专利名称：一种盾构整机滚轮导轨过站施工方法
技术领域：
本发明涉及隧道盾构施工技术领域，具体为一种盾构整机滚轮导轨过站施工方法。
背景技术：
随着城市基础设施的持续建设，地铁轨道交通呈现快速发展的趋势，而盾构机以其安全快捷、机械化和自动化程度高等优点越来越被广泛应用。城市地铁建设中，为方便日后旅客出行，车站距离一般较短，车站数量较多，而且目前国内施工方法中绝大部分是先施工地铁车站，然后再施工隧道部分，为保证施工的连续性和质量，一般每个标段都含有几个车站，这种情况下，盾构施工完一个区间后，必须通过建成的车站进入下一个区间，因此盾构机过站施工是地铁施工中的重点和难点，国内一般采用盾构站外过站或采用加宽车站标准段实现整机过站，这些方法技术难度大、费用较高、工期较长、风险性较强。国外开始采用异型盾构机施工车站后直接施工区间，该技术需要优化盾构机，技术要求高，费用大。此外，目前国内为了减少投资，盾构进出洞工作井比车站标准段宽，盾构不能整机过站，只能采取分体三次平移过站才能实现二次始发。中国正处于城市地铁施工发展时期， 城市地铁采用盾构施工均要进行过站。盾构过站是当今地铁修建的关键技术之一。
发明内容
本发明为了解决传统盾构过站方法难度大、费用高、工期长等问题，提供一种盾构整机滚轮导轨过站施工方法。本发明是采用如下技术方案实现的一种盾构整机导轨过站施工方法，包括以下步骤
步骤一、前期准备工作
A、盾构前移滚轮的加工设计整个盾体采用四组滚轮，每组滚轮采用三轮相连，其中中间滚轮上设有与盾体焊接的立柱；B、盾构前移导轨布设安设与滚轮相互配合的前移导轨，前移导轨上间隔开设定位孔，根据盾构进洞时最外侧比车站标准段侧墙宽的特点，将盾构前移导轨设计为曲线，确保盾构在接收前移中偏移车站中线；C、过站前移反力装置设计与加工采用在盾尾后安设反力装置，其结构为包括与两根前移导轨宽度相当的反力支撑横梁，反力支撑横梁两端下方分别设有与前移导轨卡固的定位卡板，定位卡板上开有与前移导轨上的定位孔相互配合的插孔，插孔内贯穿设置反力支撑插销；D、后配套轨排设计与加工根据后配套轨轮比盾构前移滚轮高的特点，在后配套前移导轨下方增设与其垂直放置的若干垫轨，以使后配套轨轮与盾构前移滚轮处于同一水平线上，后配套前移导轨与垫轨构成后配套轨排；
步骤二 盾构机进洞施工
A、盾构进洞止水帘布安装确认盾构在快进洞前进行盾构姿态调整，在洞门水平钻孔，如果渗水，就安设止水帘布，如果没有渗水，就取消止水帘布；B、盾构破除连续墙车站施工时，洞门环位置围护结构采用玻璃纤维筋，盾构刀盘推到连续墙时，采用低转速慢慢破除连续墙，当连续墙还剩2/3时，采用敞开式掘进，同时取消向开挖仓添加任何液体；C、盾构接收盾构破除连续墙后，边快速空推盾构机边拼装管片，当盾体露出洞门三分之一时焊接两组盾体前移滚轮，当盾体露出三分之二时焊接两组盾体前移滚轮，同时二次补注浆，最后利用油缸把盾体推出洞门； 步骤三、盾构机整机前移
A、盾构连接桥处改装把盾构连接桥处控制水平转动的U槽板切除；B、按照步骤一的方法铺设盾构前移导轨；C、安装过站前移反力装置把按照步骤一加工好的反力装置安放在盾尾的前移导轨上，然后将反力支撑插销贯穿于插孔及前移导轨上的定位孔内，将反力装置锁在前移导轨上；D、盾构前移首先采用钢管安放在反力装置和油缸之间，启动盾构机油缸使盾构机前移，当油缸伸到最大时，收缩油缸，把反力装置拆除并前移，重新安装后再使盾构继续前移；E、铺设后配套轨排在反力装置安装同时按线路安放后配套轨排，轨排之间用角钢焊接连接；
步骤四盾构机铰接平移始发
A、临时始发基座固定在始发井底板上安放横向轨道，然后根据盾体前移方位把始发基座固定在轨道上；B、盾构机前移到始发基座盾体前移到始发基座，当盾体四分之一靠在始发基座上时切除盾体前方的前移滚轮，然后继续前移盾体并切除盾体后方的前移滚轮，使盾体整体移到始发基座上C、盾体铰接平移就位把油缸安置在始发基座和始发井侧墙上，然后启动油缸，使盾体和始发基座围绕连接桥铰接处一起平移，最终使盾体和后配套在隧道中心线上；D、二次始发反力架安装完后拼装负环，进行二次始发。与现有技术相比，本发明具有以下优点
1、利用玻璃纤维筋做地连墙并通过钻水平观察孔对进洞地层评估后确定是否安设止水帘布，解决传统进洞破洞门风险和不必要的止水帘布安设，成本低，工效高；
2、把连接桥处的水平U槽板切除，采用滚轮和盾构前移曲线导轨实现了利用自身油缸就能整机前移，不仅减少过站工序，而且实现了快速过站；
3、采用架设在盾构前移曲线导轨上的反力装置，实现了盾构连续前移，减少施工材料的周转，该反力装置结构简单、使用方便；
4、通过后配套直线前移后，利用连接桥处铰接作用平移盾体，实现了盾构机与后配套水平摆动就位始发，减少后配套始发平移；
总之，采用本发明所述的盾构滚轮整机导轨过站施工方法，充分利用了盾构机机械化自动化的优点，以其自身的千斤顶推力来提供动力，节省了外部顶推设备或牵引设备，连续快捷循环施工，盾构整体前行，不用解体和重新安装，大大缩短工期，具有工艺简单、施工工期短、施工成本低、风险可控等优点，采用该技术成功地完成了长沙地铁2号线芙蓉广场站左右盾构机过站，填补了我国盾构曲线整体滚轮过站施工的技术空白，取得了良好的经济效益和社会效益。本方法适用于盾构站内过站，也适合于盾构穿越矿山隧道、风道等。
图1为本发明所述盾构整机滚轮导轨过站的施工示意图；图2为图1的左视图； 图3为反力装置的结构示意图中1-盾体；2-滚轮；3-立柱；4-前移导轨；5-定位孔；6-反力支撑横梁；7-定位卡板；8-插孔；9-反力支撑插销；10-钢管；11-后配套；12-连接桥。
具体实施例方式
一种盾构整机滚轮导轨过站施工方法，包括以下步骤 步骤一、前期准备工作
A、盾构前移滚轮的加工设计整个盾体1采用四组滚轮2，每组滚轮采用三轮相连，其中中间滚轮上设有与盾体焊接的立柱3 ;B、盾构前移导轨4布设安设与滚轮相互配合的前移导轨，前移导轨上间隔开设定位孔5，根据盾构进洞时最外侧比车站标准段侧墙宽的特点，将盾构前移导轨设计为曲线，确保盾构在接收前移中偏移车站中线，盾体从始发井向标准段需要进行曲线前移；C、过站前移反力装置设计与加工采用在盾尾后安设反力装置， 其结构为包括与两根前移导轨4宽度相当的反力支撑横梁6，反力支撑横梁两端下方分别设有与前移导轨卡固的定位卡板7，定位卡板上开有与前移导轨上的定位孔5相互配合的插孔8，插孔内贯穿设置反力支撑插销9 ;D、后配套轨排设计与加工根据后配套轨轮比盾构前移滚轮高的特点，在后配套前移导轨下方增设与其垂直放置的若干垫轨，以使后配套轨轮与盾构前移滚轮处于同一水平线上，后配套前移导轨与垫轨构成后配套轨排； 步骤二 盾构机进洞施工
A、盾构进洞止水帘布安装确认盾构在快进洞前进行盾构姿态调整，盾构离进洞30米时，进行姿态测量和洞门测量，根据测量结果调整盾构掘进姿态，确保盾构进洞误差小于 Icm,采用混凝土抽芯机在洞门水平钻孔，如果渗水，就安设止水帘布，如果没有渗水，就取消止水帘布；B、盾构破除连续墙车站施工时，洞门环位置围护结构采用玻璃纤维筋，盾构刀盘推到连续墙时，采用低转速慢慢破除连续墙，当连续墙还剩2/3时，采用敞开式掘进， 同时取消向开挖仓添加任何液体；C、盾构接收盾构破除连续墙后，立即清除接收轨道上的渣土，边快速空推盾构机边拼装管片，当盾体露出洞门三分之一时焊接两组盾体前移滚轮，当盾体露出三分之二时焊接两组盾体前移滚轮，同时二次补注浆，最后利用油缸把盾体推出洞门；
步骤三、盾构机整机前移
A、盾构连接桥12处改装把盾构连接桥处控制水平转动的U槽板切除；B、按照步骤一的方法铺设盾构前移导轨；C、安装过站前移反力装置把按照步骤一加工好的反力装置安放在盾尾的前移导轨上，然后将反力支撑插销贯穿于插孔及前移导轨上的定位孔内，将反力装置锁在前移导轨上；D、盾构前移首先采用钢管10安放在反力装置和油缸之间，启动盾构机油缸使盾构机前移，当油缸伸到最大时，收缩油缸，把反力装置拆除并前移，重新安装后再使盾构继续前移；E、铺设后配套轨排在反力装置安装同时按线路安放后配套轨排，轨排之间用角钢焊接连接； 步骤四盾构机铰接平移始发
A、临时始发基座固定根据始发基座尺寸，首先在车站施工始发井时，使底板和始发平台一次成型，然后在始发井底板上安放横向轨道，然后根据盾体前移方位把始发基座固定在轨道上；然后安装过度轨道首先把反力架底部横梁提前放在始发井，然后在上面安设盾体推向始发台的轨道；B、盾构机前移到始发基座盾体前移到始发基座，当盾体四分之一靠在始发基座上时切除盾体前方的前移滚轮，然后继续前移盾体并切除盾体后方的前移滚轮，使盾体整体移到始发基座上C、盾体铰接平移就位把油缸安置在始发基座和始发井侧墙上，然后启动油缸，使盾体和始发基座围绕连接桥铰接处一起平移，平移中用仪器进行测量，当移动到预计位置时停止移动，最终使盾体1和后配套11在隧道中心线上；D、二次始发盾体平移到位后，首先对盾体姿态进行测量，然后用吊车吊装反力架定位后进行焊接，同时进行洞门环止水帘布安装，反力架安装完后，首先在盾体里拼装第一环负环，然后用油缸把负环推出到反力架上，继续拼装负环，最后空推盾构机到开挖进行始发掘进。工程实例
长沙地铁2号线7标共三区间，需要两次过站，分别为芙蓉广场站和五一广场站，其中由于芙蓉广场站长142米，左线采用传统车站底板边施工边过站的方法，整个过站时间为 32天，右线由于提前提供过站条件，采用本发明所述方法过站只用了 12天。五一广场站提前施工完成，车站长184米，其中左线还有一段92米明挖，过站长 376米，只用了 15天就实现二次始发，右线只用了 10天就实现二次始发，充分证明本发明所述的方法适用性强。目前城市地铁盾构法基本上采用站内过站，国内规划修建地铁城市已超过30个， 而且该方法还可以实现边过站边施工车站主体，因此，本发明所述的方法推广前景好。
权利要求
1. 一种盾构整机滚轮导轨过站施工方法，其特征是包括以下步骤 步骤一、前期准备工作A、盾构前移滚轮的加工设计整个盾体(1)采用四组滚轮(2)，每组滚轮采用三轮相连，其中中间滚轮上设有与盾体焊接的立柱(3) ;B、盾构前移导轨(4)布设安设与滚轮相互配合的前移导轨，前移导轨上间隔开设定位孔(5)，根据盾构进洞时最外侧比车站标准段侧墙宽的特点，将盾构前移导轨设计为曲线，确保盾构在接收前移中偏移车站中线；C、过站前移反力装置设计与加工采用在盾尾后安设反力装置，其结构为包括与两根前移导轨 (4)宽度相当的反力支撑横梁(6)，反力支撑横梁两端下方分别设有与前移导轨卡固的定位卡板(7)，定位卡板上开有与前移导轨上的定位孔(5)相互配合的插孔(8)，插孔内贯穿设置反力支撑插销(9) ;D、后配套轨排设计与加工根据后配套轨轮比盾构前移滚轮高的特点，在后配套前移导轨下方增设与其垂直放置的若干垫轨，以使后配套轨轮与盾构前移滚轮处于同一水平线上，后配套前移导轨与垫轨构成后配套轨排； 步骤二 盾构机进洞施工A、盾构进洞止水帘布安装确认盾构在快进洞前进行盾构姿态调整，在洞门水平钻孔， 如果渗水，就安设止水帘布，如果没有渗水，就取消止水帘布；B、盾构破除连续墙车站施工时，洞门环位置围护结构采用玻璃纤维筋，盾构刀盘推到连续墙时，采用低转速慢慢破除连续墙，当连续墙还剩2/3时，采用敞开式掘进，同时取消向开挖仓添加任何液体；C、盾构接收盾构破除连续墙后，边快速空推盾构机边拼装管片，当盾体露出洞门三分之一时焊接两组盾体前移滚轮，当盾体露出三分之二时焊接两组盾体前移滚轮，同时二次补注浆，最后利用油缸把盾体推出洞门； 步骤三、盾构机整机前移A、盾构连接桥(12)处改装把盾构连接桥处控制水平转动的U槽板切除；B、按照步骤一的方法铺设盾构前移导轨；C、安装过站前移反力装置把按照步骤一加工好的反力装置安放在盾尾的前移导轨上，然后将反力支撑插销贯穿于插孔及前移导轨上的定位孔内，将反力装置锁在前移导轨上；D、盾构前移首先采用钢管(10)安放在反力装置和油缸之间， 启动盾构机油缸使盾构机前移，当油缸伸到最大时，收缩油缸，把反力装置拆除并前移，重新安装后再使盾构继续前移；E、铺设后配套轨排在反力装置安装同时按线路安放后配套轨排，轨排之间用角钢焊接连接； 步骤四盾构机铰接平移始发A、临时始发基座固定在始发井底板上安放横向轨道，然后根据盾体前移方位把始发基座固定在轨道上；B、盾构机前移到始发基座盾体前移到始发基座，当盾体四分之一靠在始发基座上时切除盾体前方的前移滚轮，然后继续前移盾体并切除盾体后方的前移滚轮，使盾体整体移到始发基座上C、盾体铰接平移就位把油缸安置在始发基座和始发井侧墙上，然后启动油缸，使盾体和始发基座围绕连接桥铰接处一起平移，最终使盾体(1)和后配套(11)在隧道中心线上；D、二次始发反力架安装完后拼装负环，进行二次始发。
全文摘要
本发明涉及隧道盾构施工领域，具体为一种盾构整机滚轮导轨过站施工方法，解决传统方法难度大、费用高、工期长等问题，包括加工盾构前移滚轮、前移导轨、反力装置及后配套轨排；确定进洞是否安设止水帘布，进行盾构接收，边接收边焊接前移滚轮；盾构机整机前移，把盾构连接桥处U槽板切除、铺设盾构前移导轨、安装反力装置，在反力装置和油缸作用下使盾构连续前移；盾体前移到始发基座过程中，切除前移滚轮，把油缸安置在始发基座和始发井侧墙上，启动油缸，使盾体和始发基座围绕连接桥铰接处一起平移，使盾体和后配套在一条直线上，进行二次始发。具有工艺简单、工期短、成本低、风险可控等优点，具有良好的经济效益和社会效益，适用范围广。
文档编号E21D9/00GK102418530SQ20111041772
公开日2012年4月18日 申请日期2011年12月14日 优先权日2011年12月14日
发明者毋海军, 王宗勇, 赵香萍, 雷军 申请人:中铁十二局集团有限公司, 中铁十二局集团第二工程有限公司