施工技术论文：盾构机过站技术

盾构机过站技术盾构机过站技术 蔡双景蔡双景 该论文由期刊 VIP 推荐发表 Abstract This paper summarizes the shield machine technology for shield machine station station to provide reliable accurate technical support In this paper the various techniques from practice and through engineering practice and meet the requirements of construction do this in a summary for later similar shield machine station to lay a solid foundation and reference Key words shield machine station earth pressure balance shield machine section steel ribbed plate 摘摘 要 要 本文详细总结归纳盾构机过站技术 为盾构机过站提供可靠 准确的 技术支持 文中所述各个技术要点均来自实践 并经过工程实践的检验符合施 工要求 在此做一总结 为以后类似的盾构机过站奠定坚实基础和参考依据 关键词 关键词 盾构机过站 土压平衡盾构机 型钢 肋板 中国分类号 TU248 1 文献标识码 A 文章编号 2095 2104 2012 03 0020 02 1 1 盾构机情况盾构机情况 本文以日本小松土压平衡盾构机为例 该盾构机设备总重量约为 330t 总 长度为 58 405m 分盾构机主机和后配套设备两大部分 后配套设备分别安装 在 5 节后续台车上 两部分由桥架连接 盾构机主体由前盾 中盾 盾尾 刀盘四部分组成 盾体直径为 6340mm 刀盘直径为 6370mm 总重量为 252 2t 总长度为 9 03m 后配套台车和桥架总 长度为 49 375m 总重量约为 77 8 t 台车宽度为 5 2m 包括走道板 最高 处高 4 63m 台车轨距为 2 2m 2 2 车站场地情况车站场地情况 需要过站的车站是地下二层 10m 岛式车站 车站总长 163 3m 标准段宽度 18 9m 车站底板埋深约 16 5m 车站位于城市主干道上 车站沿东西向布置 街道路红线宽 46m 路面交通流量较大 车站底板布置见下图 接受端端头断面情况接受端端头断面情况 标准段断面情况标准段断面情况 3 过站施工准备过站施工准备 3 1 支架制作 由于盾构井底面低于车站地板 过站时盾构机是固定在托架上同步移动的 必须做支架将托架抬高 支架由工字钢制作而成 沿线路方向接受段支架采用四根双 20H 型钢 平均 分布 始发段采用三根 分别布置线路两册和平依时的两册 双 25H 型钢做主 支撑架 线路法线方向采用 20H 型钢 间距 1 25 米 中间间隔 1 米做肋板 支 架示意图如图 由于支架高度已经确定 托架需要抬高的高度 过站钢轨标高 托架底面标 高 车站盾构井底面标高 支架高度不足的部分采用垫板支撑 垫板采用 mm 钢板 制作成井字型 也底板面间垫钢板 3 2 盾构机过站托架 由于盾构机过站托架底面标高 过站钢轨标高 盾构机进洞的标高确定 由此可以确定托架的高度 其余与一般托架相同 见下图 3 3 盾构机在托架上的平移 3 4 平移时 盾构机铰接部分用 20H 型钢焊接 并对型钢进行裁剪 型钢长约 1m 盾构机两侧下部 45 度处对称两个型钢 见下图 2 5 过站采用的滑道 过站为减小摩擦在托架与底板间加双层钢板 钢轨或滚杠 本次施工使用 的钢轨布置采用为 2 1 2 的钢轨布置形式 具体布置见下图 钢轨与车站底版采用膨胀螺栓固定 3 5 顶力计算及顶推设备 钢与钢间磨擦系数取 0 5 0 6 摩擦力等于总重力 包括盾构机和托架 顶推设备采用 100t 千斤顶 液压泵站 千斤顶顶推速度为 10cm min 顶推 推力 150 160kg cm2 顶推开始时要 10 20 预顶 逐步增加油压到盾构开始 移动时的压力 千斤顶数量 3 个 1 个备用 3 6 平移采用的反力支座 平移时的反力支座采用的是 H 型钢和 16mm 钢板焊接而成 详细尺寸见下图 3 7 支架上的反力支座 采用 16mm 钢板焊接而成 详细尺寸见下图 3 8 钢轨上的反力支座 采用 16mm 后的钢板焊接而成 其上有 3 个孔与钢轨连接 直径 32 的螺栓 3 9 顶铁 顶铁长度根据千斤顶的行程以及每次的顶推距离 可分为 20cm 40cm 100cm 等 在顶铁上面按上一个把手便于搬运 采用 20H 型钢 对焊或 16mm 钢板焊接而成 两头表面焊接钢板 4 设备及人员设备及人员 4 1 过站所需材料见下表 材料配置表材料配置表 编号材料名称规格型号数量备注 1钢板16mm 厚150m2 2钢板10mm 厚10 m2 3轨枕直径 80 mm 长 500mm60 根 4H 型钢200mm1000m 5膨胀螺栓若干 过站设备配置表过站设备配置表 采用16mm钢板或两个H型钢对接 编号设备名称规格型号数量备注 1过站台车1 台始发托架改装 右线 2液压千斤顶100t4 台 3机械式千斤顶60t2 台 4液压千斤顶60t2 台 5液压泵站1 台 6卷扬机5t2 台 7动滑轮2 组 8链拉葫芦若干 9电焊机2 台 10气割设备2 台 11电锤1 台 4 2 人员配置人员配置 人员配置表人员配置表 编号工种名称数量 人 备注 1总指挥1 2土木技术人员3 3机械技术人员4 4技术工人12 5普通工人30 合计50 5 盾构过站盾构过站 5 1 盾构过站施工工艺流程 盾体上钢轨 盾体过站前进 车站底板平整 钢轨铺设 顶铁预制 盾构到达及上托架 盾体与后配套分离 盾体横移 茶亭站西端头始发平台安装 盾构接收托架安装 盾构接收托架改装 接收平台拆除 后配套 电瓶车轨道铺设 后配套台车过站 设备检修及部件更换 盾体上始发平台 盾体下轨道 盾体横移始发就位 盾体前进离开接收平台 连接盾体及后配套后配套台车始发就位 过站完成 5 2 盾构到达前准备 盾构到达前准备 5 2 1 车站底板的布置 在盾构机到车站前 要对车站底板进行整理 要对底板 中板上影响盾构 过站的预留钢筋进行压弯处理 保证盾构机过站净空 要对底板上不平整的地 面进行整平处理 车站底板平整后 在车站标准段底板上铺设钢轨 轨距 3m 轨道铺设位置见附图 2 5 2 2 始发托架定位 在接收井里搭设接收平台 平台由 20 型钢和 16mm 厚钢板搭设而成 平 台上部钢板相互焊接 表面焊缝要打磨光滑 并在表面涂上黄油 在始发架下面焊接一块厚度为 16mm 的钢板 焊缝间距 150mm 每一处焊 缝长度 150mm 始发架每一侧保证双面焊接 始发托架接收位置示意图始发托架接收位置示意图 为保证始发架能够在钢板上滑移 在钢板上安装推进支座 同时准备两个 推进油缸 将始发架固定在钢板上并对始发托架进行加固 便于盾构机的接收 5 3 盾构机到达后准备 盾构机到达后准备 5 3 1 用型钢支撑连接桥架 拆开盾体与后配套连接的水管 气管 液压 管等管路 5 3 2 在盾尾内部焊接支撑型钢 防止盾尾变形 5 3 3 清洁盾体 刀盘 清空密封土仓泥土 5 3 4 固定盾体和始发架 用钢丝绳将盾构机盾体与始发架分别在前 中 后固定拉紧 同时在盾壳与始发架接触的不同位置再点焊固定 以确保盾构机 盾体与始发架不发生相对移动 5 3 5 在盾体刀盘 前盾 中盾 盾尾连接处用钢板焊接在一起 防止在 盾构过站时盾体各部位相对移动 5 3 6 在盾体上用 H 型钢焊 4 个牛腿 便于盾体的顶升和千斤顶推动盾体 滑动 5 3 7 清除始发架加固材料 将盾构机接收时的加固材料清除 并对以前 的焊缝的焊渣进行打磨处理 使始发架能够在钢板上移动 5 3 8 将盾体与始发架一起用两台千斤顶 推力为 100t 向前移动到盾构 机操作平台脱出管片 使盾体脱离后配套设备 便于盾构机的横移 5 4 盾构机主体过站 盾构机主体过站 盾构机盾体过站 主要包括东端头的横移 盾体的前移和在西端头井内的 横移三部分 5 4 1 盾构机横移 根据车站底板布置情况 在盾构机前移前要将盾构机盾体平移 将推进油 缸安置在盾构机上焊接的牛腿上 使油缸撑靴顶紧车站侧墙加液部分设置的反 力支座上 然后同时开动推进油缸 推动盾构机平移 盾构机的平移距离为 1 5m 盾体横移平面图盾体横移平面图 盾体横移示意图盾体横移示意图 5 4 2 盾构机前移 考虑到接收井与车站底板有一个 34cm 的台阶 在盾构机接收托架安装时 将托架做成一个 7 的上坡 盾构机在接收平台前移至车站底板时 高度刚好 与车站底板上铺钢轨的高度一致 可直接将托架与盾构机整体推进上钢轨 直 接过站 托架及盾构机整体上钢轨后的位置关系图如下 托架及盾构机整体上钢轨后示意图托架及盾构机整体上钢轨后示意图 用卷扬机拉动托架 使托架与盾体向前移动 移动的过程中要定时检查盾 构机及托架的姿态 并及时进行纠正 5 4 3 盾构机横移及始发就位 在盾体前进的同时 将到达端头的转移到另一端头作为始发平台 在盾体 到达再始发端头前要将始发托架的位置准确的定位在钢板上 并做上标记 在 始发平台的钢板上涂上黄油 当盾体前进到再始发端头 托架全部上到始发平台上后 就要进行盾体的 横移工作 将盾体顶升到托架离开钢轨 取走钢轨 收缩油缸使盾体落在始发 平台的钢板上 利用液压油缸推动盾体在始发平台的钢板上横移 1 5m 然后再向前滑动 滑动到托架距侧墙 0 6m 位置时 用油缸逐个调整使托架准确定位 最后对始发 托架进行加固 为始发做准备 5 5 后配套台车过站 后配套台车过站 5 5 1 后配套台车过站准备 在盾体过站的同时 要进行车站内台车和电瓶车轨道的铺设 轨枕和道床 均采用 20 H 型钢进行铺设 由于电瓶车和后配套台车在洞门处轨道和车站底 板之间存在较大高差 需要顺坡 轨道纵坡定为 20 5 5 2 台车前进 轨道铺设完成后要进行后配套设备的过站 在 1 号台车上用 H 型钢焊一横 梁 利用电瓶车直接推动整个后配套系统进行前移 5 5 3 盾体与后配套系统的连接 后配套设备到达再始发端头后 要将后配套设备与定位好的盾体进行连接 连接水管 电路 气管和液压管路等 5 6 盾构机的检修 盾构机的检修 利用盾构机过站期间进行盾构机检修 为下一个区间的掘进做准备 维修 内容视盾构机检查的情况确定 包括刀具更换 要根据刀具磨损状况和下一区 间掘进的地层情况确定 刀盘和螺旋输送器的磨损修复 盾尾密封刷的更换 密封件的更换 泡沫管路和注浆管路的疏通 测量系统的维护保养和鉴定等等 6 注意事项注意事项 1 盾构过站前制定详细的过站方案与计划 同时组织有经验的经过技术培 训的人员组成作业班组 指定专人负责组织施工 2 到达前对托架进行加固和精确定位 确保盾构机过站时托架的刚度 3 到达前 将站台板预埋插筋和其他影响盾构过站的预埋件砸平 保证底 板的平整 4 在底板铺设钢轨 钢轨上涂抹 3 极压