盾构机井下组装作业指导书

- 1 - 十、盾构机井下组装作业指导书 1. 编制目的.2 2. 编制依据.2 3. 适用范围.2 4. 施工准备.2 4.1 场地规划及布置 .2 4.2 吊装验算 .2 4.3 管线调查 .3 4.4 盾构机验收 .3 4.5 托架、反力架测量复核 .3 4.6 现场消防、安全保卫及防盗 .3 4.7 交底及培训 .4 5. 施工方法.4 5.1 盾构机概况 .4 5.2 现场施工条件 .4 5.3 总体吊装下井方案 .4 5.4 调试总体方案 .4 6. 工艺流程.5 6.1 盾构下井组装与调试工艺流程图 .5 6.2 盾构机下井组装顺序 .5 6.3 操作要点 .6 7. 主要机具及设备.10 7.1 机具设备配置 .10 7.2 工具管理 .11 8. 劳动力组织.11 9. 质量控制要点及检查标准.12 9.1 焊接质量控制及检查标准 .12 9.2 质量保证措施 .13 - 2 - 10. 安全措施.14 10.1 机械安全措施 .14 10.2 起重作业安全措施 .14 10.3 组装作业安全措施 .14 11. 环保措施.15 1. 编制目的 盾构机下井组装具有主体体积庞大，井下拼装场地狭窄，吊装作业多的特 点。组装与调试作业应按计划有组织地进行，以确保盾构下井组装与调试有序、 快速安全，并为盾构始发和正常掘进提供状态良好的施工设备。 2. 编制依据 2.1 盾构机图纸、说明书及操作规程 2.2 盾构区间及车站结构设计图纸 2.3 起重机吊装参数及吊装作业安全规定 2.4 施工组织设计 3. 适用范围 本作业指导书适用于宁波市轨道交通区间盾构组装。 4. 施工准备 4.1 场地规划及布置 准确测量场地，根据施工情况、端头井位置情况及吊车参数等详细规划吊 机停放、大件摆放、台车摆放位置。在盾构机下井组装前，对盾构始发井井下 及井上场地进行清理。 4.2 吊装验算 盾构机吊装应编制专项施工安全方案，并进行地基承载力、最不利吊装工 况（由臂长、角度、工作半径、最大起吊重量等确定）的稳定性、吊具索具强 度等的验算。 4.2.1 参数 本处以小松 TM634PMX-50 盾构机、450t 吊车（吊车选用根据实际吊装工况 - 3 - 确定，包括吊装作业半径、大臂角度、起吊高度、物件尺寸和重量、吊车作业 空间、吊装场地等影响因素。 ）为示例，地基为 C30 混凝土。主要参数如下： 盾构：前盾重 97t，中盾重 75t，刀盘重（带刀）31t。 汽车吊：吊车自重 84t，配重 100t。 地基容许承载力：C30 混凝土承载力约为 0.345Mpa，安全系数取 2.5，则 容许承载力为 0.138Mpa。 4.2.2 起吊时地基承载力验算 按最大件前盾重量计算，总重量=84+100+97=281t 通过计算得出，需要在吊车每个支腿处设置钢板加大受力面积，钢板最小 面积为 5.09 m2。 4.3 管线调查 在盾构机下井组装前，对吊装场地内的地下管线、建（构）筑物进行详细 的调查和实地测量，对起吊范围地下管线和建（构）筑物进行保护或临时迁移， 待施工完成后恢复。 4.4 盾构机验收 4.4.1 所有购置的标准定型产品，具有产品合格证书及测试报告单。 4.4.2 盾构关键部件的钢材（板材、型钢） ，查验生产厂的质保书。 4.4.3 盾构推进千斤顶试验验收。 4.4.4 拼装机提升、平移、旋转、调节千斤顶试验验收。 4.4.5 防止盾构后退的推进系统平衡阀二次溢流压力，应调到设计压力值。 4.4.6 调节拼装机的回转平衡阀的二次溢流压力应调到设计压力值。 4.4.7 液压系统各非标制品的阀组，应按设计要求进行密闭性试验。 4.4.8 未单独列项检验的部件，均应符合设计要求。 4.4.9 盾构机在地面存放及下井过程中的防止污染，防损伤工作安排等。 盾构机在进入场地后需对盾构机进行检查和清理，对油管、水管的闷头进行复 紧，防止油、污水在吊装过程中遗洒。 4.4.10 螺旋输送机闸门手动控制测试。 4.4.11 注浆及加泥泡沫系统测试。 - 4 - 4.5 托架、反力架测量复核 按照测量程序将托架、反力架的标高、中线及法线进行放线和复测，并结 合洞门的实际尺寸对盾构机始发轴线进行适当调整。托架安装完成后，对其稳 定性进行检查。 4.6 现场消防、安全保卫及防盗 做好施工现场的消防工作，应配备一定数量的消防设备等。在下井组装过 程中由于进出场设备较多，需做好安全保卫和领导值班制度，施工采取 24 小时 作业，防止设备或材料丢失。 4.7 交底及培训 在组装前，由项目总工组织物设部、技术部、安质部和现场作业人员进行 盾构机下井组装的技术和安全交底及培训。 在盾构机下井组装过程中容易出现机械伤害、高空坠落等安全事故，在施 工过程中要编制安全应急预案，应对突发情况。 5. 施工方法 5.1 盾构机概况 (仅供参考，具体执行时以所选用的盾构概况为准) 盾构机可分为主机和后配套台车两部分，盾构机主机又分为刀盘、前盾、 中盾和盾尾，台车共 6 节。 5.2 现场施工条件 包括场地面积、道路处理形式、吊装设备作业条件及工况等，以满足盾构 吊装专项方案要求为准。 5.3 总体吊装下井方案 盾构机下井组装顺序可以先盾构主机、后配套台车，也可以先配套台车， 后盾构主机。吊装方案可分为整体下井组装方案和分块下井吊装方案。以先台 车后主机为例分述如下： 整体始发下井组装方法为：先后配套台车，后盾构主机。按由后到前部的 顺序依次将各节台车下井、连接；台车组装完成后，再吊盾构基座、前盾、刀 盘、中盾和盾尾，完成主机安装，最后用桥架将台车和主机连接。 分体始发下井组装方法为：先将 1 号台车下井，再吊盾构基座、前盾、刀 盘、中盾和盾尾，完成主机安装，最后将 1 号台车和主机连接。同时在地面上 - 5 - 将剩余台车连接，并通过加长管线将地面台车与井下连接。待井下具备安装台 车条件后再将台车下井，并与盾构机主机进行最后组装。 5.4 调试总体方案 盾构机组装和边接完毕并确定无误后，即可进行盾构机调试，调试分空载 调试和负载调试。 空载调试主要内容为：配电系统，液压系统，润滑系统，冷却系统，注浆 系统，以及各种仪表、传感器的校正。空载调试盾构机各系统运转后即可进行 负载调试。 负载调试的主要目的是检查各种管线及密封的负载能力，使盾构机的各个 工作系统和辅助系统达到满足正常生产要求的工作状态。通常试掘进时间为对 设备负载调试时间。 6. 工艺流程 6.1 盾构下井组装与调试工艺流程图 吊机组装就位 后配套拖车吊装与管线连接 主机吊装与连接 安装反力架 主机定位及后配套连接 空载调试 安装负环管片 负荷调试 井下轨道及始 发基座的准备 组装场地 的准备 - 6 - 盾构组装场地分成三个区：后续台车存放区、主机存放区、吊机活动及支 设区。盾构机按后续台车、主机依次进场组装。 凡不影响到运输和下井工作的零部件，应连同各自的台车运输、下井。凡 对下井有影响的台车零部件应拆下，在该车下井后，随即下井并按要求组装。 6.2 盾构机下井组装顺序 以先主机后台车的整体下井吊装方案为例，具体如下： 序号步骤工作内容 1 组装始发台架盾构运输到施工场地； 组装台车，临时托架吊入井内； 洞内铺设轨道。 2 吊装中盾螺旋输送机后移； 中盾吊入井内。 3 组装前盾与中盾中盾后移； 前盾吊入井内。 4 组装刀盘前盾与中盾的连接及后移； 刀盘吊入井内； 5 组装管片拼装机、盾尾主机连接及前移； 拼装机装完后先装下盾尾，等螺旋机吊入 并安装完成后再装上盾尾，然后焊接； 组装盾尾、焊接盾尾及盾尾密封刷。 6 吊装螺旋输送机先将螺旋输送机吊入井内并组装； 完成桥架与后配台车的连接。 7 组装桥架依次吊入第六、五、四、三、二、一节台 车； 进行桥架组装； 桥架吊入井内。 8 设备连接、安装反力架连接各台车的管线； 反力架吊入井内； 安装反力架； 盾构机设备的连接。 9 完成组装、准备始发完成组装； 盾构机调试，准备始发。 6.3 操作要点 6.3.1 盾构机下井组装操作要点 6.3.1.1 吊装托架与铺设轨道 始发架下井后的中心与隧道中心在一线上，与始发位置的要求尺寸完全符 和，满足始发条件。在始发架上放置 6 块标准块管片，在管片上铺轨枕、钢轨。 轨距满足台车行走轮和电瓶车的尺寸。 - 7 - 6.3.1.2 吊装及组装后续台车 16台车采用起重吊机单机吊装。在台车下井前需对台车的连接管线 进行检查、清理和复紧，防止油的污染。台车按顺序下井并依次联接好，用防 滑楔楔住。为减少吊装时台车在空中的摆动，采用 4 个吊点，台车与钢丝绳线 夹角约 70。起吊之前先试吊，吊运时旋转和变幅应缓慢。 6.3.1.3 双梁的吊装 双梁吊装下井前应吊一节管片车下井，为了保证桥架后移方便，双梁下井 后在管片车上焊接好钢支架方便安放双梁，满足支撑双梁的重量和后移的强度 及刚度。双梁后移与第一号台车连接。 6.3.1.4 螺旋输送机下井 螺旋输送机吊装采用一台起重吊机，选择合适的位置系上两条起吊平衡索， 先把它微微吊起，然后将运输车辆开走，将螺旋输送机吊下井组装。 6.3.1.5 吊装中盾 中盾吊装选用两台起重机起吊（主吊、副吊吨位按实际吊装工况选用） 。当 平板车把中盾运至吊装区域，选择合适的位置系上两条起吊平衡索，先把盾构 部件微微吊起，再提升主吊吊车一侧的 4 个吊点，慢慢放下副吊吊车一侧的 2 个翻身吊点，使部件翻至垂直位置，主吊通过旋转、起落臂杆把中盾缓缓吊到 距始发井 1m 处停止，此时一定要保证中盾的水平和垂直及满足始发参数后缓慢 放在始发架上。在盾体两侧上焊接牛腿，在托架上装上活动牛腿，用备好的 100t 的分离式液压千斤顶向后推到要求的位置。 6.3.1.6 吊装前盾 前盾吊装方式与中盾相同。用 100t 的分离式液压千斤顶将中盾推向车站端， 保证前盾有足够的吊装空间。主吊车把前盾缓缓吊到距始发井 1m 处停止，此时 一定要保证前盾的水平和垂直及满足始发参数后缓慢放在始发架上。在盾体两 侧上焊接牛腿，推至中盾处与中盾进行组装。应满足前盾和中盾的机械装备图 要求，即铰接销子定位和螺丝联接，组装螺栓必须按规定进行检测其扭矩。组 装后，用 100t 的分离式液压千斤顶将前盾、中盾推向开挖端，保证刀盘的组装 距离不小于 3.5m。在组装前盾过程中由于刀盘主轴承密封油渗出较多，施工过 程在前盾下方设置棉絮，清理油渍。 - 8 - 6.3.1.7 吊装刀盘 在井上安装好刀具和回转接头。刀盘起吊也需采用抬吊方式翻转刀盘（吊 装方式与中盾相同） 。主吊车将刀盘竖直吊稳下井后，将其慢慢靠向前盾，回转 接头穿过主轴承，在土仓里焊接两个耳环，用两个 2t 的导链拉住刀盘，把前盾 和刀盘的螺栓孔位及定位销按机械装备图要求尺寸完全对准后，再穿入拉伸预 紧螺栓，按拉伸力由低到高分两次预紧螺栓，组装螺栓必须装配图按规定进行 检测其扭矩，预紧完毕后，再用液压扭矩扳手复紧一遍。 6.3.1.8 吊装（下半部分）盾尾 在盾尾下井前，先要测量盾尾的真圆度，若出现变形时，利用倒链+型钢内 支撑对盾尾进行调整和加固。然后利用主吊吊装下半部分盾尾，盾尾就位后与 中盾进行定位、焊接。 6.3.1.9 组装螺旋输送机 把螺旋输送机推到需要吊点位置， 主吊吊车按螺旋输送机的自身前后两吊 点，基本按螺旋输送机组装的角度吊起来，缓慢的从拼装机的内圆斜插入，到 一定的吊装位置解掉前吊点，再用导链吊住螺旋输送机的前端（中盾的门架） 的位置缓慢拉到前盾螺旋输送机法兰位置，把螺旋输送机的法兰和前盾的法兰 螺栓孔位及定位销按机械装备图要求尺寸完全对准后，再穿入拉伸预紧螺栓， 按拉伸力由低到高分两次预紧螺栓，连接螺栓必须依照装配图按规定进行检测 其扭矩，预紧完毕后，再用液压扭矩扳手复紧一遍。 6.3.1.10 工作平台安装 吊装工作平台，并用导链配合对准装配螺栓孔位置，上紧连接螺栓。 6.3.1.11 盾尾（上半部分）安装（适用小松盾构） 对盾尾（上半部分）进行检查、合格后采用主吊进行吊装，并定位焊接。 6.3.1.12 吊装反力架 采用吊机将反力架吊入井内，准确定位，并安装支撑构件。 6.3.1.13 盾构组装 正确连接盾构机上的各种构件和管线等，确认无误后进行调试。盾构机全 部下井和组装工作完成后，将盾体上的吊耳割除，并放入盾构机专用集装箱。 盾构机下井后，安排管理人员进行值班，并检查盾构机情况，防止出现安全事 - 9 - 故或盾构设备、电缆丢失的情况。 6.3.2 盾构机调试操作要点 盾构调试主要按空载和负载两个阶段通过“盾构机故障诊断系统”排除各 种系统故障，使设备达到良好的工作状态，并根据地质状况，选择合适的掘进 参数，为正式掘进奠定理论和经验基础。 6.3.2.1 空载调试 主要调试内容为：液压系统，润滑系统，冷却系统，配电系统，注浆系统， 以及各种仪表的校正。着重观测刀盘转动和端面跳动是否符合要求。 1、供油：主油箱加油，主油箱设在后续台车上，油品根据盾构机说明书要 求进行添加，添加前需经物设部、盾构队长、机电工程师确认后进行加油工作， 防止误加油品造成盾构机损坏。 2、接线、连接检查：对整机的接线，管路、连接件螺丝紧固情况作最后彻 底检查。 3、油脂供应设定：刀盘密封内外圈的供脂频率均设定相同参数（参考值 32S/次） 。 4、通电、旋转方向确认：刀盘驱动马达旋转方向与设计工作要求相一致。 5、盾构各压力设定：各压力设定在解除盾构联锁、盾构 PU 运行条件下进 行（见下表） 。 盾构机各压力设定表（1 kg/cm2=0.1Mpa） 序 号 设定项目控制压力（kg/cm2）设定方法 1 控制压力 40 旋转盾构 PU，将顺序阀前方的压力 计调节为 40 kg/cm2 高压： 350 2 千斤顶压力 低压： 50 在盾构千斤顶伸长至极限时设定高压； 低压设定时，将盾构联锁设定为“开” 3 防止破损压力 350/ 4 收缩压力 200 5 排气回路压力 250 盾构千斤顶“收缩”至极限位置时设 定 6 补充油根据容积确定软管内和千斤顶内空间被油液充满 7 仿形刀千斤顶 压力 210 仿形刀动力马达运行，采用手动模式， 在千斤顶极限位置时，设定安全阀的 释放压力为 210 kg/cm2 8 螺旋机出口闸 210 闸门千斤顶动力马达运行，在千斤顶 - 10 - 门千斤顶压力极限位置，将溢流阀压力调至 210 kg/cm2 9 螺旋机驱动液 压泵压力设定 230 运转电动马达，泵工作，机械锁定螺 旋机，将溢流阀压力调至 230 kg/cm2 10 中折千斤顶压 力调试 最高压力：350 防止破损压力：150 中折千斤顶动力液压油泵运转，千斤 顶伸长至极限位置 11 拼装机旋转调 试 最高压力：210 平衡阀压力：210 启动电动机，液压泵，将液压系统最 高压力设定为 210 kg/cm2，平衡阀 压力设定为 210 kg/cm2 12 拼装机升降、 摆动千斤顶调 试 升降主压、滑动压力、 支架 A、支架 B 的液压压 力均为 140 调试前，往液压油箱添加液压油约 120L。启动电动机，液压泵正常工作。 13 壁后同步注浆 千斤顶调试 缩回压力：130 伸长压力：80 动力马达运转，液压泵正常工作,在 各千斤顶“伸长、缩回”至极限位置 设定 14 自动供油（刀 盘润滑）的设 定 供油压力： 3 启动刀盘驱动马达，刀盘旋转。封闭 P 回路，调节溢流阀的开口尺寸，将 压力按要求设定。 15 设定盾构同步 回路压力 回路压力：50 刀盘旋转，模式定为“掘进”伸长 6 或 15 千斤顶机及其它千斤顶，在千 斤顶极限时设定。 16 刀盘旋转时电 器系统检查 / 确认各种信号联锁“解除” ，显示为 “掘进模式” 6.3.2.2 负荷调试 空载调试证明盾构机具有工作能力后即可进行负荷调试。负荷调试的主要 目的是检查各种管线及密封的负载能力，使盾构机的各个工作系统和辅助系统 达到满足正常生产要求的工作状态。通常试掘进时间即为对设备负载调试时间， 负荷调试时将采取严格的技术和管理措施保证工程安全、工程质量和隧道线型。 7. 主要机具及设备 7.1 机具设备配置 7.1.1 盾构下井吊装机具设备表 序号设备名称数量备注 1 起重吊车1 台吨位按吊装工况确定 2 100t 移动式液压泵站1 套含千斤顶 317m/65mm 2 根 47m/65mm 4 根 - 11 - 58m/39mm 4 根 6 各种型号扳手 / 7 55t 卡环6 只 8 25m 消防绳1 根 7.1.2 盾构组装机具表 序号机具数量备注 1 二氧化碳气体保护焊机2 台焊接 2 碳刨机1 台含空压机 3 气割工具6 套含氧气、乙炔 4 10t 倒链2 个 5 5t 倒链4 个 6 1t 倒链6 个 7 盾构拆装专用工具1 套 7.1.3 专用工具表 序号名 称数量序号名 称数量 1 液压扭力扳手1 把 15 空压机1 台 2 液压泵站（1）1 台 16 重型风动扳手2 把 3 拉伸预紧扳手1 把 17 1.5t 卧式千斤顶1 台 4 液压泵站（2）1 台 18 砂轮机2 把 5 氧气乙炔割具2 套 19 插线板3 套 6 千斤顶2 台 20 注脂管路1 套 7 100T 推进油缸2 根 21 活动人梯2 架 8 液压泵站（3）1 台 22 液压工工具1 套 9 大撬棍8 根 23 电工工具1 套 10 小撬棍8 根 24 枕木30 根 11 2t 倒链2 个 25 工字钢 20a 或 175H 钢 20 米 12 5t 倒链2 个 26 20mm 钢板若干 13 10t 倒链6 个 27 电动扳手1 台 14 电焊机2 台 7.2 工具管理 盾构机下井组装分为专用工具和通用工具，通用工具由物设部管理，其领 用和归还需建立台帐，实行随领随用，当日归还的制度。盾构专用工具由盾构 队长安排机修人员管理，必须限制工具的使用人员及归还时间，每次交接班时 均需进行清点，防止丢失。 8. 劳动力组织 由于盾构机下井组装时间短，人员安排多则浪费，安排少则不能正常工作， 人员配置很重要，通过实践，总结出一个工作面比较理想的人员配置如下表： - 12 - 劳动力配置表 序号工作岗位数量工作内容 1 队长1 人全面负责下井组装与调试工作 2 机电工程师1 人负责盾构机电安装与调试 3 机械液压工程师1 人负责盾构机机械液压安装与调试 4 安全员1 人负责安全工作 5 质量员1 人负责质量监督检查工作 6 起重工8 人负责盾构机吊装工作 7 电 工4 人机电安装工作 8 钳 工4 人 9 管道工4 人 10 辅助工8 人负责电力部分检修和维护 11 机械工人2 人负责机械部分检修和维护 9. 质量控制要点及检查标准 9.1 焊接质量控制及检查标准 9.1.1 焊接质量控制 焊接质量控制的目的在于监督焊接生产全过程，使焊接生产处于受控状态。 首先应按图纸、技术标准和焊接工艺规程，确定所需控制的对象和目标，对影 响焊接质量的主要因素实行控制和监督，从而达到保证产品制造质量。然后， 制定检验规程或检验指导书，具体规定焊接质量的检验方法和检验程序，用以 指导焊接检查员开展检验工作。 9.1.1.1 焊接质量控制点 焊接质量控制点是按照焊接施工的特点，通过对影响焊接质量的诸因素进 行分析，明确重点质量的控制位置，采用控制点方式实施焊接质量的控制管理。 表 1 为水工金属结构产品焊接施工的控制点。 9.1.1.2 焊接质量计划 焊接质量计划是工厂针对具体产品，根据产品的质量计划、质量目标、产 品图纸和技术文件、产品质量特性重要性分级的要求，对有关质量项目（如原 材料、焊接材料和焊接施工等）的质量控制职责和依据进行总体安排的文件。 焊接质量计划应包括原材料、焊接材料、材料代用、焊接工艺评定、焊工 - 13 - 技能考试、焊前准备、焊接过程、焊后热处理以及最终检验等项目的监督，按 产品加工工艺程序，在焊接质量计划中逐项规定具体的监督内容。 焊接质量计划中的控制要求应规定质量控制的执行部门（如厂质保部审核 认可，或质检部门控制，或第三方授权的检验师监查） ，方式（如巡回检查的控 制点、需暂停经检验见证确认转序的停止点、须第三方监检在场并确认转序的 监检停止点） 。 9.1.1.3 焊接质量检验流程 焊接质量检验流程是按照焊件的加工工艺流程，将检验程序以流程图的方 式表达检验活动流程、检验点设置及检查方式和方法。焊接质量检验流程图可 以工艺流程图为参考，沿着产品的加工顺序，系统地设计绘制。在某些情况下， 也可以直接利用工艺流程图，在上面绘出所需要检验的符号，即可作为检验流 程图。 9.1.2 焊接检查标准 序号项目允许缺陷尺寸 mm一类焊缝 1 裂纹不允许 2 焊瘤不允许 3 飞溅清除干净 4 电弧擦伤不允许 5 夹渣不允许 6 咬边 深0.5，连续长度100，两侧咬 边累计长度10%焊缝全长 7 表面气孔不允许 8 焊缝边缘直 线度 在焊缝任意 300mm 长度内3.0 气气体保护焊 9 对接焊缝不允许 10 焊缝余高 平焊 03.0 立焊、横焊、仰焊 04.0 11 焊缝宽度 盖过每侧坡口宽度 2.04.0，且圆 滑过渡 12 角焊缝不允许 13 焊脚尺寸偏 差 K123 14 焊脚不对称差值2.00.15 15 端部转角连续绕角施焊 16 组合焊缝焊 脚 图纸未注明时 K=t/4，且4.0 注 1：-板厚注 2：K-焊脚尺寸注 3：t-腹板厚度 - 14 - 9.2 质量保证措施 9.2.1 施工前组织有关人员熟悉图纸、方案，并进行技术交底。 9.2.2 维护和维修工作只能由受过培训、掌握正确的技术、技巧和知识的 人员来担任。 9.2.3 在用水、高压清洗器清洗盾构机时，要对所有电器部分进行覆盖， 清洗完后，要取掉覆盖物。 9.2.4 在对盾构机进行焊接作业中，严禁焊接电流经过液压部件和轴承以 及电气元件。 9.2.5 在维护时不得随意更改和调整各电气和液压系统安全装置的安全值， 禁止进行任何会影响盾构机控制