)現(xiàn)場安排，各工序的銜接比較合理。各工種的具體

16、工作安排如下：1、防護罩日常維護保養(yǎng)8人。穿過車站的2條盾構隧道，22支隊伍。3 地面和隧道內(nèi)共監(jiān)測8人。4 共有2人以盾牌姿勢連續(xù)巡邏。表 1 用工安排表工作類型人數(shù)工作類型人數(shù)機械8監(jiān)視器8盾隊二十二檢查員2技術員2經(jīng)理28 主要機械設備表 2 設備和材料編輯不物品目標單元數(shù)量準備筆記1盾構機塔12括號個人18.8m長3鐵盤子一些根據(jù)接收井大小確定4軌米一些由站長決定5液壓千斤頂塔1推力 100t6焊機塔27氣割放29 常見問題處理和質(zhì)量控制9.1盾不能移動因為在盾構機到站前已經(jīng)放置了平移鋼板和支架，而在站臺施工過程中可能會出現(xiàn)積水，導致支架和鋼板被腐蝕，盾體無法移動。對此，可以用千斤頂反

17、復推動支架，也可以加一個液壓站，用4組液壓千斤頂推動支架移動支架。9.2小車移動時出現(xiàn)斷軌當小車在平移導軌上移動時，導軌可能會斷裂。9.2.1 如果支架后面的鋼軌斷裂，可采取以下措施處理：1 用魚尾板重新連接損壞的導軌。2 用25沖擊鉆在工位底部鉆孔，孔距15cm，插入22鋼筋，用鋼筋夾住鋼軌，防止鋼軌再次移動。3 在斷裂區(qū)及斷裂區(qū)外2m內(nèi)澆筑混凝土，混凝土高度略低于鋼軌上表面，進一步固定鋼軌?；炷聊毯?，盾構可以繼續(xù)前進；9.2.2 支架下方發(fā)生鋼軌斷裂時，可采取以下措施：1. 然后吊起一對井下支架，放在現(xiàn)有支架下。2 牢固地固定第二個支架，并使用千斤頂將屏蔽罩推到另一個支架上。3 拆除斷

18、軌上方的支架，采取更換或加固的方法處理斷軌。斷軌處理完成后，繼續(xù)盾體前移施工。10 安全措施10.1 加強洞穴指揮。盾構機通過站臺、臺車通過站臺時，兩邊不準站人。10.2 加強用電管理，所有用電施工均由專職電工負責。10.3 拆除門、安裝反作用力架等高空作業(yè)必須系好安全帶。10.4 軌道架設必須牢固，以保證小車通過車站時設備的安全。10.5 加強盾構機、臺車拆裝時的防火工作。杜絕電焊、氧焊、電氣等原因引起的火災。盾構機通過過程中，應檢查滅火設備，對失效和功能損壞的滅火設備進行更換。11 環(huán)境措施11.1 堅持現(xiàn)場材料合理堆放，防止現(xiàn)場雜亂。11.2 施工區(qū)和生活區(qū)應分別實行封閉或半封閉管理，減少揚塵、噪聲、熔渣對周圍環(huán)境的影響。12 應用實例12.1 盾構隧道通過案例12.1.1 項目介紹南京地鐵2號線吉慶門街站-茶亭站-莫愁湖站-漢中門站盾構隧道，由中鐵一局城軌公司承建。兩臺盾構機沒有地方可以抬出茶亭站。根據(jù)設計方案，盾構需要通過站內(nèi)的茶亭站。12.1.2 施工情況過站前，項目提前進行調(diào)研和現(xiàn)場檢查，結合工程實際，制定了一套符合項目情況的過站方案，最終取得成功，實現(xiàn)了預期建設期、質(zhì)量、安全等目標，滿足設計