【名企】盾构机滚轮式整体过站技术

《中建八局10项新技术》（2019版）技术交流培训盾构机滚轮式整体过站技术单位：轨道公司汇报人：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术内容简介工艺流程及操作要点技术指标目录CONTENTS适用范围应用效果分析及推广前景第一部分技术内容简介一、技术内容简介城市轨道交通土建工程功能设置主要分为车站、区间（明挖、暗挖、盾构）、车站站场三大类，盾构区间一般由两座车站、或者车站与明暗挖区间相连，盾构机一般掘进完成第一个区间后即进入第2、3个区间施工，随着城市地铁施工区域越来越多，城市中心区域周边环境复杂地区采用何种模式进入成为关注重点，一般来说，目前主要有盾构机转场、盾构机整体过站2大类。下面主要针对整体过站进行讨论。盾构整体滚轮过站常规盾构机整体过站，是将盾体置于接收托架上，过站时须克服托架与底板之间的巨大摩擦力，对场地、机具、作业人员等要求较高，过站速度慢。盾构整体常规过站依托盾构机整体自行的理念，在不拆解盾构机各部件及后配套的情况下，在盾构机盾体上焊接滚轮，依靠盾构自身动力，利用盾构机推进油缸，在预先铺设的轨道上行驶，达到适应施工场地及快速过站的目的。4一、技术内容简介5一、技术内容简介工法特点盾构机过站时无需拆除、再次安装，减少了转场环节，节省工期并减少了费用。123盾构机盾体，含刀盘、前盾、中盾、尾盾、螺旋输送机等均通过新研制的滚轮，在钢轨上直接滑动过站，变原滑动摩擦为滚动摩擦，大大减小了盾构机过站平移阻力。因过站时盾构机为整体状态，自身液压系统完整，且滚动摩擦系数远小于滑动摩擦系数，便可直接利用盾构机自身动力系统，利用中盾液压油缸伸缩提供盾构机过站动力，取消了原过站时需配备的液压顶推系统。6第二部分工艺流程及操作要点二、工艺流程及操作要点工艺原理盾构机掘进完成某段隧道后，盾体进入接收井阶段，分别在前盾和中盾特定位置焊接特制滚轮，并将滚轮置于事先固定好的行走轨道上，通过盾构机自身推进系统推进实现盾体滑行。盾体进入接收井后，一方面在盾体后方轨道上安装活动的、可反复拆装的反力装置，为液压油缸推进提供反推力，另一方面在盾构机连接桥下方安装后配套行走轨道，后配套行走轨道标高与隧道内轨道顺接，最终实现了整个盾构机在既定轨道上行走，行走过程中通过合理铺设轨道线路实现盾构按既定线路行走。工艺流程8二、工艺流程及操作要点操作要点洞门检测、复核洞门凿除1、盾构机到站施工准备渣土清理主要施工方法掘进参数的调整洞门密封安装掘进方向的控制（1）、盾构机掘进至车站围护结构连续墙前5m时开始进行洞门破除工作，一般先破除洞门围护结构一半厚，保留一层钢筋网片。当盾构刀接收设备安装与固定到站段的掘进盘顶至地连墙时，以快速破除剩余洞门部分。准备过站主

体盾构到站前示意图洞

门

破

除

部

位刀

盘盾构到站施工流程图9二、工艺流程及操作要点1、盾构机到站施工准备轨道铺设示意图（2）、在洞圈安装橡胶止水帘布、折叶压板等组成的密封装置，作为盾构到站阶段临时的防水措施，同时做好二次始发基座的安装与固定。（3）、盾构机切口到达车站连续墙前10环时，采用慢速连续稍微欠压掘进，刀盘转速及掘进推力均相应减小，其中推进速度应控制在10～15mm/min以内，推力左线控制在700t左右（可根据地层适当调整），刀盘转速控制在0.8～1.2rpm。在即将破洞时，应尽量掏空仓内的泥土，使盾构正面土压力降低到最低值。洞门破除后，盾构应尽快连续推进和拼装管片，确保管片环间推力，并尽量缩短盾构进洞时间，减少水和土体的流失。洞圈特殊环管片脱出盾尾后，必要时采用二次注浆将管片和洞圈的间隙进行填充，以防止水土流失造成危险。滚轮定位图10二、工艺流程及操作要点1、盾构机到站施工准备技术要点及措施1）盾构推进至最后150m左右时，进行贯通前的联系测量，复检盾构所处的方位，确认盾构状态，以便盾构接收正确无误的落到接收钢轨上。2）

以距离到达50m为起点，结合洞门位置，根据设计线路，制定严格的掘进计划，落实到每一环。3）

到站前20环要采取辅助措施确保管片环间连接力，以防盾构掘进推力的减小引起环间推力不足而影响密封防水效果。4）到站前20环要根据复测结果确定掘进参数，确保到站前10环调整好盾构机姿态，以确保车站端墙的稳定和防止地层坍塌。5）盾构进洞前，对车站接收井及始发井标高进行处理，确保进洞时盾体滚轮略高于于盾体轨道，盾体出洞上始发基座时，盾体略高于始发基座5mm。6）当刀盘过完围护结构后，铺设钢板，然后延盾构轴线方向把轨道固定在钢板上，间距一般为2.5m，当刀盘进入车站1m的时候，在刀盘的正下方，铺设一玄长为654mm宽的两根钢轨托架（以盾体直径6450mm为例），钢轨下横向并排铺设3根1.5m长175×175×7.5×11型钢，防止盾体磕头；过站轮轨及盾体防磕头装置示意图11二、工艺流程及操作要点当铰接进入车站时，把第二组滚轮的支腿焊接在离铰接往刀盘0.89m的位置。1、盾构机到站施工准备主体技术要点及措施7）当盾构机切口进入车站内1.2m左右，把第一组滚轮的支腿焊接在离切口1m的位置。刀盘第二组滚轮支腿焊接示意图第一组滚轮支腿焊接示意图12二、工艺流程及操作要点2、过站滚轮焊接过站滚轮及轮架均采用钢结构，共采用4组，其基本尺寸需根据盾构机自身重量，盾体尺寸等参数确定，必要时滚轮滚轴采用高强度合金钢，制作时须在滚轴内预留润滑油道，便于后期保养与维护。与盾体焊接的部分留置坡口，便于焊接，焊接时采用二氧化碳气体保护焊。焊接位置需根据精确计算确保4组滚轮受力均匀。小车铺设位置简图13二、工艺流程及操作要点3、反力装置安装两根钢轨上各放一个，中间用加工好的过站反力支承连接。再用D300mm钢管把8号液压油缸和工字钢连接在一起。反推力装置是盾体和后备套整体过站中很关键的环节，设计一个过站反力支承座。过站反力支承照片过站反力支承座示意图14二、工艺流程及操作要点4、盾构机横向平移后配套拖车轨道盾构过站期间，为确保车站内盾构后配套轨道标高与隧道内轨道标高一致，需在车站底板上铺设铁马凳，马凳每隔1m铺设一根。因隧道内后配套轨道标高高于车站底板，马凳具体高度以车站底板标高确定。因隧道内电瓶车轨道顶面标高一般也高于车站底板标高，故同时将电瓶车轨道也铺设于铁马凳上，后期盾构施工中，避免了电瓶车过站时有比较大的下坡和上坡。提高电瓶车运输效率。电瓶车轨道马凳及钢轨示意图15二、工艺流程及操作要点16二、工艺流程及操作要点5、

盾体及后备套整体过站把反力装置的支撑座与盾尾的钢轨用螺栓连接，利用盾构机的8号液压油缸伸长提供动力（最大伸长量为2000mm），8号液压油缸伸长到最多允许值后，反力支撑座松开，8号液压油缸收回，同时把反力装置也纵向移动，推进速度为5~10cm/min。反复循环，盾体和后备套在钢轨上纵向滚移。调整始发井段底板标高，使盾体的标高大于始发托架的轨道顶标高5mm，当盾体移动至始发架端部时，确保盾体能顺利推上始发托架。。17第三部分技术指标三、技术指标1、设备技术指标设备机具配置表本工法需专门设计4组过站滚轮及一套反力装置，目前该过站滚轮及反力装置均已申报发明专利，其他设备及材料均无特别说明。序号名称滚轮型号数量备注Q345Q23512234564组1套2台1台反力装置千斤顶液压站钢轨85T100MPa43kg/mδ20mmH180数量视车站长度数量视车站长度数量视车站长度钢板型钢19三、技术指标2、材料技术指标滚轮及反力装置制作验收质量执行《钢结构工程施工质量验收规范》，切割采用机械剪切，允许偏差应符合“机械剪切的允许偏差表”的规定，边缘加工时，其刨削量不应小于2.0mm，边缘加工允许偏差应符合“边缘加工的允许偏差表”的规定边缘加工的允许偏差表机械剪切的允许偏差表项目允许偏差（mm)±1.0项目允许偏差（mm）零件宽度、长度加工边直线度相邻两边夹角加工面垂直度零件宽度、长度±3.0I/3000，且不应大于2.0±6＇边缘缺棱1.02.00.025t，且不应大于0.5型钢端部垂直度加工面表面粗糙度20三、技术指标3、其他技术指标滚轮与盾体的焊接验收质量执行《建筑钢结构焊接技术规程》及《钢焊缝手工超声波探伤方法及质量分级法》，其焊接坡口的形状和尺寸、焊缝厚度、焊接节点形式、焊接质量等均应符合相关条文要求。盾构进洞前，对车站接收井及始发井标高进行处理，确保进洞时盾体滚轮底部高于盾体轨道顶面10mm左右，盾构始发前上始发基座时，盾体略高于始发基座5mm左右。滚轮轮架与盾体焊接完成，外观检查合格后，应进行100%无损检测，监测合格后方可使用。21第四部分适用范围四、适用范围1、盾构法隧道施工时，盾构机须在已建成的车站、隧道等结构直接通过时，均可采用本技术，盾构机无需拆卸和转场。2、适用地铁车站要求：底板站台层净高＞盾构机刀盘外径+0.5m，立柱与标准段侧墙距离＞盾构机刀盘外径+0.5m，接收井长度＞盾构机主机长度+1.5m。23第五部分应用效果分析及推广前景五、应用效果分析及推广前景应用效果对比分析工艺成熟性序号技术复杂

机械设备及相应费用（人材机）总体经济效益过站形式工期(案例）性操作本工法盾构机过站时，盾构机无需拆除、再次安装，减少了转场环节，过站自身液压系统完整，可利用盾构机自身动力系统提供盾构机过站动力，取消了原过站时需配备的液压顶推系统，且滚动过站速度得到了大幅提升。以200m车站为例，滚盾构机拆卸、吊出、运输、吊放、任何一个环节都费钱费力昂贵，需要大量的机械设备租赁费及施工费用费时、费钱、费力，安全风险高技术成熟吊运过站

，操作容易拆、吊运、装、调试约60d工艺成熟1盾体安放托架，技术成熟

底板铺设轨道，平移过站

，操作较

安装推进牵引装较少的机械设备费用、人工费用和设备费用平均每天移动15m，拆装连桥接约4d成本一般、工期一般工艺成熟23容易置，盾构机需与后配套断开盾体安放托架或混凝土导台，底板铺设轨道，安装推进装置，盾构无需断开，利用盾构自身推力较少的机械设备费用、人工费用和设备费用技术成熟，操作较容易工艺较成熟平均每天移动15m，无需拆装连接桥成本较低、工期较短普通整体过站平均每天50m，无需拆装连接桥（南京地铁3号线星火路站、南京地铁10号线凤凰大街站）轮式整体过站耗时4天，盾体安装滚轮，底板铺设轨道，盾体轨道后安装简易反力装置，利用盾构自身推力快速整体过站工艺较成熟，施工要求高极少的机械设备，利用盾构掘进班人员，无需额外增设人员14天，平移技术成熟，操作容易成本极低、工期极短普通过站耗时滚轮式整体过站4过站耗时18天，吊运过站60天。25五、应用效果分析及推广前景应用案例高新路站起点里程右K3+893.075，终点里程右K4+92.882，车站长199.807m（内皮198.407m），接收井长12m、净高7.43m、净宽左线8.6m该标段全长近3.8km，包括“两站三区间”，自西向东依次为停车场~城西路站区间、城西路站、城西路站~凤凰大街站区间、凤凰大街站、凤凰大街（右线9.06m），标准段长174.407m、

站~龙华路站区间，城西路站为十号线净高7.18m，始发井长12m、净宽左线8.35m（右线8.35m），右线标准段最窄的地方只有6.55m（有一电梯井）。按照设计要求，星火路站~高新路站盾构区间掘进完毕后，盾构主机及后配套将经过高新路站站台层而后继续向前掘进。终点站。其中城西路站～凤凰大街站区间，凤凰大街站～龙华路站区间采用盾构法施工，共采用2台盾构机，盾构机从城西路站始发，到达凤凰大街站后过站，二次始发，最终到达龙华路站解体，吊出。盾构机于2012年5月及11月先后两次快速顺利通过了星火路站，成功解决盾构机到站和二次始发的有关问题，完全达到了预期目标，相对于三号线其他车站的盾构机过站方式，有速度快、成本低等优点，达到了预期目标。2012年11月，中建八局在该工法反力装置进行优化，并在南京地铁十号线首次使用该过站方式，初始因滚轮制作存在缺陷，耽误约2