盾构过站和调头工艺设计工法

1、 盾构过站和调头工艺设计工法1 简介1.1 工艺方法概述分段隧道施工采用盾构法施工时，由于受端站已关闭，隧道贯通后无法吊出。在井中掉头施工相邻的盾构隧道），进入车站另一端的出发井，直接进行下一个隧道的施工。盾构过站是指由于接收站需要提前关闭，接收站不具备吊出吊入条件，盾构隧道穿过平台板的施工方法。 后支撑系统整体分为两部分，建站完成后进行组装。盾构掉头是指由于接收端站需要提前关闭，并且必须完成相邻隧道的施工，所以在端井完成掉头，主要分为盾构主机和各段配套小车掉头。集合。1.2 工艺原理结合各工程实际工程概况、站台结构形式及盾构机位置关系，在盾构通过站台前，对站台底板进行处理，并铺设和加固钢轨。

2、盾构接收并移动到位后，盾构及时通过站台，更换盾构尾刷，同步清理灌浆系统。盾构机过站移动就位后，支撑系统由电瓶车直接驱动，过站后与盾构机连接。然后开始护盾启动的相关工作。盾构掉头时，要考虑盾构机主体及配套设备的尺寸。结合U型转弯施工现场的设计图纸和空间测量结果，提前做好U型转弯模拟工作，确定各种极限尺寸（并考虑工作空间和施工误差）。根据模拟结果确定掉头程序和掉头计划。2 工艺方法的特点2.1盾构机用于整体平移或掉头，无需拆机，施工速度快。2.2 盾构机的维修保养可在过站或掉头过程中完成，节省时间。2.3 过境或掉头在地下进行，对地面及周边环境影响小。2.4 接收屏蔽罩前，整体考虑屏蔽罩通过站（或

3、转身）所需的空间，合理考虑接收屏蔽罩时的支架安装。同时，根据站台结构形式，将盾构机平移、前推、平移，直接放置在起始竖井中。2.5 采用铁路过站的简便方式完成施工，对设备影响小。2.6 只有将盾构主机与后部配套设备断开，才能实现盾构整体过站（或掉头）。2.7 盾构机过站（或掉头）过程中，应按时间表更换盾构尾刷，同时清理同步灌浆系统。2.8 护盾经过站台（或掉头）后，直接在起跑井就位。主机与后配套设备连接后，具备启动盾构的条件，大大缩短了工期，加快了施工进度。3 适用范围这种工法适用于繁华城区、工地狭窄、不需盾构吊装的工程。对具备条件但工期不准的类似情况具有一定的参考价值。4 主要技术标准盾构隧道

4、施工及验收规范 （ GB50446 ）。地下铁路工程施工及验收规范 （ GB50299 ）。5 施工方法盾构过站总则采用顶推、盾体整体平移的方式和电瓶车牵引随动小车过站的方式。盾构掉头总则采用顶推法使盾构整体旋转。护罩主体旋转到位后，后支撑台车逐段旋转平移连接。6 工艺流程及操作要点6.1 施工流程盾构隧道过站施工工艺流程如图1所示。图1盾构机过站施工流程图盾构掉头施工工艺流程见图2。图2 盾构机掉头施工方法流程图6.2 操作要点6.2.1 盾构通过站1护盾到来前的准备1）车站楼层布局盾构机到站前，应整理好站台楼层。需要对影响盾构过站的底板和中板上预留钢筋进行压弯，保证盾构机过站间隙；底板上不

5、平整的地面应平整。车站地面平整后，在车站标准段地面铺设钢轨，轨距为3m。2）牵引工具布置为方便盾体和支架顺利移动，有两种选择： 在站台另一端安装两台拉力为5吨的葫芦，作为盾构机通过站台时的拉力; 设置在轨道上 设有反力装置，用液压千斤顶从支架尾部（盾构主机与支架连接为一体）推入。3）接收支架和平台安装在接收井内设置接收平台。平台采用20#型钢和16mm厚钢板制成。平台的上部钢板相互焊接。表面焊缝应打磨光滑，表面涂黄油。在接收架下方焊接一块厚度为16mm的钢板，焊缝间距为150mm，每条焊缝长度为150mm，保证起始架的每一面为双面焊接。图3 站台接收端剖面图为保证起跑架能顺利爬上车站地板上的钢

6、轨，支架安装时应根据现场实际情况稍有坡度（2-5%），使支架前端仅比轨道表面高2-3mm。为了完成盾构的平移，支架需要在钢板上滑动，在钢板上安装推进支架，同时准备两个推进油缸。起始架固定在钢板上，起始支架加固，方便盾构机的接收。2盾构机到货后的准备工作1）用型钢支撑和连接桥梁，拆卸盾体和后面连接的水管、空气管、液压管等。2）在盾尾内部焊接支撑型钢，防止盾尾变形。3) 清洗盾体和刀头，清空密封土仓内的土。4) 固定盾体和起始架。用钢丝绳分别将前、中、后盾构机的盾体和起始架固定紧固，同时在盾壳和起始架不同的位置点焊固定接触以保证盾构机的盾体与起始架相连接。机架不相对于彼此移动。5）盾体刀头、前盾、

7、中盾和盾尾用钢板焊接在一起，防止盾体通过工位时盾体各部分的相对运动。6) 用H型钢将4根牛腿焊接在盾体上，便于盾体提升和千斤顶推动盾体滑动。7) 拆除起始架的加固材料。盾构机收料时将补强材料去掉，将前道焊缝的焊渣磨掉，使起始架能在钢板上移动。8) 将盾体和起始架连同两个千斤顶（推力为100t）向前移动至盾构机操作平台脱节段，使盾体与支撑设备分离，便于横向移动盾构机。3 盾构机主机过站盾构机主机过站，主要包括三部分：到站横梁、主机前移和始发端井内横梁。1）盾构机横移根据站台布置，盾构机前移前应平移盾构机盾体。将推进油缸放在焊接在盾构机上的牛腿上，使油缸的支撑靴压在工位侧壁上，同时启动推进油缸推动

8、盾构机平移。盾构机的横移距离通常为1.5m。图4 车站接收端剖面图2）盾构机前进将推进油缸放在盾构机上的牛腿上，启动油缸，将盾构机和启动架与接收平台的钢板分开，将钢轨放入其中，然后收缩油缸让盾构机支架落在钢轨上。导轨放置位置如下图所示：图 5 站台接收支架与钢板剖面图用液压千斤顶推动支架，使支架和护罩向前移动。移动过程中，定期检查盾构机的姿态，及时纠正。3）盾构机横移到位启动在盾体前进的同时，将到达末端的平台转移到起始端作为起始平台，并确保起始支架的位置准确定位在钢板上，并在盾构到达末端之前进行标记；在发射平台的钢板上涂黄油。当盾体前进到起始端，支架都在起始平台上时，盾体进行横向运动。将盾体提

9、升至支架离开导轨，取下导轨，收缩油缸，使盾体落在启动平台的钢板上；用液压缸推动盾体在启动平台钢板上横向移动1.5m，然后向前滑动。当支架距侧壁0.6m时，用气缸一一调整支架，使支架准确定位。最后对起跑架进行加固，为起跑做准备。4辆随后的手推车通过车站1）后托小车准备过站盾体通过车站时，应铺设车站内电车、电瓶车的轨道，轨枕和道床铺设20#H型钢。由于隧道口的轨道与电瓶车站台地面及后托小车之间的高差较大，需顺坡走。2) 小车向前移动轨道铺设好后，后方的配套设备应通过车站。 1号台车上，一根横梁与H型钢焊接在一起，用电瓶车直接推动整个后支撑系统向前移动。3) 屏蔽体与后支撑系统的连接后支撑设备到达西

10、端后，需要将后支撑设备与定位好的盾构体连接起来，并连接水管、电路、气管和液压管等。5 盾构机的维护保养在车站通过过程中使用盾构机对盾构机进行检修，为下一段开挖做准备。维修内容根据盾构机的检查确定，包括更换刀具（根据刀具磨损情况和下一段开挖的地层情况确定）、刀盘的磨损和修复以及螺旋输送机、盾尾密封刷的更换、密封件。更换泡沫管和注浆管，维护和识别测量系统等。6.2.2 盾构掉头1 施工步骤盾构回转施工步骤如图6所示。第一步接收平台安装第二步，接收盾构机第三步将盾构机向上翻转第四步将盾构机水平翻转第五步，横穿后顶起盾构机。第六步，顶起并转动盾构机。第七步，转动盾构机第 8 步顶转盾构机第九步，盾构机

11、就位图6 翻转步骤示意图（小车翻转请参考主机）2 屏蔽接收1) 收货准备准确测量掉头场地的实际空间大小，尤其是掉头的关键位置和卡口位置，避免因施工失误对最终掉头效果产生不利影响。根据盾构机主体及配套设备的尺寸，结合U型转弯施工现场的设计图纸和空间测量结果，提前在计算机上用CAD进行U型转弯模拟工作，并确定各种极限尺寸（并考虑工作空间和施工误差），根据模拟结果确定掉头步骤和掉头方案。对掉头段底面和钢板平面度的要求：准确重新测量掉头工作井底面平面度； 保证砂浆强度10Mpa，砂浆表面平整度10mm/m 2 ； , 周围区域固定牢固，避免盾构机回转时钢板的移动。 设计支架固定、盾构机平移、盾构机掉头

12、和在盾构转弯位置启动的预埋件，并考虑到支架、负环、反作用力架等重型结构的安装和拆卸。在掉头部位铺设钢板。为保证盾构机回转和横移时盾构机有足够的支撑面，在盾构入孔前，应预先在接收井底部铺上70mm厚的粗砂。下垂以增加盾牌阻力。捣固整平后，在砂垫层上铺满20mm厚的钢板，钢板与钢板通过焊接（分段焊接）定位成一体，用小磨床打磨，保证钢板的平整度。 释放钢板上盾构机旋转平移过程的点，识别模拟盾构机掉头过程的支架轨迹和趋势，并标出掉头的各种限制。 在相邻屏蔽线的起始孔门处安装橡胶绳和扇形压板，并检查。 分叉路铺设和车架掉头。根据接收井的实际情况，如果不能满足隧道施工和开挖运输的要求，可以从已经贯通的隧道

13、中进行，可以在开挖井内设置钢平台。 预埋件的设计与安装。盾构机在工作井中掉头。预埋件的设计对于后期周转施工作业的简化和优化非常重要。支架的固定、盾构机的初始平移、盾构机的转动过程和盾构机的起始位置都需要设置。预埋件、支架、负环等重型结构的安装和拆除也需要一定的预埋件。预先设计和安装好的预埋件有利于盾构车削作业。2) 屏蔽接收当屏蔽罩被接收并完全固定在接收支架上时，使用 30mm 厚的加强筋将屏蔽罩牢固地焊接在底座两侧的屏蔽底座上（见图 7）。图7 加劲板示意图3 盾构主机掉头定位1）清理钢板上的泥土等杂物，在钢板上涂上黄油。2) 将支架与盾构机固定在一起。首先，将盾构机向左拉动，并借助反向链条

14、向前移动模拟距离，以便人员和设备可以围绕支架进行施工。3）然后根据已建立的模拟位置转动盾构机，并根据已在钢板上标出的支架的旋转和平移位置和趋势旋转盾构机（见图8）。图8 盾构掉头示意图盾构机的翻译将工字钢块焊接在钢板上作为千斤顶反作用力支撑，根据实际需要用4个80t千斤顶将支架推到支架最佳推动位置附近，使支架可以移动和转动。支架与千斤顶之间加工字钢块，增加千斤顶行程；顶升一定长度后，调整千斤顶反力支架钢块的位置，使支架与盾构机按预定轨迹平移运动。盾构机转动支架转动时，以支架转动中心角上的千斤顶为支点，在支架最佳推动位置附近用另一个千斤顶推动支架，形成旋转对，使支架承接以固定轴为旋转中心如期进行

15、。旋转轨道旋转。盾构机旋转平移至左线后，在起点调整固定支架，对盾构机进行系统维护。4 随动小车掉头1) 施工准备使用电瓶车将小车带到复线轨道上的竖井口。起重机在井道地面就位。 铺设左侧轨道。 设计和检查吊点。2）后续台车掉头小车沿轨道依次推至竖井井口，在井口由50t吊车吊起并逆时针旋转90度，然后在地面上平移至左右线路通道中心，然后吊起并由起重机旋转并直接下降到轨道上的相邻位置。使用绞盘将小车拉入左侧车道隧道小车2、3、4、5按步骤1推入左侧车道隧道段。按照步骤1将电瓶车挂在左轨道上 用电瓶车将小车拉到启动位置，连接，调试，准备启动7 劳动力组织根据现场安排，各工序的衔接比较合理。各工种的具体

16、工作安排如下：1、防护罩日常维护保养8人。穿过车站的2条盾构隧道，22支队伍。3 地面和隧道内共监测8人。4 共有2人以盾牌姿势连续巡逻。表 1 用工安排表工作类型人数工作类型人数机械8监视器8盾队二十二检查员2技术员2经理28 主要机械设备表 2 设备和材料编辑不物品目标单元数量准备笔记1盾构机塔12括号个人18.8m长3铁盘子一些根据接收井大小确定4轨米一些由站长决定5液压千斤顶塔1推力 100t6焊机塔27气割放29 常见问题处理和质量控制9.1盾不能移动因为在盾构机到站前已经放置了平移钢板和支架，而在站台施工过程中可能会出现积水，导致支架和钢板被腐蚀，盾体无法移动。对此，可以用千斤顶反

17、复推动支架，也可以加一个液压站，用4组液压千斤顶推动支架移动支架。9.2小车移动时出现断轨当小车在平移导轨上移动时，导轨可能会断裂。9.2.1 如果支架后面的钢轨断裂，可采取以下措施处理：1 用鱼尾板重新连接损坏的导轨。2 用25冲击钻在工位底部钻孔，孔距15cm，插入22钢筋，用钢筋夹住钢轨，防止钢轨再次移动。3 在断裂区及断裂区外2m内浇筑混凝土，混凝土高度略低于钢轨上表面，进一步固定钢轨。混凝土凝固后，盾构可以继续前进；9.2.2 支架下方发生钢轨断裂时，可采取以下措施：1. 然后吊起一对井下支架，放在现有支架下。2 牢固地固定第二个支架，并使用千斤顶将屏蔽罩推到另一个支架上。3 拆除断

18、轨上方的支架，采取更换或加固的方法处理断轨。断轨处理完成后，继续盾体前移施工。10 安全措施10.1 加强洞穴指挥。盾构机通过站台、台车通过站台时，两边不准站人。10.2 加强用电管理，所有用电施工均由专职电工负责。10.3 拆除门、安装反作用力架等高空作业必须系好安全带。10.4 轨道架设必须牢固，以保证小车通过车站时设备的安全。10.5 加强盾构机、台车拆装时的防火工作。杜绝电焊、氧焊、电气等原因引起的火灾。盾构机通过过程中，应检查灭火设备，对失效和功能损坏的灭火设备进行更换。11 环境措施11.1 坚持现场材料合理堆放，防止现场杂乱。11.2 施工区和生活区应分别实行封闭或半封闭管理，减少扬尘、噪声、熔渣对周围环境的影响。12 应用实例12.1 盾构隧道通过案例12.1.1 项目介绍南京地铁2号线吉庆门街站-茶亭站-莫愁湖站-汉中门站盾构隧道，由中铁一局城轨公司承建。两台盾构机没有地方可以抬出茶亭站。根据设计方案，盾构需要通过站内的茶亭站。12.1.2 施工情况过站前，项目提前进行调研和现场检查，结合工程实际，制定了一套符合项目情况的过站方案，最终取得成功，实现了预期建设期、质量、安全等目标，满足设计