【名企】盾構(gòu)機滾輪式整體過站技術(shù)

《中建八局10項新技術(shù)》（2019版）技術(shù)交流培訓(xùn)盾構(gòu)機滾輪式整體過站技術(shù)單位：軌道公司匯報人：唐高洪2019年11月26日第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分技術(shù)內(nèi)容簡介工藝流程及操作要點技術(shù)指標(biāo)目錄CONTENTS適用范圍應(yīng)用效果分析及推廣前景第一部分技術(shù)內(nèi)容簡介一、技術(shù)內(nèi)容簡介城市軌道交通土建工程功能設(shè)置主要分為車站、區(qū)間（明挖、暗挖、盾構(gòu)）、車站站場三大類，盾構(gòu)區(qū)間一般由兩座車站、或者車站與明暗挖區(qū)間相連，盾構(gòu)機一般掘進完成第一個區(qū)間后即進入第2、3個區(qū)間施工，隨著城市地鐵施工區(qū)域越來越多，城市中心區(qū)域周邊環(huán)境復(fù)雜地區(qū)采用何種模式進入成為關(guān)注重點，一般來說，目前主要有盾構(gòu)機轉(zhuǎn)場、盾構(gòu)機整體過站2大類。下面主要針對整體過站進行討論。盾構(gòu)整體滾輪過站常規(guī)盾構(gòu)機整體過站，是將盾體置于接收托架上，過站時須克服托架與底板之間的巨大摩擦力，對場地、機具、作業(yè)人員等要求較高，過站速度慢。盾構(gòu)整體常規(guī)過站依托盾構(gòu)機整體自行的理念，在不拆解盾構(gòu)機各部件及后配套的情況下，在盾構(gòu)機盾體上焊接滾輪，依靠盾構(gòu)自身動力，利用盾構(gòu)機推進油缸，在預(yù)先鋪設(shè)的軌道上行駛，達(dá)到適應(yīng)施工場地及快速過站的目的。4一、技術(shù)內(nèi)容簡介5一、技術(shù)內(nèi)容簡介工法特點盾構(gòu)機過站時無需拆除、再次安裝，減少了轉(zhuǎn)場環(huán)節(jié)，節(jié)省工期并減少了費用。123盾構(gòu)機盾體，含刀盤、前盾、中盾、尾盾、螺旋輸送機等均通過新研制的滾輪，在鋼軌上直接滑動過站，變原滑動摩擦為滾動摩擦，大大減小了盾構(gòu)機過站平移阻力。因過站時盾構(gòu)機為整體狀態(tài)，自身液壓系統(tǒng)完整，且滾動摩擦系數(shù)遠(yuǎn)小于滑動摩擦系數(shù)，便可直接利用盾構(gòu)機自身動力系統(tǒng)，利用中盾液壓油缸伸縮提供盾構(gòu)機過站動力，取消了原過站時需配備的液壓頂推系統(tǒng)。6第二部分工藝流程及操作要點二、工藝流程及操作要點工藝原理盾構(gòu)機掘進完成某段隧道后，盾體進入接收井階段，分別在前盾和中盾特定位置焊接特制滾輪，并將滾輪置于事先固定好的行走軌道上，通過盾構(gòu)機自身推進系統(tǒng)推進實現(xiàn)盾體滑行。盾體進入接收井后，一方面在盾體后方軌道上安裝活動的、可反復(fù)拆裝的反力裝置，為液壓油缸推進提供反推力，另一方面在盾構(gòu)機連接橋下方安裝后配套行走軌道，后配套行走軌道標(biāo)高與隧道內(nèi)軌道順接，最終實現(xiàn)了整個盾構(gòu)機在既定軌道上行走，行走過程中通過合理鋪設(shè)軌道線路實現(xiàn)盾構(gòu)按既定線路行走。工藝流程8二、工藝流程及操作要點操作要點洞門檢測、復(fù)核洞門鑿除1、盾構(gòu)機到站施工準(zhǔn)備渣土清理主要施工方法掘進參數(shù)的調(diào)整洞門密封安裝掘進方向的控制（1）、盾構(gòu)機掘進至車站圍護結(jié)構(gòu)連續(xù)墻前5m時開始進行洞門破除工作，一般先破除洞門圍護結(jié)構(gòu)一半厚，保留一層鋼筋網(wǎng)片。當(dāng)盾構(gòu)刀接收設(shè)備安裝與固定到站段的掘進盤頂至地連墻時，以快速破除剩余洞門部分。準(zhǔn)備過站主

體盾構(gòu)到站前示意圖洞

門

破

除

部

位刀

盤盾構(gòu)到站施工流程圖9二、工藝流程及操作要點1、盾構(gòu)機到站施工準(zhǔn)備軌道鋪設(shè)示意圖（2）、在洞圈安裝橡膠止水簾布、折葉壓板等組成的密封裝置，作為盾構(gòu)到站階段臨時的防水措施，同時做好二次始發(fā)基座的安裝與固定。（3）、盾構(gòu)機切口到達(dá)車站連續(xù)墻前10環(huán)時，采用慢速連續(xù)稍微欠壓掘進，刀盤轉(zhuǎn)速及掘進推力均相應(yīng)減小，其中推進速度應(yīng)控制在10～15mm/min以內(nèi)，推力左線控制在700t左右（可根據(jù)地層適當(dāng)調(diào)整），刀盤轉(zhuǎn)速控制在0.8～1.2rpm。在即將破洞時，應(yīng)盡量掏空倉內(nèi)的泥土，使盾構(gòu)正面土壓力降低到最低值。洞門破除后，盾構(gòu)應(yīng)盡快連續(xù)推進和拼裝管片，確保管片環(huán)間推力，并盡量縮短盾構(gòu)進洞時間，減少水和土體的流失。洞圈特殊環(huán)管片脫出盾尾后，必要時采用二次注漿將管片和洞圈的間隙進行填充，以防止水土流失造成危險。滾輪定位圖10二、工藝流程及操作要點1、盾構(gòu)機到站施工準(zhǔn)備技術(shù)要點及措施1）盾構(gòu)推進至最后150m左右時，進行貫通前的聯(lián)系測量，復(fù)檢盾構(gòu)所處的方位，確認(rèn)盾構(gòu)狀態(tài)，以便盾構(gòu)接收正確無誤的落到接收鋼軌上。2）

以距離到達(dá)50m為起點，結(jié)合洞門位置，根據(jù)設(shè)計線路，制定嚴(yán)格的掘進計劃，落實到每一環(huán)。3）

到站前20環(huán)要采取輔助措施確保管片環(huán)間連接力，以防盾構(gòu)掘進推力的減小引起環(huán)間推力不足而影響密封防水效果。4）到站前20環(huán)要根據(jù)復(fù)測結(jié)果確定掘進參數(shù)，確保到站前10環(huán)調(diào)整好盾構(gòu)機姿態(tài)，以確保車站端墻的穩(wěn)定和防止地層坍塌。5）盾構(gòu)進洞前，對車站接收井及始發(fā)井標(biāo)高進行處理，確保進洞時盾體滾輪略高于于盾體軌道，盾體出洞上始發(fā)基座時，盾體略高于始發(fā)基座5mm。6）當(dāng)?shù)侗P過完圍護結(jié)構(gòu)后，鋪設(shè)鋼板，然后延盾構(gòu)軸線方向把軌道固定在鋼板上，間距一般為2.5m，當(dāng)?shù)侗P進入車站1m的時候，在刀盤的正下方，鋪設(shè)一玄長為654mm寬的兩根鋼軌托架（以盾體直徑6450mm為例），鋼軌下橫向并排鋪設(shè)3根1.5m長175×175×7.5×11型鋼，防止盾體磕頭；過站輪軌及盾體防磕頭裝置示意圖11二、工藝流程及操作要點當(dāng)鉸接進入車站時，把第二組滾輪的支腿焊接在離鉸接往刀盤0.89m的位置。1、盾構(gòu)機到站施工準(zhǔn)備主體技術(shù)要點及措施7）當(dāng)盾構(gòu)機切口進入車站內(nèi)1.2m左右，把第一組滾輪的支腿焊接在離切口1m的位置。刀盤第二組滾輪支腿焊接示意圖第一組滾輪支腿焊接示意圖12二、工藝流程及操作要點2、過站滾輪焊接過站滾輪及輪架均采用鋼結(jié)構(gòu)，共采用4組，其基本尺寸需根據(jù)盾構(gòu)機自身重量，盾體尺寸等參數(shù)確定，必要時滾輪滾軸采用高強度合金鋼，制作時須在滾軸內(nèi)預(yù)留潤滑油道，便于后期保養(yǎng)與維護。與盾體焊接的部分留置坡口，便于焊接，焊接時采用二氧化碳?xì)怏w保護焊。焊接位置需根據(jù)精確計算確保4組滾輪受力均勻。小車鋪設(shè)位置簡圖13二、工藝流程及操作要點3、反力裝置安裝兩根鋼軌上各放一個，中間用加工好的過站反力支承連接。再用D300mm鋼管把8號液壓油缸和工字鋼連接在一起。反推力裝置是盾體和后備套整體過站中很關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，設(shè)計一個過站反力支承座。過站反力支承照片過站反力支承座示意圖14二、工藝流程及操作要點4、盾構(gòu)機橫向平移后配套拖車軌道盾構(gòu)過站期間，為確保車站內(nèi)盾構(gòu)后配套軌道標(biāo)高與隧道內(nèi)軌道標(biāo)高一致，需在車站底板上鋪設(shè)鐵馬凳，馬凳每隔1m鋪設(shè)一根。因隧道內(nèi)后配套軌道標(biāo)高高于車站底板，馬凳具體高度以車站底板標(biāo)高確定。因隧道內(nèi)電瓶車軌道頂面標(biāo)高一般也高于車站底板標(biāo)高，故同時將電瓶車軌道也鋪設(shè)于鐵馬凳上，后期盾構(gòu)施工中，避免了電瓶車過站時有比較大的下坡和上坡。提高電瓶車運輸效率。電瓶車軌道馬凳及鋼軌示意圖15二、工藝流程及操作要點16二、工藝流程及操作要點5、

盾體及后備套整體過站把反力裝置的支撐座與盾尾的鋼軌用螺栓連接，利用盾構(gòu)機的8號液壓油缸伸長提供動力（最大伸長量為2000mm），8號液壓油缸伸長到最多允許值后，反力支撐座松開，8號液壓油缸收回，同時把反力裝置也縱向移動，推進速度為5~10cm/min。反復(fù)循環(huán)，盾體和后備套在鋼軌上縱向滾移。調(diào)整始發(fā)井段底板標(biāo)高，使盾體的標(biāo)高大于始發(fā)托架的軌道頂標(biāo)高5mm，當(dāng)盾體移動至始發(fā)架端部時，確保盾體能順利推上始發(fā)托架。。17第三部分技術(shù)指標(biāo)三、技術(shù)指標(biāo)1、設(shè)備技術(shù)指標(biāo)設(shè)備機具配置表本工法需專門設(shè)計4組過站滾輪及一套反力裝置，目前該過站滾輪及反力裝置均已申報發(fā)明專利，其他設(shè)備及材料均無特別說明。序號名稱滾輪型號數(shù)量備注Q345Q23512234564組1套2臺1臺反力裝置千斤頂液壓站鋼軌85T100MPa43kg/mδ20mmH180數(shù)量視車站長度數(shù)量視車站長度數(shù)量視車站長度鋼板型鋼19三、技術(shù)指標(biāo)2、材料技術(shù)指標(biāo)滾輪及反力裝置制作驗收質(zhì)量執(zhí)行《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》，切割采用機械剪切，允許偏差應(yīng)符合“機械剪切的允許偏差表”的規(guī)定，邊緣加工時，其刨削量不應(yīng)小于2.0mm，邊緣加工允許偏差應(yīng)符合“邊緣加工的允許偏差表”的規(guī)定邊緣加工的允許偏差表機械剪切的允許偏差表項目允許偏差（mm)±1.0項目允許偏差（mm）零件寬度、長度加工邊直線度相鄰兩邊夾角加工面垂直度零件寬度、長度±3.0I/3000，且不應(yīng)大于2.0±6＇邊緣缺棱1.02.00.025t，且不應(yīng)大于0.5型鋼端部垂直度加工面表面粗糙度20三、技術(shù)指標(biāo)3、其他技術(shù)指標(biāo)滾輪與盾體的焊接驗收質(zhì)量執(zhí)行《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》及《鋼焊縫手工超聲波探傷方法及質(zhì)量分級法》，其焊接坡口的形狀和尺寸、焊縫厚度、焊接節(jié)點形式、焊接質(zhì)量等均應(yīng)符合相關(guān)條文要求。盾構(gòu)進洞前，對車站接收井及始發(fā)井標(biāo)高進行處理，確保進洞時盾體滾輪底部高于盾體軌道頂面10mm左右，盾構(gòu)始發(fā)前上始發(fā)基座時，盾體略高于始發(fā)基座5mm左右。滾輪輪架與盾體焊接完成，外觀檢查合格后，應(yīng)進行100%無損檢測，監(jiān)測合格后方可使用。21第四部分適用范圍四、適用范圍1、盾構(gòu)法隧道施工時，盾構(gòu)機須在已建成的車站、隧道等結(jié)構(gòu)直接通過時，均可采用本技術(shù)，盾構(gòu)機無需拆卸和轉(zhuǎn)場。2、適用地鐵車站要求：底板站臺層凈高＞盾構(gòu)機刀盤外徑+0.5m，立柱與標(biāo)準(zhǔn)段側(cè)墻距離＞盾構(gòu)機刀盤外徑+0.5m，接收井長度＞盾構(gòu)機主機長度+1.5m。23第五部分應(yīng)用效果分析及推廣前景五、應(yīng)用效果分析及推廣前景應(yīng)用效果對比分析工藝成熟性序號技術(shù)復(fù)雜

機械設(shè)備及相應(yīng)費用（人材機）總體經(jīng)濟效益過站形式工期(案例）性操作本工法盾構(gòu)機過站時，盾構(gòu)機無需拆除、再次安裝，減少了轉(zhuǎn)場環(huán)節(jié)，過站自身液壓系統(tǒng)完整，可利用盾構(gòu)機自身動力系統(tǒng)提供盾構(gòu)機過站動力，取消了原過站時需配備的液壓頂推系統(tǒng)，且滾動過站速度得到了大幅提升。以200m車站為例，滾盾構(gòu)機拆卸、吊出、運輸、吊放、任何一個環(huán)節(jié)都費錢費力昂貴，需要大量的機械設(shè)備租賃費及施工費用費時、費錢、費力，安全風(fēng)險高技術(shù)成熟吊運過站

，操作容易拆、吊運、裝、調(diào)試約60d工藝成熟1盾體安放托架，技術(shù)成熟

底板鋪設(shè)軌道，平移過站

，操作較

安裝推進牽引裝較少的機械設(shè)備費用、人工費用和設(shè)備費用平均每天移動15m，拆裝連橋接約4d成本一般、工期一般工藝成熟23容易置，盾構(gòu)機需與后配套斷開盾體安放托架或混凝土導(dǎo)臺，底板鋪設(shè)軌道，安裝推進裝置，盾構(gòu)無需斷開，利用盾構(gòu)自身推力較少的機械設(shè)備費用、人工費用和設(shè)備費用技術(shù)成熟，操作較容易工藝較成熟平均每天移動15m，無需拆裝連接橋成本較低、工期較短普通整體過站平均每天50m，無需拆裝連接橋（南京地鐵3號線星火路站、南京地鐵10號線鳳凰大街站）輪式整體過站耗時4天，盾體安裝滾輪，底板鋪設(shè)軌道，盾體軌道后安裝簡易反力裝置，利用盾構(gòu)自身推力快速整體過站工藝較成熟，施工要求高極少的機械設(shè)備，利用盾構(gòu)掘進班人員，無需額外增設(shè)人員14天，平移技術(shù)成熟，操作容易成本極低、工期極短普通過站耗時滾輪式整體過站4過站耗時18天，吊運過站60天。25五、應(yīng)用效果分析及推廣前景應(yīng)用案例高新路站起點里程右K3+893.075，終點里程右K4+92.882，車站長199.807m（內(nèi)皮198.407m），接收井長12m、凈高7.43m、凈寬左線8.6m該標(biāo)段全長近3.8km，包括“兩站三區(qū)間”，自西向東依次為停車場~城西路站區(qū)間、城西路站、城西路站~鳳凰大街站區(qū)間、鳳凰大街站、鳳凰大街（右線9.06m），標(biāo)準(zhǔn)段長174.407m、

站~龍華路站區(qū)間，城西路站為十號線凈高7.18m，始發(fā)井長12m、凈寬左線8.35m（右線8.35m），右線標(biāo)準(zhǔn)段最窄的地方只有6.55m（有一電梯井）。按照設(shè)計要求，星火路站~高新路站盾構(gòu)區(qū)間掘進完畢后，盾構(gòu)主機及后配套將經(jīng)過高新路站站臺層而后繼續(xù)向前掘進。終點站。其中城西路站～鳳凰大街站區(qū)間，鳳凰大街站～龍華路站區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，共采用2臺盾構(gòu)機，盾構(gòu)機從城西路站始發(fā)，到達(dá)鳳凰大街站后過站，二次始發(fā)，最終到達(dá)龍華路站解體，吊出。盾構(gòu)機于2012年5月及11月先后兩次快速順利通過了星火路站，成功解決盾構(gòu)機到站和二次始發(fā)的有關(guān)問題，完全達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，相對于三號線其他車站的盾構(gòu)機過站方式，有速度快、成本低等優(yōu)點，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。2012年11月，中建八局在該工法反力裝置進行優(yōu)化，并在南京地鐵十號線首次使用該過站方式，初始因滾輪制作存在缺陷，耽誤約2