盾构机整体始发施工方法与流程

本发明涉及盾构法施工技术领域，具体涉及一种盾构机整体始发施工方法。

背景技术

盾构始发是指盾构在安装竖井内或过站竖井内，自盾构主机开始定位，刀盘向前推进贯入围岩，沿设计线路向前掘进直至盾构安全进入区间隧道、洞口反力架与负环管片拆除为止。盾构机始发是盾构施工的关键环节之一，其主要内容包括：安装盾构机始发托架、盾构机组装、调试、安装反力架及洞门密封止水装置、安装负环管片、盾构机试运转、盾构通过洞口密封止水装置后进行注浆回填、盾构掘进与管片拼装。

盾构始发分整体始发和分体始发两种。整体始发是指将盾体和全部台车安装在始发井下，其中台车即为后配套台车的简称，盾构始发掘进时带动全部台车一起前行的施工技术。始发阶段管片、材料、渣土均从出土口吊运。分体始发是指始发时，将后配套车架放在地面，主机吊放到井下，通过主机和车架之间的延长管线提供主机前进的电、气、液等动力，待掘进60环后，拆除延长管线和负环管片，将后配套车架和桥架吊放到洞口和主机连接，进入正常掘进状态。始发和正常掘进阶段管片、材料、渣土均从盾构井吊运。施工效率低，费用高。

随着盾构法施工在城市地下工程中大量运用，盾构始发井场地狭小成为建筑密集的城市中普遍存在的现象，盾构整体始发条件也越来越困难。盾构机始发井背离始发方向侧的部分轨行区宽度较窄，无法满足拖车安放尺寸，也是制约盾构机整体始发的情况之一，而盾构机分体始发又将延长施工工期，提高了费用。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种盾构机整体始发施工方法，以解决盾构机始发井轨行区部分宽度无法满足台车安放尺寸导致盾构机整体始发无法进行的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种盾构机整体始发方法，包括以下步骤：

（1）设备改造：

台车组：梳理始发时位于轨行区宽度较窄部分的台车顶部的管、线，空出一部分空间，将此空间的横梁改造为可拆卸的活动横梁，将活动横梁拆除后,再将台车两侧连接在一起；

电瓶车运输编组：自制与宽度缩短后的台车对应的管片运输车和砂浆运输车；

轨道：在始发井下铺设五根轨道，依次为第一根轨道、第四根轨道、第五根轨道、第二根轨道、第三根轨道；

（2）盾构机下井组装：先依次吊装位于盾构机后端的台车，并利用卷扬机后移，将盾构机始发时位于轨行区较窄部分的台车放置在第一根轨道和第二根轨道上，将位于轨行区满足始发宽度部分的台车放置在第一根轨道和第三根轨道上，第四根轨道和第五根轨道为电瓶车运输编组轨道，然后将桥架、前部盾体依次吊装下井，并进行管线连接，完成盾构机的组装调试；

（3）始发掘进：当位于轨行区较窄部分的台车行进至位于轨行区满足始发宽度部分的原台车摆放的位置时，盾构机停止掘进，安装拆除的活动横梁，将台车放在第一根和第三根轨道上，进行台车的断面变换工作，当后端的台车行进至此位置时，依次类推，对后端的台车进行断面变换；

（4）台车断面变换全部完成后，恢复正常的四根轨道以及正常的原电瓶车运输编组，正常掘进。

进一步的，在所述步骤（1）中，电瓶车运输编组中的电瓶车无法改造，采用2台卷扬机对所述管片运输车和所述砂浆运输车进行辅助运输，一台卷扬机固定在与电瓶车相连的所述管片运输车上，另一台卷扬机固定在最前端的台车前部的防撞栏上。

优选的，所述管片运输车有2台，所述砂浆运输车有1台。

进一步的，在所述步骤（3）中，在台车进行断面变换时，在第一根轨道侧的台车轮子两边安装h型钢支撑，稳定台车，将台车两侧分离，将位于第二根轨道侧的台车吊至第三根轨道上，然后安装活动横梁，即完成台车的断面变换。

优选的，在所述步骤（3）中，台车与台车间连接的管线为软管线，在进行断面变换时不用断开管线。

优选的，在所述步骤（1）中，可将始发时位于轨行区较窄部分的台车两侧的人行踏板去掉。

优选的，所述台车组包括3～8辆台车。

优选的，所述前部盾体包括前盾、中盾、盾尾、刀盘、拼装机，其下井顺序依次为中盾、前盾、刀盘、拼装机、盾尾。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：

本发明使台车的断面宽窄可变，通过设备改造，实现了盾构机的整体始发，避免了分体始发要长时间停机带来的安全隐患，相比分体始发节约了大量的成本，缩短了工期。

附图说明

图1为本发明实施例中盾构机始发段轨行区示意图；

图2为本发明实施例中改造后的运输编组示意图；

图3为本发明实施例中轨道铺设示意图；

图4为本发明实施例中三号台车～八号台车下井时放置轨道示意图；

图5为本发明实施例中台车断面变换后放置轨道示意图；

图中，a为始发端，x向为断面变换时台车一侧的移动方向，1.轨行区，2.电瓶车，3.5t卷扬机，4.钢丝绳，5.台车，6.砂浆运输车，7.管片运输车，8.第四根轨道，9.第五根轨道，10.第一根轨道，11.第二根轨道，12.第三根轨道，13.手拉葫芦。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

本实施例以哈尔滨市轨道交通工程土建施工盾构机始发为例，a站-b站区间为过江区间，盾构机由a站东端头始发掘进，贯通后由b站北端头吊出。a站～b站区间总长度为1905.840m。该工程采用两台φ6470m泥水盾构机施工，盾构机总长105m，主机长度9.8m，台车拆除两侧人行踏板后的宽度为4.2m，盾构始发端只有30m距离的宽度为5.5m，满足盾构始发要求，其余轨行区宽度只有3.88m，无法满足拖车安放尺寸，按照常规方法无法满足盾构机的整体始发，参见图1。

台车组共有8辆台车，根据现场工况，轨行区较宽的30m距离可以满足盾构机主机、桥架、一号台车和二号台车的正常组装，三号台车～八号台车无法正常组装，需要进行改造。盾构机整体始发方法包括以下步骤：

（1）轨行区1较窄部分宽度为3.88m，台车5去掉两侧人行踏板的宽度为4.2m，将台车5宽度缩短至3.7m，即缩短0.5m即可满足组装需要。对三号台车～八号台车的顶部横梁进行优化设计，梳理三号台车～八号台车顶部泥浆管、风管、气管、电缆等的走向及将管线的位置固定，空出0.5m空间，将此0.5m的顶部横梁设计为可拆除的活动横梁，且拆除后不影响其他管线。组装三号台车～八号台车时拆除活动横梁，将三号台车～八号台车宽度变为3.7m，可以满足整体组装要求。

（2）参见图2，原电瓶车运输编组宽度为1.5m，三号台车～八号台车的断面改造后，编组通道宽度只有1.3m，原电瓶车运输编组无法通过。为了满足材料、管片、砂浆等的运输，自制1.2m宽管片运输车7两台，1.2m宽砂浆运输车6一台。由于电瓶车2无法进行改造，使用两台5t卷扬机3辅助运输，1台5t卷扬机3固定于与电瓶车2相连的管片运输车上，1台5t卷扬机3固定于一号台车前部的防撞栏杆上，两台5t卷扬机3同步配合使用，实现自制的2台管片运输车7和1台砂浆运输车6组成的小型运输编组前进和后退，满足物料运输需要。

（3）参见图3，盾构机常规的始发方式需要铺设四根轨道，即两根为台车组轨道，两根为电瓶车运输编组轨道，而此次改造需要铺设五根轨道，第一根轨道10、第二根轨道11为三号台车～八号台车轨道，第一根轨道10、第三根轨道12为二号台车和一号台车轨道，第四根轨道8、第五根轨道9为电瓶车运输编组轨道。

（4）参见图4，盾构机下井组装，下井的顺序依次为八号台车、七号台车、六号台车、五号台车、四号台车、三号台车、二号台车、一号台车、桥架、中盾、前盾、刀盘、拼装机、尾盾。将八号台车、七号台车、六号台车、五号台车、四号台车、三号台车依次吊装下井，并放在第一根轨道10、第二根轨道11上，利用卷扬机依次向车站里后移。将二号台车、一号台车依次吊装下井，并放在第一根轨道10、第三根轨道12上，利用卷扬机依次后移，按照上述的顺序将其余部件吊装下井，并进行管线连接，完成盾构机的组装调试工作。

（5）参见图5，按照盾构机整体始发掘进的流程进行始发掘进工作，当三号台车、四号台车行进至原一号台车、二号台车摆放的位置时，盾构机暂停掘进，进行三号台车、四号台车断面变换工作。在将要进行断面变换的三号台车、四号台车第一根轨道10侧的轮子两边安装h型钢作为支撑，稳固台车，另一侧台车顶部中板上打孔挂10t手拉葫芦13，拆除连接螺栓，将台车两侧分离，将第二根轨道11侧的三号台车、四号台车吊至第三根轨道12上，将此前拆除的0.5m宽的顶部活动横梁复原，并用螺栓连接固定，即完成了三号台车、四号台车的断面变换，台车5与台车5之间的管线为软管连接，平移0.5m的距离不用断开管线。继续掘进，当五号台车、六号台车和七号台车、八号台车行进至此位置时，采用同样的方法进行台车5断面变换。台车5断面全部变换完成后，恢复正常的轨道及电瓶车运输编组，正常掘进。

经济效益分析：本发明通过对盾构机台车进行优化改造，使台车断面宽窄可变，充分利用现场条件，实现整体一次始发，同时自制设备费用，只需花费3万元左右，节约了大量成本，3次台车断面变换，共计需要1～2天时间。此次盾构始发若采用分体始发，井下除主机和设备桥外，剩余空间只能放置2辆台车，三号台车～八号台车都要放置在地面，同样需要对盾构机进行改造，将主要设备移至二号台车尾部，以减少延长管线及保证设备性能。盾构机掘进80～100m后，拆除洞口负环，才能将三号台车～八号台车移至井下，进行二次始发，因此需要准备至少100m延长管线，投入200万元左右。且二次始发时，盾构机需要整机断水断电3～5天左右，对盾构机洞内保压影响非常大，存在极大安全隐患。本发明通过对盾构机台车进行优化改造，相比分体始发节约了大量的成本，又减少了工期。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。