盾构始发过站起吊技术要求07192.docx
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盾构始发过站起吊技术要求07192
盾构始发、过站、起吊技术研究
由于地铁隧道绝大部分在城市中,受交通及空间影响,盾构机的始发、过站、起吊在很多地方会遇到困难,进而影响我们的工法及投资。
要更好的解决这个问题需要设计人员详细了解盾构机的构造尺寸及施工方法.
过站一般是在交通条件不允许或是受工期影响较大时采用的工法.在交通及空间允许的情况下应尽量考虑站外过站,减小车站基坑深度.
掉头分站内掉头和站外掉头,站外掉头和正常盾构接收始发基本一样,主要是站内掉头不一样,站内掉头要考虑盾构掉头的空间.主要运用在地面无吊出条件的情况.这个工法对车站结构布置要求较高.
转场一般在运用在盾构掘进长度较长的情况,为了提高出土及管片吊装的效率采用的工法.
一、盾构机主要技术参数（设备规格）
由于西安主要采用小松盾构机,所以主要介绍该型盾构机,小松盾构机的吊装可归纳为主机、连接桥、后配套拖车三套系统吊装；
（1）主机三大组件：
第一节：
刀盘+切口环（前体）
直径=6340mm，长度L=1460（φ6370mm）+3450mm。
第二节：
支承环（中体）
直径φ=6340mm，长度L=3300mm。
第三节：
盾尾（后体）
直径φ=6340mm,长度L=2904mm。
（2）主机与拖车间连接桥：
连接在主机及1号拖车之间，主要装备有初级皮带运输机、二级管片吊运机及拖车与主机间的所有动力电缆、液压管线等。
该双轨梁是本台盾构机尺寸较长的大件之一，长14m。
（3）后配套拖车系统：
第一节：
装备有操作室、空压机、储气罐及盾尾油脂泵系统等，长度6.5m、宽4.2m、高3.84m；
第二节：
装备有同步注浆泵、润滑油脂泵系统等，长度6.5m、宽度4.2m、高3.84m；
第三节：
装备有液压油箱及液压泵站系统及掌子面土体改良系统等，长度6.5m、宽度4.2m、高3.84m；
第四节：
装备有变频器配电柜及箱式变电站，长度6.8m、宽度4.2m、高3.84m；
第五节：
装备有低压配电柜、高压电缆储存装置等，长度6m、宽度4.2m、高3.84m；
用来出渣的皮带输送机装备在每台后配套拖车的上部。
（4）其它设备：
液压源、液压缸、辅助材料等。
盾构主要技术参数表
部件名称
外形尺寸（mm）
重量（t）
部件主要组成
刀盘组件
φ6340×1460
26
刀盘本体、刀具、旋转接头前端、管系等
切口环组件
φ6340×3450
94
切口环结构件、刀盘驱动装置、人行闸、管系、拼装机用电缆卷筒、电气设备等
支撑环组件
φ6340×3300
98
支撑环结构件、推进千斤顶、拼装机、管系、电气设备等
盾尾组件（上,下部）
φ6340×2904
13.5t+13t
盾尾结构件、盾尾密封刷、电气设备等
螺旋机组件
11449×φ1853
19
除进口壳体外的各部套、管系等（但必须考虑内部积土）
工作平台组件
6300×5200×2800
8.5
平台结构、管系、电气设备等
双梁（左梁）
13000×990×1843（长×宽×高）
3.5
梁结构、管系等（长度13000=11700+1300）
双梁（右梁）
13775×990×1843（长×宽×高）
2.5
梁结构、管系等（长度13775=11675+2100）
皮带机机架（7节）
5100×1100×800（第1节）
7
机架、托锟、驱动锟、驱动设备等
牵引梁
长10735
1.25*2
1#车架组件
8343×3964×4057（长×宽×高）
20
车架、控制室、注浆装置、单梁（前段）、管系、电气设备等
2#车架组件
8880×3964×3786（长×宽×高）
17
车架、电控柜、注泥设备、单梁（后段）、管系、电气设备等
3#车架组件
8880×3964×3677（长×宽×高）
21
车架、盾尾油脂注入设备、集中润滑油脂注入设备、冷却水设备、液压泵组、管系
4#车架组件
8880×3920×3677（长×宽×高）
18
车架、主邮箱、移动电站、液压泵组、管系
5#车架组件
8880×3964×4489（长×宽×高）
15
车架等
二、盾构始发、过站、吊出、掉头对车站的技术要求
1、盾构始发对始发车站的具体要求
1）盾构始发的车站沿车站纵向长度不应小于12000mm为盾构始发井段。
始发井段处车站侧墙与线路中心线间的净距离应不小于4000mm，始发井处中柱与线路中心线间的净距离应不小于3800mm。
盾构始发井处车站顶板及各层楼板应预留盾构吊装孔，孔口尺寸为：
11500mm（长）×7500mm（宽）（对称线路中线）孔口应尽量靠近端墙。
2）盾构始发端端头墙后约80m处车站顶板及各层楼板应预留7500×5000mm（宽）的出土口。
3）车站盾构始发端端墙上预留盾构始发孔尺寸为φ6620mm。
4）车站盾构始发端端墙内侧底板应预留1000mm（宽）×640mm（深）凹槽。
（可以不留）
5）始发井段车站底板面应低于线路轨面线1590（1690，设置浮置板道床段）mm。
6）始发井处车站结构底板板面应低于端墙预留始发孔最低点140mm。
7）构始发施工场地面积按每台盾构机约3000m2～4000m2。
8）盾构始发端端头墙由于盾构拼装引起的临时地面超载按70kN/m2考虑。
9、）车站顶板由于设置龙门吊及堆放管片引起的临时地面超载按35kN/m2考虑。
2、盾构过站对车站的具体要求
1）过站的车站盾构进站端沿纵向长度不小于12000mm，盾构始发端沿纵向长度不小于12000mm为工作井段。
工作井段车站侧墙与线路中心线间净距离不小于4000mm。
车站中柱与线路中心线间的净距离应不小于4550mm。
2）盾构过站车站站台层净空尺寸为：
6700mm（宽）×6890mm（高）。
3）车站两端端墙上预留盾构始发、到达孔尺寸为φ6620mm。
4）车站两端墙内侧底板应预留1000mm（宽）×640mm（深）凹槽。
5）车站底板面应低于线路轨面1590（1690，设置浮置板道床段）mm。
6）到达、始发处车站结构底板板面应低于端墙预留终到孔最低点140mm。
3、盾构吊出具体要求
1）盾构到达车站的进站端沿纵向长度不小于12000mm为吊出井段。
吊出井段车站侧墙与线路中心线间净距离不小于4000mm，吊出井段范围内中柱与线路中心线间的净距离应不小于3800mm。
盾构吊出井处车站顶板及各层楼板应预留盾构吊出孔，孔口尺寸为：
11500mm（长）×7500mm（宽）（一般对称线路中线）。
当在盾构吊出井段范围内车站两线路中心间结构布置无柱或砼墙时，可考虑留一个吊出井。
2）车站盾构终到端端墙上预留盾构终到孔尺寸为φ6620mm。
3）车站盾构终到端端墙内侧底板应预留1000mm（宽）×640mm（深）凹槽。
4）吊出井段车站底板面应低于线路轨面线1590（1690，设置浮置板道床段）mm。
5）吊出井处车站结构底板板面应低于端墙预留终到孔最低点140mm。
6）盾构吊出井端车站按800～1000m2考虑盾构解体出井施工场地。
7）盾构吊出井端端头墙由于盾构解体吊出引起的临时地面超载按70kN/m2考虑。
4、盾构调头具体要求
1）车站的盾构调头要求按照一条线吊出，另一条线始发要求设置。
2）车站站台层，在盾构机完成工作之前，端头井范围内不得设置立柱、墙体、或上翻梁等有可能影响盾构作业的阻挡结构。
三、盾构始发、过站、吊出、掉头的施工技术
1、汽车吊吊装
1）施工机具准备
（1）主要机械
GMK7450吨、QY130H全路面液压汽车吊。
（2）主要工况
主吊机械：
格鲁夫450t汽车吊（120t配重）；
副吊机械；浦沅全液压130t汽车吊。
主要起重机械工作参数：
车型
配重
出杆长度
作业半径
额定起吊能力
450t起重机
120t
20.9m
10m
128t
130t起重机
30t
21.8m
7m
62.5t
（3）支腿使用路基箱2400*2200*200mm（特制）和2000*2000*40mm中板.
450t汽车吊（GMK7450）示图
QY130H全路面液压汽车吊性能表（配重30t，支腿全伸，全方位作业）
出杆长度（m）
工作半径
（m）
13
17.4
21.8
26.13
30.5
34.88
39.3
43.6
48
3
130
3.5
122
80
76.5
4
112
80
75.8
60
4.5
103
80
73
60
53
5
96
78
72
60
53
35
6
83
73.2
71
56
53
35
33
7
65
65
62.5
52
48
35
33
25
8
56
56
58
50
44
35
31.5
25
20
9
43
45
48
45
41
34
29
24.5
20
10
40
41
41
40
39
32
28.8
23.3
20
12
32
31.5
31
31
30
26.5
22
19
14
25
25
25
25
25.5
24.5
21
18
16
20
20
20
21
20
20
16.3
18
16.6
16.5
16.5
17.3
18
16.3
15.8
20
14
14
14.5
15.5
13
14
22
11.7
11.8
12.3
13
11.2
11.2
24
9.8
10.5
11.5
10
10
26
8.1
9.2
10
8.2
9
28
6.7
7.7
8.5
7.6
8
30
6.5
7.3
7.3
7.5
32
5.5
6.3
7
7
34
5.4
6.0
6.5
36
4.5
5.2
5.7
38
4.4
5.0
40
4.3
42
3.7
（4）运输设备
①45t牵引拖车1台。
②120t五轴拖板2件。
③40t平板拖车7台。
2）地基要求
（1）盾构机主体吊装三大件：
中体重量98吨左右，前盾重量94吨左右，刀盘重量26吨左右（带刀）。
（2）起吊时地基承载力验算（按最大件前盾重量98吨计算）
吊车重量：
84t
配重:
120t
前盾重量：
98t
合计：
302t
（3）吊车承力面积计算：
（吊装时在支腿处铺设2.4m×2.2m钢板，4个支腿受力）
2.4×2.2×4=21.12m2
（4）地基承载力：
3020000N/21.12m2≈0.143MPa
该地基承载力可通过钢板均匀扩散至深层地基土上。
根据地勘资料及现场加固情况，地基加固后取芯抗压强度达到1.2Mpa，因此施工现场完全满足起吊需求。
3）吊装前的场地布置及要求
（1）吊装前场地布置要求
a组织施工人员学习吊装方案、作业指导书、安全操作规程与注意事项，并了解设备结构、性能、原理。
b垂直起重设备、水平运输车辆的进场作业，场地道路必须具备重型机械的通行、停放及起重作业条件等。
c井口附近及井底影响吊装施工的障碍物应清理干净。
d井中、井底作业的照明设施必须完备，并考虑临时停电的备用照明。
e井上下联系传递测量、轴线、标高定位。
f盾构出发轨道安装定位测量。
g主要分工负责人应熟悉作业环境。
h主要施工机械、机具、材料准备。
i主要人员及辅助人员准备。
j吊装作业计划的编制与确定。
k认真检查井下盾构轨道安装是否正确并满足平移滑动的要求，。
l认真检查盾构设备的接口尺寸有无变形，尤其测量盾尾失圆值‚对口处的相互接触面进行检查清洁，如果误差超过规范要求，则应采取相应措施进行修整。
m在设备下井安装就位前，应校核隧道轴线与盾构机轴线、位置、倾角是否正确，以便盾构机能顺利安装对接组装。
按照测量人员精确测量始发台和反力架后的位置，将其与预埋件可靠固定，并经测量人员复测后完成该项工作。
根据主体进度，井下有80m长度的场地，满足盾构需长度75m的摆放要求。
2、吊装施工顺序
盾构机吊装先进行后配套吊装，然后进行主机吊装。
后配套吊装顺序：
始发托架安装→5#台车→4#台车→3#台车→2#台车→1#台车→连接梁
主机吊装顺序：
螺旋输送机吊装下井（放置在始发井后配套台车范围内）→中体吊装下井→前体吊装下井→中前体连接→刀盘吊装下井→后体吊装。
3、吊装施工方法
1）翻身吊装方法
吊机平稳将构件从车厢吊到地面后，需采用抬吊方式翻身构件进行吊装。
构件翻身时450t汽车式吊机与130t汽车式吊机将构件平衡吊起，构件吊至3～5m高时，吊住构件尾部的130t汽车式吊机缓慢下钩，使构件自然下垂，此时450t汽车式吊机完全吊稳构件。
2）双机抬吊方法
考虑到井口的尺寸,螺旋输送机采用450t和130t汽车式吊机双机抬吊。
两台吊机将螺旋输送机吊起，螺旋输送机与水平线夹角约70°，两台吊机缓慢移动到离开井口1m处停止。
吊机通过起、落臂杆和旋转臂杆使螺旋输送机就位。
两台吊机同时缓慢下钩。
当螺旋输送机与路轨小车接触时，用牵引拖车将螺旋输送机拉进坑内。
螺旋输送机完全放在路轨小车上，两台吊机松钩。
3）后配套吊装方法
（1）台车吊装顺序
在井底顶面铺设轨道，并按5#→1#台车的顺序下井到路轨上，不装车与车之间的拉杆，把台车推到车站内。
台车吊装示意图如下所示：
台车吊装示意图
（2）下井原则
凡不影响到运输和下井工作的零部件，应连同各自的台车一起运输、下井（必须做好固定的工作）。
凡对下井有影响的台车零部件应拆下，在该车下井后，随即下井并马上按要求组装。
（3）台车吊装方法
1#台车～5#台车在吊装前应进行加固，避免台车在吊装过程中产生变形，采用130t单机吊装。
用4根长度相等的28mm2钢丝绳将台车吊起，起吊后的台车应保持水平状态。
台车与钢丝绳线夹角约70°，吊机通过旋转和起落臂杆缓慢移动到井口。
吊机缓慢下钩，使台车就位。
当台车与路轨接触时，用牵引拖车将台车拉进车站内。
台车完全放在路轨上，吊机松钩。
（4）连接桥、螺旋输送机抬吊下井,利用牵引拖车和路轨小车向后推置一边。
螺旋输送机具体吊装如下图所示：
螺旋输送机吊装示意图
4）垂直吊装方法
（1）布置轨道梁
吊装采用顶升塔轨道梁总长58m，即（5m+12m+12m）x2条组合。
在轨道梁砼基础上面铺支承墩，标高误差小大于5mm，通过薄钢板调平;用辅助吊机将5m与12m轨道梁组装好后整体布置在支墩上；再将另外一条12m轨道梁与其对接；同样方法将另一边的5m+12m+12m长的轨道梁安装好;轨道梁布置完成后，测量轨道梁的水平度、平行度，平行度≤10mm，水平高差≤10mm,保证满足顶升塔行走的要求，履带吊站位如图所示。
（2）布置顶升塔
顶升塔是由液压提供动力可垂直伸缩、水平重载移动的吊装设备;布置方案如下图所示。
（3）布置液压提升装置及调试
在吊装梁、顶升塔、吊装梁之间、劳辛格支座、吊装梁等布置、固定后，在12m吊装梁上间铺设平台（要求平台高过12m吊装梁），并搭设上下攀爬的爬梯；然后依次将四个劳辛格油缸、两台泵站、电缆和油管等布置好。
5）主机吊装方法
主机组装顺序为中体、前体、刀盘、拼装机、盾尾。
（1）中体（φ6340×3425、98t）
中体包括中部盾壳、拼装机、推进千斤顶及支撑。
中体吊装机型选用450t汽车式吊机，吊机通过旋转、起落臂杆把中体吊到前端井边1m处,吊机缓慢将中体放下井去，放在始发台上，推向后体。
离前端井边6m处停止。
中体的吊装示意如下图所示：
中体吊装示意图
（2）前体（φ6340×3525、94t）
前体吊装方式与中体一样。
吊机把前体吊到前端井边1m处停止,吊机缓慢将前体放下井去后，放在始发台上。
与中体进行组装。
组装螺栓必须按规定进行检测其扭矩。
组装后，将前体、中体推向开挖端，保证中体后部的安装器及安装器导轨与后体前端面的距离有3.5m的距离。
前体吊装示意图
（3）刀盘（φ6330×1398、26t）
刀盘在井上安装初装齿刀重约30t。
刀盘起吊也需采用抬吊方式翻转刀盘（吊装方式与中体一样）。
利用一台130t汽车式吊机将刀盘竖直吊稳。
吊机把刀盘吊到前端井边1m处停止,再垂直吊下竖井。
刀盘下井后，将其慢慢靠向前体，螺栓孔位完全对准后，再穿入拉伸预紧螺栓，按拉伸力由低到高分两次预紧螺栓。
预紧完毕后，再用预紧专用工具复紧一遍。
刀盘吊装示意图
（4）盾尾（φ6340×3743、26.5t）
盾尾装配后运到吊装现场时，需用450t汽车式吊机与130t汽车式吊机抬起翻转。
将盾尾下半环吊起后缓慢下放，安装完螺旋机后，吊装盾尾上半环。
盾尾的吊装示意如下图所示：
盾尾吊装示意图
刀盘、前体、中体、尾盾组装好后，将整体推至要开挖的隧道口处。
后体与中体组装示意图
4、始发施工技术
1）始发洞口的地层处理
在盾构始发之前，一般要根据洞口地层的稳定情况评价地层，并采取有针对性的处理措施。
地层处理一般采取如“固结灌浆”、“冷冻法”、“插板法”等措施进行地层加固处理。
选择加固措施的基本条件为加固后的地层要具备最少一周的侧向自稳能力，且不能有地下水的损失。
常用的具体处理方法有搅拌桩、旋喷桩、注浆法，SMW工法、冷冻法等。
选择哪一种方法要根据地层具体情况而定，并且严格控制整个过程。
2）始发洞口维护结构的切除
根据经验，一般在始发前至少一个月开始洞口维护结构的切除。
整个施工一般分两次进行，第一次先将围护结构主体凿除，只保留维护结构的钢筋保护层，在盾构始发前将保护层混凝土凿除。
在凿除完最后一层混凝土之后，要及时检查始发洞口的净空尺寸，确保没有钢筋、混凝土侵入设计轮廓范围之内。
3）洞口密封
洞口密封是为盾构在始发时防止背衬注浆砂浆外泄所用，按种类分有压板式和折叶式两种，其中折叶式越来越被人们所认可。
洞口密封的施工分两步进行施工，第一步是在车站结构的施工工程中，做好始发洞门预埋件的埋设工作，要特别注意的是在埋设过程中预埋件必须与车站结构钢筋连接在一起；第二步在盾构正式始发之前，应先清理完洞口的碴土，再完成洞口密封的安装。
4）洞口始发导轨的安装
在围护结构破除后，盾构始发台端部距离洞口围岩必然会产生一定的空隙，为保证盾构在始发时不致于因刀盘悬空而产生盾构“叩头”现象，需要在始发洞内安设洞口始发导轨。
安设始发导轨时应在导轨的末端预留足够的空间，以保证盾构在始发时，不致因安设始发导轨而影响刀盘旋转。
5）反力架、始发台的安装
（1）反力架、负环管片位置的确定依据
反力架的位置确定主要依据洞口第一环管片的起始位置、盾构的长度以及盾构刀盘在始发前所能到达的最远位置确定。
（2） 负环管片环数的确定
假定盾构长度LTBM＝8.3M，安装井长度LAS＝12M（因不同的始发井尺寸而不同），洞口维护结构在完成第一次凿除后的里程DF，设计第一环管片起始里程D1S，管片环宽WS＝1.2M，反力架与负环钢管片长WR＝1.5M（自行设计加工的尺寸）。
DR为反力架端部里程，N为负环管片环数。
在安装井内的始发时最少负环管片环数确定N＝（D1S－DF＋8.3）／WS环
（3） 反力架、负环钢管片位置的确定
在确定始发最少负环管片环数后，即可直接定出反力架及负环管片的位置。
反力架端部里程DR＝D1S－N×WS
（4）反力架、始发台的定位与安装
在盾构主机与后配套连接之前，开始进行反力架的安装。
安装时反力架与车站结构连接部位的间隙要垫实，以保证反力架脚板有足够的抗压强度。
由于反力架和始发台为盾构始发时提供初始的推力以及初始的空间姿态，在安装反力架和始发台时，反力架左右偏差控制在±10MM之内，高程偏差控制在±5MM之内，上下偏差控制在±10MM之内。
始发台水平轴线的垂直方向与反力架的夹角＜±2‰，盾构姿态与设计轴线竖直趋势偏差＜2‰，水平趋势偏差＜±3‰。
6）盾构的始发
（1）始发台两侧的加固
由于始发台在盾构始发时要承受纵向、横向的推力以及约束盾构旋转的扭矩。
所以在盾构始发之前，必须对始发台两侧进行必要的加固。
（2）负环管片安装
负环管片安装准备
在安装负环管片之前，为保证负环管片不破坏尾盾刷、保证负环管片在拼装好以后能顺利向后推进，在盾壳内安设厚度不小于盾尾间隙的方木（或型钢），以使管片在盾壳内的位置得到保证。
负环管片后移
第一环负环管片拼装成圆后，用4～5组油缸完成管片的后移。
管片在后移过程中，要严格控制每组推进油缸的行程，保证每组推进油缸的行程差小于10MM。
在管片的后移过程中，要注意不要使管片从盾壳内的方木（或型钢）上滑落。
负环管片与负环钢管片的连接
负环管片的最终位置要以推进油缸的行程进行控制，在负环管片与负环钢管片之间的空隙用早强砂浆或钢板填满。
负环管片的拼装类型
在安装井内的负环管片的拼装类型通常采取通缝拼装，主要是因为盾构井一般只有一个，在施工过程中要利用此井进行出渣、进管片。
所以采用通缝拼装可以保证能及时、快速的拆除负环管片。
（3）盾构的始发
空载推进
盾构在空载向前推进时，主要控制盾构的推进油缸行程和限制盾构每一环的推进量。
要在盾构向前推进的同时，检查盾构是否与始发台、始发洞发生干涉或是否有其他异常事件或事故的发生，确保盾构安全的向前推进。
始发时盾构姿态的控制
主要通过盾构机的推油缸行程来控制姿态。
始发时盾构推进参数的控制
在保证盾构正常推进的情况下，稍微降低总推力和刀盘扭矩。
（4） 洞口注浆
在盾尾完全进入洞体后，调整洞口密封，进行洞口注浆。
浆液不但要求顺利注入，而且要有早期的强度。
注浆压力控制在1.5BAR以内。
7）反力架、负环管片的拆除
反力架、负环管片的拆除时间根据背衬注浆的砂浆性能参数和盾构的始发掘进推力决定。
一般情况下，掘进100M以上（同时前50环完成掘进7日以上），可以根据工序情况和工作整体安排，开始进行反力架、负环管片拆除。
5、掉头过站施工技术
在地铁盾构施工过程中，往往由于受现场条件的限制，在盾构推进中常常会出现盾构机在某一工作井内调头回推的情况。
盾构调头是盾构施工中的一个重要的内容，也是确保盾构下步连续施工的一个重要施工环节。
盾构调头包括盾构机本体调头和盾构后续台车的调头两部分工作。
基本作法有从井下吊出调头和在井内直接调头两种方式。
有时由于井底重要条件限制而不能在井底直接调头时，就只能把盾构机吊出调头后从另一工作井吊装下井。
一般情况下，从经济性和施工安全方面考虑，在井下直接调头的方式比较常用。
通过预先放在盾构下部的调头小车在工作井内底板作相对移动，使整个盾构机行进方向改变。
减省了盾构机的地面转场运输工序，节约了工期和施工成本，避免了盾构由于转场运输和吊装过程中的安全隐患。
1）盾构调头施工工艺流程见图
施工准备
盾构机进洞的接收及盾构机的拆解
盾构机调头
车架的调头
盾构机的组装及调试
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