CN103422866B - 一种盾构后配套台车井下折叠式始发方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种盾构始发技术，具体为一种盾构后配套台车井下折叠式始发方法，解决现有采用逐节下放分体始发，地面占地大、周期长、成本高、不利于冬季始发等问题，包括 1、2号台车安装完成后、3、4号台车地面解体分别吊装于1、2号台车左右两侧；盾构机掘进到台车行驶到反力架前停止，将3号台车移动至2号台车后部，将4号台车移动至3号台车左右两侧；盾构机再掘进一个台车位后，将4号台车的左右车架向后移动至3号台车后部，盾构机继续掘进一个台车位后，将5、6号台车陆续吊装下井，与4号台车连接。实现了完全井下始发，操作简单、拆装次数少，调试范围小，对始发段掘进影响小，利于有效规避始发段安全风险。

Description

一种盾构后配套台车井下折叠式始发方法

技术领域

本发明涉及一种盾构始发技术，具体为一种盾构后配套台车井下折叠式始发方法。

背景技术

    随着城市化进程的发展，盾构施工因其安全、快速、环保、机械化程度高、劳动强度低等诸多优点，越来越广泛地运用在城市地铁、引水工程、电力缆沟等市政工程建设中。但由于城市建筑密集等诸多条件限制，往往可提供的地面施工场地较为狭小，始发井较短，因此，一般采用将后配套部分放置在地面，将各种众多的气、电、液、自动控制等管线从地面延长130多米至井下盾体部分，随着盾构机的推进将后配套台车逐节下放的常规的分体始发工艺。该方法地面占地大，管路等制造成本高，过程中需要多次拆、接、调试，施工周期较长，短期内形不成快速施工状态。尤其是北方冬季盾构始发，地面延长至井下的系统管路极易因地面气温寒冷发生故障和损坏，此外，对于始发端正前方河流等存在的风险需要快速掘进通过的情况也十分不利。

发明内容

本发明为了解决现有盾构机后配套台车始发采用逐节下放的常规分体始发工艺，存在地面占地大、周期长、成本高、不利于冬季始发等问题，提供一种盾构后配套台车井下折叠式始发方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种盾构后配套台车井下折叠式始发方法，包括以下步骤：

步骤一、分体始发组装阶段

1）轨道铺设：在井下布设电瓶车行驶轨道、后配套台车行走主轨道、两组副轨道，共四组轨道，第一、二组轨道分别为电瓶车行驶轨道和后配套台车行走主轨道，第三、四组轨道为3、4号台车左右车架行走的副轨道，第三、四组轨道铺设在第二组轨道的两侧，副轨道铺设到反力架位置；2）盾构机下井：按照顺序进行刀盘、盾体、螺旋机、连接桥、1号台车、2号台车的吊装下井；3）1号台车安装完成后， 4号台车准备下井安装工作，吊装前在地面给盾构机4号台车左右车架外侧分别安装一个行走轮，将台车左右车架及管线分离后，分别吊装下井；4号台车的左车架放置于1号台车左边，右车架放置于1号台车右边，车架朝反方向放置，行走轮安放在副轨道上；4）放置好后调整4号台车左右车架与1号台车平行，然后把4号台车与1号台车车架前部通过型钢进行焊接固定，固定好后把1号台车与左右连接桥连接固定；                                             5）2号台车安装完成后，按照步骤（3）和（4）的方法将3号台车在地面解体后吊装于2号台车左右两侧；

步骤二：分体始发掘进第一阶段

1）盾构机开始掘进，直到1号台车和4号台车行驶到反力架前停止，将高压电断开，拆开2、3、4号台车之间连接的管线，同时割除4号台车与1号台车、3号台车与2号台车之间焊接的型钢；2）将3号台车的左右车架分别用葫芦进行向后移动至2号台车后部，然后用龙门吊把车架进行空中转体调换台车的方向，再放置在台车主轨道上进行恢复重组，复原后拆除3号台车外侧的两个行走轮；3）3号台车固定好后，将4号台车左右车架用葫芦向后移动至3号台车左右两侧，保持与3号台车的平行后，用型钢把3号台车和4号台车前部进行焊接固定，台车固定好后，恢复台车之间的管线，进行高压供电，3号台车和4号台车之间的管线进行折回或延长管线安装；

步骤三：分体始发掘进第二阶段

1）盾构机再掘进一个台车位后，拆开3号台车和4号台车之间连接的管线，同时割除3号台车与4号台车之间焊接的型钢；2）将4号台车的左右车架分别用葫芦进行向后移动至3号台车后部，然后用龙门吊把车架进行空中转体调换台车的方向，再放置在台车主轨道上进行临时支撑和重组，固定好后拆除4号台车外侧的两个行走轮；3）恢复台车之间的管线连接，进行高压供电，然后运行检测调试各系统，恢复掘进；

步骤四：分体始发掘进第三阶段

盾构机继续掘进一个台车位后，吊装5号台车下井后，把5号台车和4号台车相连接，随着5号台车进入负环位置后，将6号台车吊装下井与5号台车连接，完成皮带架及皮带安装，重新梳理电缆及管路，完成整机联调连试，到此完成盾构机分体始发。

本发明充分利用始发井结构空间尺寸，将不能正常下井组装的后配套台车拆分下井后与前一节台车折叠后固定，掘进完成一节台车距离后，将先前折叠的台车恢复并连接到前一节台车尾部，依次恢复两节折叠台车，进而实现正常掘进。整个施工过程根据盾构机结构和现场条件情况优化了施工工序，从而顺利完成分体始发。整个分体始发分为四个阶段进行，分别为盾构机分体始发组装阶段、分体始发掘进第一、二、三阶段，每个阶段完成相应的工作内容，从而完成分体始发。

与常规的土压盾构分体始发技术相比，实现了完全井下始发，操作简单、拆装次数少，调试范围小，对始发段掘进影响小，利于有效规避始发段安全风险，此外，免除了管线购置、租赁费用和管线制造时间，管线的替换量非常小，实际发生费用很低，管线不必随掘进延伸，劳动强度低，短期内即形成了正常施工能力。特别是对于冬季始发的情况，由于主要台车全部在井下，大大减低了管线保温难度，具有比“省地、省时、经济、高效、安全、故障率低、能够快速形成施工能力”等显著特点，可广泛应用于施工地面场地狭小、寒冷季节，不适于进行常规的地面延长管路法分体始发的情况。

附图说明

图1为本发明所述分体始发组装阶段的示意图；

图2为本发明所述分体始发掘进第一阶段的示意图；

图3为本发明所述分体始发掘进第二阶段的示意图；

图4为本发明所述分体始发掘进第三阶段的示意图；

图中：1-盾体；2-连接桥；3-1号台车；4-2号台车；5- 4号台车；6-3号台车；7-5号台车；8-6号台车。

具体实施方式

结合以下工程实例对本发明的具体实施方式作进一步说明。

工程概况

    北京市南水北调配套工程东干渠工程施工第一标段主要工程内容有盾构隧洞和二次衬砌3974.39m、7座排气阀井（1～7号）、2座盾构始发兼接收井、1座盾构接收井、1座排空阀井及3座二衬施工竖井。根据设计本工程的2#盾构始发兼接收井长度为49.6m,井口宽度为14m，后配套台车井宽度为7.6m(后开挖至8.5m)。盾构机在2#始发井始发后，由东向西掘进，至1#盾构始发兼接收井吊出。

工程使用小松公司生产的土压平衡盾构机，其开挖直径为6.28m，盾构机设备总长为73.78m，有6节台车，1-4号台车长为9m、宽为5.008m，5号台车长为11m、宽为5.008m,每节车架宽为1.06m。台车折叠重组后宽度为7.044m。

一种盾构后配套台车井下折叠式始发方法，包括以下步骤：

步骤一、分体始发组装阶段

本阶段要完成盾构机下井前的轨道铺设、始发托架安装、盾构机的吊装、组装和调试、以及洞门凿除。

1）轨道铺设：在井下布设电瓶车行驶轨道、后配套台车行走主、两组副轨道，共4组轨道。第一组为电瓶车行驶轨道，铺设安装在始发中心轴线两侧，轨道间距0.97m；第二组为后配套台车行走轨道的主轨道，铺设在第一组的两侧，间距为2.08m；第三、四组为三、四号台车左右车架行走的副轨道，第三、四组轨道铺设在第二组的左右两侧，轨道间距为内侧5.2m、外侧6.84m 。副轨道只铺设到反力架位置。轨道之间保持平行、水平和适度的间距，以保证台车安全行走；

2）盾构机下井：按照顺序进行刀盘、盾体、螺旋机、连接桥、1号台车、2号台车的吊装下井，吊装总体顺序为：电瓶牵引车下井→1号台车下井→1辆管片车下井→左右连接桥下井→1辆管片车下井→螺旋机下井→中盾下井→前盾下井→刀盘下井→盾尾下半圆下井→拼装机下井→螺旋机安装→工作平台下井安装→盾尾上半圆下井→反力架上半圆下井安装→4号台车左右车架下井→吊装安装连接桥→2号台车下井→3号台车左右车架下井→5号台车吊装地面放置；

3）1号台车安装完成后， 4号台车准备下井安装工作，吊装前在地面给盾构机4号台车左右车架外侧分别安装一个行走轮，以实现左右车架的自稳性。同时拆解分开台车左右车架上的电线，然后拆除联接固定台车左右车架的中心框架，从而实现台车左右车架及管线分离；然后分别吊装下井；4号台车的左车架放置于1号台车左边，右车架放置与1号台车右边，车架朝反方向放置，轮子安放在副轨道上，放置时尽量和1号台车对齐。下井前需拆除1号台车左右两边的走道板栏杆，安放好后的4号台车左右车架与1号台车走道板间距为6cm。

4）放置好后调整4号台车左右车架与1号台车平行，然后用200H型钢和100工字钢把4号台车与1号台车车架前部通过型钢进行焊接固定，以达到盾构机掘进时3、4号台车能并行前进，焊接固定好后把1号台车与左右连接桥连接固定。                                                  

5）2号台车安装完成后，按照步骤（3）和（4）的方法将3号台车在地面解体后吊装于2号台车左右两侧；

由于3、4号台车左右车架进行了拆解重组，所以3、4号台车上的管线要进行重新布线安装连接，3和4号台车前后连接，2和3号台车管线需要折回连接，管线不够长的安装延长管线，3号台车左右连接的管线采用8米的长的管线进行延长连接；由于3、4号台车左右车架进行了拆解重组，所以3、4号台车上的电线要进行重新布线安装连接到各控制柜和接线端。

步骤二：分体始发掘进第一阶段

本阶段盾构机只能向前移动10.8米，即1号台车和4号台车行走到反力架位置。管片需要拼装-9、-8、-7、-6、-5、-4环刀盘才开始顶到洞门墙上，-3、-2、-1、0、1、环出土掘进，由于采用小土斗出土，一环需要装载12斗土才能完成一环，平均6小时掘进拼装完成1环。

随着盾构机向前移动连接桥的上方位置逐渐靠近结构井上的圈梁和反力架支撑，管片和渣土不能从此吊装。此时台车后部空间足够移动吊装开电瓶牵引车时，将电瓶牵引车用龙门吊吊装横着放置于靠近接收井洞门边上，此时可以利用台车后部的空间进行管片和渣土的吊装，管片和渣土的运输改为人力牵引。随着后部空间距离的逐渐增加，可以放置电瓶牵引车和一节管片运输车时，再将电瓶牵引车吊装回轨道上放置，用来牵引管片车。直到4号台车行驶到反力架处，完成本阶段的掘进。

1）盾构机掘进到位后，将高压电断开，拆开2、3、4号台车之间连接的管线，同时割除4号台车与1号台车、3号台车与2号台车之间焊接的型钢；

2）将3号台车的左右车架分别用葫芦进行向后移动至2号台车后部，然后用龙门吊把车架进行空中转体调换台车的方向，再放置在台车主轨道上进行恢复重组，放置时调整好车架的水平和垂直度后再进行支撑焊接，3号台车左右连接的中心框架暂时不安装，用200H型钢在3号台车左右车架上前后两道进行临时固定焊接，以方便下一阶段的管片和渣土吊装。固定好后拆除3号台车外侧的两个行走轮；

3）3号台车固定好后，将4号台车左右车架用葫芦向后移动至3号台车左右两侧，保持与3号台车的平行后，用型钢把3号台车和4号台车前部进行焊接固定，台车固定好后，恢复台车之间的管线，进行高压供电，3号台车和4号台车之间的管线进行折回或延长管线安装；将2号台车上的皮带架和通风管吊装放置在2号台车上。完成后管线连接后，进行高压供电，然后运行检测调试各系统，直到系统运行正常就可以掘进了。

步骤三：分体始发掘进第二阶段

     本阶段盾构机继续掘进，直到台车行驶到反力架前停止。完成3、4号车的重组、盾构机系统的调试。由于3号台车后部没有空间进行管片和渣土的吊装，所以开始时管片和渣土的吊装需从3号台车中间开的天窗上进行吊装。随着掘进3号台车后部的空间逐渐增加，后部可以正常进行吊装，管片和渣土运输，可以由电瓶牵引车牵引运输。本阶段盾构机可以向前掘进行走17.4m，共14环半，即+2～+16。由于拼装到第2环时，盾构机盾体盾尾已经全部进进入了洞门，可以进行同步注浆以及进行封堵洞门。由于没有空间浆车此时无法放到井下，此时同步注浆浆液可以通过延长放浆管线，直接从地面制浆站通过抽浆泵直接泵送到1号台车储浆罐里。随着台车的向前移动，浆液通过延长浆管进行输送。

1）盾构机再掘进一个台车位后，拆开3号台车和4号台车之间连接的管线，同时割除3号台车与4号台车之间焊接的型钢；

2）将4号台车的左右车架分别用葫芦进行向后移动至3号台车后部，然后用龙门吊把车架进行空中转体调换台车的方向，再放置在台车主轨道上进行临时支撑和重组，放置时调整好车架的水平和垂直度后再进行支撑焊接，固定好后拆除4号台车外侧的两个行走轮; 吊装3、4号台车中心框架，进行左右车架的安装，安装时调整左右车架固定好框架的螺栓。框架安装完后，对框架的法兰进行加固焊接。将3、4号台车上的皮带架和通风管吊装放置台车上。

3）加固完后，恢复台车之间的管线连接，进行高压供电，然后运行检测调试各系统，恢复掘进；完成后管线连接后，进行高压供电，然后运行检测调试各系统，直到系统运行正常就可以掘进了。

步骤四：分体始发掘进第三阶段

本阶段随着盾构机的掘进台车后部空间逐渐变大，掘进到+16环后，后部空间可以再增加放置一节管片运输车进行管片运输，可以减少管片的吊装次数。渣土斗放置在最后一节管片车上。为了缩短掘进中渣土的运输和吊装时间，提高施工效率，吊装放置 5号台车下井，进行皮带输送机的安装，使用渣土通过皮带传说直接输送到5号台车尾部出土。同时渣土改为8方的渣土斗车进行出土，每环掘进出土吊装缩短为3次，渣土车放置于电瓶牵引车头前方。而需要吊装管片时，则将渣土斗放置于地面井边上，渣土车托卡吊装放置于井下轨排一边；随着5号台车进入负环位置后，将6号台车也吊装下井与台车连接，此时将渣土车吊装放置于电瓶牵引车后面。渣土的吊装从后配套井支撑圈梁之间吊装，此阶段盾构机向前掘进3环后，吊装一节管片运输车下井 。之后吊装5号台车、双梁皮带架、防撞架等下井并连接安装皮带输送机出土，渣土运输也改为渣土车。 盾构机掘进至43环时管片此时5号台车尾部即将进入隧道内，吊装6号台车下井和5号台车连接，完成皮带架及皮带安装，重新梳理电缆及管路，完成整机联调连试，到此盾构机分体始发圆满完成。

该技术充分利用了北京市南水北调配套工程东干渠工程的盾构始发井空间和盾构机设备尺寸，从盾构机始发掘进至全部台车能吊装下井进入隧道仅用14天，和东干渠其它标段同期采用延长管线的分体始发方式相比更加快速、经济。此外，免除了管线购置、租赁费用和管线制作时间，管线的替换量非常小，实际发生费用很低，仅用了12万元，比常规延长管路法节约支出89万元，同时，管线不必随掘进延伸，劳动强度低。

Claims (1)

1.一种盾构后配套台车井下折叠式始发方法，其特征是包括以下步骤：

步骤一、分体始发组装阶段

1）轨道铺设：在井下布设电瓶车行驶轨道、后配套台车行走主轨道、两组副轨道，共四组轨道，第一、二组轨道分别为电瓶车行驶轨道和后配套台车行走主轨道，第三、四组轨道为3、4号台车左右车架行走的副轨道，第三、四组轨道铺设在第二组轨道的两侧，副轨道铺设到反力架位置；

2）盾构机下井：按照顺序进行刀盘、盾体（1）、螺旋机、连接桥（2）、1号台车（3）、2号台车（4）的吊装下井；

3）1号台车安装完成后， 4号台车（5）准备下井安装工作，吊装前在地面给盾构机4号台车左右车架外侧分别安装一个行走轮，并将台车左右车架及管线分离后，分别吊装下井；4号台车的左车架放置于1号台车左边，右车架放置于1号台车右边，车架朝反方向放置，行走轮安放在副轨道上；

4）放置好后调整4号台车左右车架与1号台车平行，然后把4号台车与1号台车车架前部通过型钢进行焊接固定， 焊接固定好后把1号台车与左右连接桥连接固定；                                                  

5）2号台车安装完成后，按照步骤3）和4）的方法将3号台车在地面解体后吊装于2号台车左右两侧；

步骤二：分体始发掘进第一阶段

1）盾构机开始掘进，直到1号台车和4号台车行驶到反力架前停止，将高压电断开，拆开2、3、4号台车之间连接的管线，同时割除4号台车与1号台车、3号台车与2号台车之间焊接的型钢；

2）将3号台车的左右车架分别用葫芦进行向后移动至2号台车后部，然后用龙门吊把车架进行空中转体调换台车的方向，再放置在台车主轨道上进行恢复重组，复原后拆除3号台车外侧的两个行走轮；

3）3号台车（6）固定好后，将4号台车左右车架用葫芦向后移动至3号台车左右两侧，保持与3号台车的平行后，用型钢把3号台车和4号台车前部进行焊接固定，台车固定好后，恢复台车之间的管线，进行高压供电，3号台车和4号台车之间的管线进行折回或延长管线安装；

步骤三：分体始发掘进第二阶段

1）盾构机再掘进一个台车位后，拆开3号台车和4号台车之间连接的管线，同时割除3号台车与4号台车之间焊接的型钢；

2）将4号台车的左右车架分别用葫芦进行向后移动至3号台车后部，然后用龙门吊把车架进行空中转体调换台车的方向，再放置在台车主轨道上进行临时支撑和重组，固定好后拆除4号台车外侧的两个行走轮；

3）恢复台车之间的管线连接，进行高压供电，然后运行检测调试各系统，恢复掘进；

步骤四：分体始发掘进第三阶段

盾构机继续掘进一个台车位后，吊装5号台车（7）下井后，把5号台车和4号台车相连接，随着5号台车进入负环位置后，将6号台车（8）吊装下井与5号台车连接，完成皮带架及皮带安装，重新梳理电缆及管路，完成整机联调连试，到此完成盾构机分体始发。