辽宁地铁封闭式车站盾构调头始发施工工法

'封闭式车站盾构调头始发施工工法1前言目前，国内修建地铁的城市日益增多，盾构法在城市地铁隧道施工中的应用也日益广泛，盾构施工对周边环境的影响越来越受到重视。因此在城市中心区主干道路正上方预留吊装口进行盾构调头、始发的施工方式已不能满足要求。为避免干扰城市交通、减少对周边环境的影响，在xx地铁xxx站-xx站区间工程的xx站（盖挖车站）采用了站内调头、始发的施工方式，成功摸索出了封闭式车站盾构调头始发施工工法。经国内检索和相关专家鉴定，该工法技术已达到国内领先水平。2特点2.0.1与常规的盾构调头始发施工工法相比，本工法整个施工过程提前通过AutoCAD软件精确模拟，清晰直观。2.0.2与常规的地面设置吊装口的盾构调头始发施工工法相比，能够避免原本位于城市繁华地段主干道路上的盾构施工对交通的干扰。2.0.3与常规的利用液压泵站的盾构调头始发施工工法相比，采用了卷扬机为动力的钢丝绳旋转后配套车架技术，缩短了施工工期，降低了施工成本。2.0.4采用了H型道岔进行封闭式车站盾构调头施工的进料、出渣运输，效率高。3适用范围适用于在封闭式车站（即盖挖法、暗挖法等车站）进行盾构调头、始发施工的城市地铁隧道施工。4工艺原理盾构机主机步入基座后，拆除主机与后配套车架及后配套车架间的管线路，利用液压泵站为动力，通过测量实时定位，分两步将主机沿模拟路线在铺设的钢板上反复旋转、平移至盾构始发位置。后配套车架在主机完成第一步调头后，利用电瓶车逐节顺次移至车站内，然后逐节逆次移至移位托架上，再利用卷扬机为动力带动钢丝绳，沿模拟路线在铺设的钢板上反复旋转、平移至主机始发轨道处，对接移位托架上与车站内的后配套车架轨道，用电瓶车将后配套车架移至车站内盾构始发位置。待后配套车架及主机调头完成后，安装反力架，连接盾构机管线，调试盾构机，同时凿除洞门围护桩，安装洞门止水装置，开始始发。11 5工艺流程及操作要点5.1工艺流程施工过程模拟钢板铺设盾构机接收主机封闭式车站第一步调头主机封闭式车站第二步调头后配套车架封闭式车站调头反力架安装盾构机部件连接调试洞门围护桩凿除及止水装置安装盾构机始发5.2操作要点5.2.1施工过程模拟在盾构施工开始前，根据施工图设计和盾构机尺寸，将车站、盾构机、基座、轨道、固定托架、移动托架、反力架、钢板等按相应的比列在AutoCAD软件中绘制成形，模拟封闭式车站盾构的调头、始发过程，并对整个模拟过程的可行性深入研究分析，确定方便、快捷且经济的最佳施工路线。5.2.2钢板铺设1根据车站盾构端的平面净空尺寸和盾构施工路线，设计钢板铺设范围。2在车站盾构端底板上铺设一层约10mm厚的粗砂找平层。3利用卷扬机将钢板吊至井下，并移至铺设位置。4将相邻钢板进行间断焊接，并用角磨机打磨平整。5.2.3盾构机接收1盾构机推至车站围护桩后，凿除围护桩，并将凿除的围护桩及残渣等清理至洞口之外。2盾构基座利用卷扬机分体吊至车站盾构端的底板上用高强螺栓连接成整体，并在基座底部两侧对称焊接两道宽400mm、厚20mm的钢板。3盾构机推出车站端墙外1.0m后，根据主机姿态，通过测量放线在车站盾构端底板上定出盾构基座边线和轴线的具体位置。4在车站盾构端头底板上的钢板与基座底部的钢板间涂满黄油，利用卷扬机将基座移至车站盾构端头底板上预先测量位置。5将盾构基座四周及导轨采用H型钢、钢板等焊接固定。6根据主机和基座尺寸，通过测量放线定出其在基座上的具体位置。11 7盾构机步入基座同时，用槽钢拉紧联系条拉紧洞口10环管片，用钢板封堵住管片与洞口钢环间的间隙，并对管片背后进行足量注浆。5.2.4主机封闭式车站调头（见图5.2.4）1拆除主机与后配套车架及后配套车架间的管线路等。2根据AutoCAD软件模拟确定的最佳施工路线，通过测量放线定出主机井下旋转、平移路线的关键控制点。3以焊接在车站盾构井底板钢板上的H型钢提供反力，利用液压泵站为动力，沿模拟路线旋转、平移至车站端墙位置，完成盾构机主机第一步调头。①盾构主机接收架就位②盾构主机右线接收并平移③盾构主机右线90°旋转④盾构主机平移至左线⑤盾构主机平移至旋转中心⑤盾构主机旋转90°并平移就位4待后配套车架调头完成后，再沿模拟路线旋转、平移至盾构始发位置，完成盾构机主机调头。图5.2.4盾构主机调头示意图5.2.5后配套车架封闭式车站调头1根据盾构机后配套车架长度、宽度和线路中线在车站标准段内的位置，铺设后配套车架行驶轨道。2利用卷扬机将H型钢制作的固定托架和移位托架分别移至车站盾构端头内靠近洞口和靠近车站标准段位置，对接固定托架、移位托架及车站标准段的后配套车架轨道。3利用电瓶车将后配套车架顺次移至车站标准段内，如图5.2.5-1。11 4拆解固定托架与移动托架间的轨道连接。5利用卷扬机将最后一节后配套车架移至移动托架上，用手拉葫芦将后配套车架和移动托架拉紧、固定。图5.2.5-1后配套车架顺次移至车站标准段内移位托架卷扬机移位托架上钢丝绳固定点钢丝绳旋转方向6利用卷扬机为动力，沿模拟路线旋转、平移至盾构机主机始发位置，对接移动托架与车站标准段的后配套车架轨道，如图5.2.5-2、图5.2.5-3。图5.2.5-2后配套车架调头卷扬机钢丝绳布置方式图5.2.5-3后配套车架移至盾构机主机始发位置图5.2.5-4后配套车架逆次移至车站标准段内7用电瓶车将后配套车架沿行驶轨道移至车站标准段内始发位置，如图5.2.5-4。8依照上述方式，按由后向前的顺序，将后配套车架逐节移至始发位置，如图5.2.5-4。9在后配套车架下井后，对于左右两侧重量不均衡的后配套11 车架，在重量轻的一侧加设配重，保持后配套车架平衡。5.2.6反力架安装1设计的反力架，需根据车站内提供反力的结构等相关条件情况，并依据盾构的最大推力要求进行加工制作，满足盾构施工的需要。2在盾构机调头完成后，通过测量放线定出反力架立柱的具体位置。3利用卷扬机、千斤顶和导链依次安装反力架右立柱、下横梁、上横梁、左立柱、水平撑、斜撑等部件，并通过法兰用高强螺栓连接成整体。4将反力架立柱、水平撑和斜撑与预先埋设在车站底板、侧墙和中板预留口侧面的钢板焊接、固定。5.2.7盾构机部件连接、调试1反力架安装完成后，连接盾构机主机与后配套车架及后配套车架间的机械部件、液压管线、电气线路和输送泥浆、浆液、清水、污水的管路等。2接通电源，确认各个部分电压符合要求。3调试并确认盾构机各种管路、阀门、线路及其连接处于良好状态。4确认液压油箱的油位和各个变速箱的油位处于正常状态。5调试并确认机内各液压泵、电动机等运转处于正常状态。6调试并确认活塞泵、润滑油管路和千斤顶内的空气已排除干净。7调试并确认机内各种紧急按钮和各个漏电保护开关有效。8对千斤顶进行全位伸出、回缩，确认计测千斤顶的速度和伸缩长度。9调试并确认管片拼装机的控制系统操作、旋转马达运转和伸缩、提升、支撑千斤顶动作处于正常状态。10调试并确认螺旋输送机液压马达灵活可靠。11确认排土门蓄能、蓄压处于正常状态，开启、关闭运行可靠。12调试并确认刀盘正、反方向旋转处于正常状态。13调试并确认皮带机转向和各个滚轮的转动灵活可靠。14盾构机整机联动调试，确认各部位运转正常。5.2.8洞门围护桩凿除及止水装置安装1在洞门围护桩凿除前，确认土体加固效果满足设计要求、地下水位降至车站底板以下。2在洞门前搭设三层脚手架，每层层高为1.5m，脚手架上铺设60cm宽的木板。3洞门围护桩凿除采用人工高压风镐，按照由上到下、从左到右的施工顺序进行。11 4凿除洞门围护桩身表面的喷射混凝土。5凿除洞门围护桩上下两端临空面半圈混凝土，直到露出钢筋，并切除钢筋。接着凿除围护桩上下两端临空面剩余部分混凝土，保留后半圆钢筋。6采用10mm×10mm的木方布满整个刀盘，用铁丝固定，避免围护桩吊装过程中损坏刀盘及刀具。7洞门止水装置安装1)确认帘布橡胶板和螺栓孔处于完好状态。2)对帘布橡胶板、圆环板和扇形板上所开螺孔位置、尺寸进行复核，确保其与洞口钢环上预留螺孔位置一致，清理螺孔内螺纹并涂上黄油。3)将不带螺帽的全丝螺栓旋入预先埋设在洞口钢环周边的螺母内。4)安装帘布橡胶板及圆环板，并用薄螺母固定在车站端墙上。5)将扇形板套在装有薄螺母等的螺栓上，再用螺母固定。8待盾构机调试完毕后，切割围护桩凿除部位后半圈剩余钢筋，用卷扬机吊出。9确认洞门范围内无残留围护桩桩头和钢筋头。10拆除脚手架，清理出钢筋、混凝土、残土等异物。5.2.9盾构机始发1负环管片采用通缝拼装，封顶块拼在12点位置，便于始发完毕之后拆卸。拼装第一环负环管片，成环之后将其推至反力架，为后续推进提供反力，继续后续负环管片，实时启动油脂泵将三道盾尾密封刷之间的间隙填满。2盾构机主机沿基座上的导轨进入洞口钢环。3通过加泥注入口向前方加注适量泥浆，待土仓内泥土压力与刀盘前方水土压力平衡之后，启动螺旋输送机和皮带机，盾构机开始掘进。5在盾构机开始掘进后，根据洞门止水装置的使用效果，及时采取有效措施进行改进。6针对封闭式车站盾构调头施工方式，在车站内设置H型道岔，用于盾构施工的进料、出渣运输。7在盾构掘进施工中，根据盾构掘进土层的情况利用膨润土等改良土体。8在盾构机主机全部进入洞门止水装置后，开始同步注浆，注浆采用注浆量与注浆压力双控的原则。11 6材料与设备6.1材料6.1.1钢板：采用20mm和10mm厚的普通钢板。6.1.2润滑油：采用普通黄油。6.1.3焊接材料：采用THJ422普通焊条、TY-YJ502(Q)药芯焊丝、TY-YD55药芯焊丝和JT-D707堆焊焊条。6.1.4轨道及配件：采用24kg轨道，配备24kg轨道压板及配套螺栓、24kg轨道夹板及配套螺栓和轨距保持器。6.1.5型钢：采用160槽钢、100槽钢、200mm×200mm的H型钢、100mm×100mm的H型钢。6.2设备主要机械设备见表6.2。表6.2主要机械设备表序号名称规格型号数量（每工作面）用途1电瓶车JXK254辆井下浆液、管片、渣土运输2充电器KCA-100A/300V4台电瓶车电瓶充电3液压泵站100吨1台盾构机主机井下旋转、平移4全站仪瑞士徕卡TCRA12021001套隧道及线路测量5电子水准仪瑞士徕卡DNA031套地表监测6电焊机NBC—5001台二氧化碳保护焊，维修盾构机刀盘7电焊机BX1—5004台焊接钢板、反力架、基座、托架等8千斤顶YCQ－404台盾构机拆解、调头、组装9千斤顶YCQ－104台盾构机拆解、调头、组装10倒链10t6台盾构机拆解、调头、组装11倒链5t4台盾构机拆解、调头、组装12角磨机GWS8-1002台打磨钢板及盾壳7质量控制7.0.1建立健全质量管理制度和质量保证体系，并认真贯彻执行。7.0.2详细调查施工中可能存在的质量隐患，有针对性地制定切实可行的防护措施。7.0.3对进场的物资、设备等严格进行质量检验与评定，禁止使用不合格品。11 7.0.4对不同时间、不同工序、不同地点、不同作业人员，进行有针对性地技术交底。7.0.5设置专职质检员和现场责任工程师，实时监督操作人员严格执行操作规范和技术交底，确保施工质量。7.0.6吊装转体时，认真检查吊点及焊口情况，防止坠落伤及人员和损坏设备。7.0.7顶推前千斤顶必须进行校验，合格后方可操作施工。8安全措施8.1一般性安全措施8.1.1建立健全施工现场安全管理规章制度、安全监控网络和安全保证体系，并认真贯彻执行。8.1.2详细调查施工中可能存在的安全隐患，有针对性地制定切实有效的防护措施。8.1.3严格控制进场物资、设备等的质量，并对物资、设备等及时报废，杜绝安全隐患的存在。8.1.4针对现场施工所用机械设备，制作安全操作规程，并实时进行维护、保养，确保其处于良好的工作状态。8.1.5对临边及洞口边缘和安全用电设置牢固可靠的防护措施。8.1.6施工现场配备足够的消防器材和消防设备，作到经常检查，发现隐患及时上报处理。8.1.7在夜间或地下施工前，设置充足的照明。8.1.8易燃易爆物品如氧气、乙炔等应存放到工地指定放地点，由专人管理，有消防防火措施，配备消防器材，有警告标志。易燃易爆物品操作之后，要检查现场，消除隐患。8.1.9施工现场的安全防护措施符合国家及地方相关规定。8.1.10对新进场作业人员进行三级安全教育。8.1.11对不同时间、不同工序、不同地点、不同作业人员，进行有针对性地安全技术交底。8.1.12设置专职安全员和现场责任工程师，实时监督操作人员严格执行操作规范和安全技术交底，严禁违章指挥或违章操作。8.1.13进入施工现场的作业人员必须戴安全帽，扣好帽带，严禁酒后作业。8.1.14施工现场不准吸烟，必要时，应设有防火措施的吸烟室。8.1.15特种作业人员必须经过相关安全技术培训合格后，持证上岗。8.2针对性安全措施8.2.1盾构基座、移动托架及固定托架应提前进行受力计算，托架及托架焊接焊缝应饱满，确保满足受力要求。11 8.2.2后配套车架吊至移动托架上后，必须用手拉葫芦将后配套车架和移动托架拉紧、固定，并对于左右两侧重量不均衡的后配套车架，在重量轻的一侧加设配重，保持后配套车架平衡，避免倾覆。8.2.3根据需要移动的后配套车架和移动托架的最大总重量及其与钢板间的摩擦系数，选用满足要求的卷扬机。8.2.4卷扬机应通过相应报验手续，并获得准用许可，在每次使用前必须检查钢丝绳等部件，合格后方可使用。8.2.5利用卷扬机旋转后配套车架时，当需要移动的距离较大时，按下启动按钮连续移动，一旦接近目标位置，立即停止移动；然后采用点动的方式（即循环按下启动按钮和停止按钮）移动后配套车架，根据距离目标位置的远近，控制按下启动按钮与停止按钮间的时间间隔，距离目标位置越近，时间间隔越小。8.2.6卷扬机钢丝绳环绕移动托架时，在移动托架上钢丝绳需缠绕位置焊接固定的定滑轮，避免损伤钢丝绳，并在施工中，随时检查钢丝绳的质量，一旦发现断丝超过一定数量，立即更换。8.2.7电瓶车应通过相应报验手续，并获得准用许可，在行驶前应确保刹车的有效性，并间隔性鸣笛，同时在轨道两边做好警示标志，严禁无关人员长时间逗留在轨道内，若确有需要长时间占用轨道，需提前通知电瓶车司机，令其暂停行驶，避免产生交通事故。8.2.8底板上铺设的钢板间及液压泵站的顶铁与钢板间焊接部位的焊缝应饱满，避免崩裂伤人。9环保措施9.0.1建立健全施工现场环保管理规章制度，并认真贯彻执行。9.0.2详细调查施工中可能存在的影响环境的因素，有针对性地制定切实可行的保护措施。9.0.3施工现场实行封闭式施工，除留必要的人员、车辆进出口通道外，现场四周设置连续、整齐、牢固、美观、洁净的围挡，并及时清洗。9.0.4施工前对场地平整硬化，并及时清扫，将垃圾送往指定地点。9.0.5对主要噪声源如吊车等采用有效的吸音、隔音材料施作封闭隔声屏，同时，夜间施工严禁大声喧哗，装卸物料及码放时轻拿轻放，最大限度地减少噪声扰民。9.0.6在夜间施工时，夜施光源如汽车灯光及施工照明灯不直接对居民房，采取有效措施避免直接照射。9.0.7现场存放油料的库房，必须进行防渗漏处理。储存和使用都要采取措施，防止跑、冒、滴、漏，而污染水体。调头施工滑动后的钢板黄油用干砂或锯末清理干净。拆卸油管气管时，应及时用封套套好，防止进杂物或损坏。11 10效益分析10.0.1在工程施工过程中，结合盾构施工要求，采用了卷扬机为动力的后配套车架平移技术，完善了盾构封闭车站调头施工技术，缩短了后配套车架平移施工工期，降低了施工成本，取得了良好的经济效益。10.0.2避免了城市繁华地段主干道路交通的干扰，保证了城市道路的正常通行，取得了很好的社会效益和环境效益。11应用实例11.1xx地铁xxx站-xx站盾构区间xx站调头施工11.1.1工程概况xx地铁xxx站-xx站盾构区间，左线全长1018m，右线全长1029m，xxx站和xx站均为盖挖法车站。区间盾构从xxx站2号风道下井始发掘进区间右线，沿中华路、十一纬路到达xx站；然后在xx站内调头后掘进区间左线，再沿十一纬路至马路湾，下穿xx铝镁设计研究院后沿中华路到达xxx站吊出。11.1.2工程应用结合xx地铁xxx站-xx站区间盾构在xx站调头施工的实际情况，通过AutoCAD软件模拟，确定了最佳的调头施工路线，独创了利用卷扬机为动力的后配套车架平移技术，既加快了工程进度（工期节约80%），又取得了良好的经济效益（成本节约60%）和社会效益（避免了对交通的干扰），取得了封闭式车站盾构调头施工（即本工法）经验，体现出本工法在盾构调头施工中的成功应用。11.2xx地铁xx广场站-xxx街站盾构区间xx广场站调头施工11.2.1工程概况xx地铁xx广场站-xxx街站盾构区间，左线全长847.404m，右线全长875.399m，xx广场站为盖挖法车站。区间盾构从xxx街站下井始发掘进区间左线，沿xxx街、建设东路到达xx广场站；然后在xx广场站内调头后掘进区间右线，再沿建设东路至马路湾，xxx街到达xxx街站吊出。11.2.2工程应用结合xx地铁xx广场站-xxx街站区间盾构在xx广场站调头施工的实际情况，采用了封闭式车站盾构调头始发施工工法，利用了卷扬机为动力的后配套车架平移技术，加快了后配套车架平移的工程进度，积累了封闭式车站盾构调头施工（即本工法）经验，再次体现出本工法在盾构调头施工中的成功应用。11 11.3xx地铁xx站-xxxx站-xx公园站盾构区间xx站调头施工11.3.1工程概况xx地铁xx站-xxxx站-xx公园站区间盾构区间，左线全长1695.503m，右线全长1722m，xx站为盖挖法车站。区间盾构从xx公园站下井始发掘进区间右线，沿泰山路、黄河北大街经xxxx站到达xx站，在xx站进行了调头施工。11.3.2工程应用结合xx地铁xx站-xxxx站-xx公园站区间盾构在xx站施工的实际情况，采用了封闭式车站盾构调头始发施工工法，利用了卷扬机为动力的后配套车架平移技术，加快了后配套车架平移的工程进度，积累了封闭式车站盾构调头施工（即本工法）经验，又一次体现出本工法在盾构调头施工中的成功应用。11'