CN104712361A - 确定盾构长距离掘进隧道内会交车场设置位置的计算方法 - Google Patents

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袁大军
郭玉海
蔡志勇
宁文光
赵新生
李国帅
张丽丽
杨冬梅
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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Abstract

本发明涉及确定盾构长距离掘进隧道内会交车场设置位置的计算方法，其步骤为：1.收集整理会交车场位置计算所需参数；2.根据盾构掘进、拼环连续作业条件验算两列机车交替运输是否满足实际工程盾构长距离掘进的要求；3.依据一列机车所能满足的盾构掘进、拼环连续作业条件，确定隧道内会交车场的第一次设置位置，盾构掘进直至不能满足两列机车车场会交条件；4.依据两列机车情况下的盾构连续作业条件和车场会交条件，确定第二次设定车场位置，盾构掘进直至不能满足两列机车车场会交条件；5.重复4的计算步骤，计算第三次甚至多次会交车场设置位置，直至盾构掘进完工。本发明计算简便，计算成本低、效率高，完全适应盾构快速掘进的要求。

Description

确定盾构长距离掘进隧道内会交车场设置位置的计算方法
【技术领域】
本发明涉及一种盾构施工的配套方法，具体涉及一种确定盾构长距离掘进隧道内会交车场设置位置的计算方法，属于地下建筑工程技术领域。
【背景技术】
盾构技术在我国地铁工程及城市地下空间开发利用得到了广泛的应用，盾构技术的高效掘进一直地下工程技术领域研究的热点问题之一。近年来，随着长大盾构隧道工程的大量建设，隧道内长距离水平运输已经成为制约盾构高效掘进技术的关键技术环节，在工程技术领域和学术研究领域得到了广泛的重视。
盾构施工类似工厂流水线作业，因此施工中要求各环节紧密衔接，任何一道工序发生滞后，都将直接影响施工工效，或导致施工停止。在盾构挖土、拼装管片的同时，必须完成渣土的运出和管片等相关生产物资运入。这其中，受井下狭窄空间的限制，渣土的外运最为重要，尤其是在长大盾构隧道工程中，隧道内长距离水平运输涉及到渣车的编组、调配以及其他运输车辆物资之间的运营组织和管理，是盾构流水线作业中关键技术环节之一。
中国实用新型专利“一种快速敷设双道岔四轨会车道场”(公开号：203514133 U)提供一种安装快速、成本低且方便移动的快速敷设双道岔四轨会车道场，克服了传统会车道场的安装过程繁琐，在隧道内的运输、安装较为困难，安装过程耗时较长，影响盾构施工效率的缺点，配合本发明计算方法，可以优化车场位置，降低车场搬迁及工程运输成本，最大限度地发挥盾构长距离情况下的连续高效掘进的特点。
因此，确有必要提供一种创新的确定盾构长距离掘进隧道内会交车场设置位置的计算方法，以克服现有技术中的所述缺陷。
【发明内容】
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种确定盾构长距离掘进隧道内会交车场设置位置的计算方法，其利用盾构施工工艺流程时间参数，依据盾构掘进、拼环连续作业条件和两列机车在车场会交条件，从而最大限度地发挥盾构长距离情况下的连续高效掘进的特点。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：确定盾构长距离掘进隧道内会交车场设置位置的计算方法，其包括如下步骤：
1)，收集整理会交车场位置计算所需参数：盾构每环掘进时间T掘、盾构每环管片拼装时间T拼、垂直运输时间T垂、隧道内管片及辅料卸运时间T卸、管片拼装和掘进之间相互转换时间T转、机车每次启动耗时T停启；
2)，验算两列机车运输是否满足盾构长距离掘进的要求：判断不等式LT≤(T拼+0.5T掘+2T转-T停启-0.5T垂-0.5T卸)v+l是否成立，如果不成立，提高机车速度v或降低垂直提升时间T垂等措施使上述不等式成立，以满足工程建设要求；
3)，第一次设定车场位置：
(1)考虑可以接受的冗余时间ΔT，计算S1＝(0.5T拼+0.5ΔT+T转-T启停-0.5T垂-0.5T卸)v+l；
(2)如果2S1≤v(T卸+T掘-T垂)，取L3＝0，L3为会交车场内边缘距皮带输送机出土口的距离则在距离井口提升点P1＝S1-L2/2的位置处设立车场；如果2S1＞v(T卸+T掘-T垂)，取L3＝S1-0.5v(T卸+T掘-T垂)，则在距离井口提升点P1＝0.5v(T卸+T掘-T垂)-L2/2的位置处设立车场；
(3)盾构掘进直至L3＝0.5(2T转+T拼-T停启-T卸)v；
4)，第二次设定车场位置
(1)计算S2＝P1+L2/2+L3；
(2)如果2S2≤v(T卸+T掘-T垂)，取新L3＝0，则在距离井口提升点P2＝S2-L2/2的位置处设立车场；如果2S2＞v(T卸+T掘-T垂)，取新L3＝S2-0.5v(T卸+T掘-T垂)，则在距离井口提升点P2＝0.5v(T卸+T掘-T垂)位置处设立车场；
(3)盾构掘进直至L3＝0.5(2T转+T拼-T停启-T卸)v；
5)，重复(4)的计算步骤，计算S3、P3，设置会交车场，盾构掘进直至新L3＝0.5(2T转+T拼-T停启-T卸)v，......，重复(4)的计算步骤，计算Sn、Pn，设置会交车场，盾构掘进直至工程完工。
本发明的确定盾构长距离掘进隧道内会交车场设置位置的计算方法进一步为：所述步骤3)中，第一次车场位置的确定是依据一列机车所能满足的盾构掘进、拼环连续作业的最长距离。
本发明的确定盾构长距离掘进隧道内会交车场设置位置的计算方法还可为：所述步骤4)和步骤5)中，车场位置的确定是依据两列机车满足的盾构作业连续作业条件和车场会交条件，而机车车场会交条件服务于盾构作业连续性条件。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)，可以保证盾构长距离掘进过程中掘进和管片拼装作业的连线性，减少了无效作业时间，最大限度地发挥长距离情况下盾构技术连续高效作业的特点；
(2)，本发明计算方法配合实用新型专利“一种快速敷设双道岔四轨会车道场”的实施，优化隧道内会交车场位置设置，降低车场搬迁及工程运输成本，充分发挥长大盾构隧道工程技术的优越性。
(3)，本方法可以通过隧道内可移动式会交车场位置的优化设置，减少工程运输成本，最大限度地满足盾构掘进、拼环的连续作业条件，减少无效等待时间，最大限度地发挥盾构高效掘进的特点，充分盾构工法的优点。
(4)，本方法计算简便，计算成本低、效率高，完全适应盾构快速掘进的要求。
【附图说明】。
图1隧道内会交车场位置计算参数示意图。
图2是本发明的确定盾构长距离掘进隧道内会交车场设置位置的计算方法的具体流程图。
【具体实施方式】
请参阅说明书附图1和附图2所示，本发明为一种确定盾构长距离掘进隧道内会交车场设置位置的计算方法，其包括如下步骤：
1)，收集整理会交车场位置计算所需参数：盾构每环掘进时间T掘、盾构每环管片拼装时间T拼、垂直运输时间T垂、隧道内管片及辅料卸运时间T卸、管片拼装和掘进之间相互转换时间T转、机车每次启动耗时T停启；
2)，验算两列机车运输是否满足盾构长距离掘进的要求：判断不等式LT≤(T拼+0.5T掘+2T转-T停启-0.5T垂-0.5T卸)v+l是否成立，如果不成立，提高机车速度v或降低垂直提升时间T垂等措施使上述不等式成立，以满足工程建设要求；
3)，第一次设定车场位置：
(1)考虑可以接受的冗余时间ΔT，计算S1＝(0.5T拼+0.5ΔT+T转-T启停-0.5T垂-0.5T卸)v+l；
(2)如果2S1≤v(T卸+T掘-T垂)，取L3＝0，L3为会交车场内边缘距皮带输送机出土口的距离则在距离井口提升点P1＝S1-L2/2的位置处设立车场；如果2S1＞v(T卸+T掘-T垂)，取L3＝S1-0.5v(T卸+T掘-T垂)，则在距离井口提升点P1＝0.5v(T卸+T掘-T垂)-L2/2的位置处设立车场；
(3)盾构掘进直至L3＝0.5(2T转+T拼-T停启-T卸)v；
4)，第二次设定车场位置
(1)计算S2＝P1+L2/2+L3；
(2)如果2S2≤v(T卸+T掘-T垂)，取新L3＝0，则在距离井口提升点P2＝S2-L2/2的位置处设立车场；如果2S2＞v(T卸+T掘-T垂)，取新L3＝S2-0.5v(T卸+T掘-T垂)，则在距离井口提升点P2＝0.5V(T卸+T掘-T垂)位置处设立车场；
(3)盾构掘进直至L3＝0.5(2T转+T拼-T停启-T卸)V；
5)，重复(4)的计算步骤，计算S3、P3，设置会交车场，盾构掘进直至新L3＝0.5(2T转+T拼-T停启-T卸)v，......，重复(4)的计算步骤，计算Sn、Pn，设置会交车场，盾构掘进直至工程完工。
其中，所述步骤3)中，第一次车场位置的确定是依据一列机车所能满足的盾构掘进、拼环连续作业的最长距离。所述步骤4)和步骤5)中，车场位置的确定是依据两列机车满足的盾构作业连续作业条件和车场会交条件，而机车车场会交条件服务于盾构作业连续性条件。
下面结合实例对本发明的确定盾构长距离掘进隧道内会交车场设置位置的计算方法作进一步详细说明。
某盾构隧道工程总长度LT为3.6km，一列机车的长度l为70m，会交车场长度L2为200m，机车平均运行速度v为6km/h。为保证盾构长距离高效掘进作业，采用了本发明一种确定盾构长距离掘进隧道内会交车场设置位置的计算方法，保证了盾构的长距离高效掘进。
1)收集整理会交车场位置计算所需时间参数：盾构每环掘进时间T掘、盾构每环管片拼装时间、垂直运输时间T垂、隧道内管片及辅料卸运时间T卸、管片拼装和掘进之间相互转换时间T转、机车每次启动耗时T停启。
表1 盾构作业时间参数
T掘 T拼 T垂 T卸 T转 T停启
50min 60min 36min 12min 1min 2min
2)验算两列机车运输是否满足盾构长距离掘进的要求：LT＝3.6km，(T拼+0.5T掘+2T转-T停启-0.5T垂-0.5T卸)v+l＝6.2km，不等式LT≤(T拼+0.5T掘+2T转-T停启-0.5T垂-0.5T卸)v+l成立。
3)第一次设定车场位置
考虑冗余时间ΔT＝6min，S1＝(0.5T拼+0.5ΔT+T转-T启停-0.5T垂-0.5T卸)V+l＝0.87km，V(T卸+T掘-T垂)＝2.6km，2S1≤v(T卸+T掘-T垂)，取L3＝0，则在距离井口提升点P1＝S1-L2/2＝0.77km的位置处设立车场，盾构掘进直至L3＝0.5(2T转+T拼-T停启-T卸)v＝2.4km。
4)第二次设定车场位置
S2＝P1+L2/2+L3＝0.77+0.1+2.4＝3.27km，v(T卸+T掘-T垂)＝2.6km，2S2＞v(T卸+T掘-T垂)，取新L3＝S2-0.5v(T卸+T掘-T垂)＝3.27-1.3＝1.97km，则在距离井口提升点P2＝0.5v(T卸+T掘-T垂)＝1.3km位置处设立车场，盾构掘进直至L3约为2.3km。
5)工程完工。
以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

Claims (3)

1.确定盾构长距离掘进隧道内会交车场设置位置的计算方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)，收集整理会交车场位置计算所需参数：盾构每环掘进时间T掘、盾构每环管片拼装时间T拼、垂直运输时间T垂、隧道内管片及辅料卸运时间T卸、管片拼装和掘进之间相互转换时间T转、机车每次启动耗时T停启；
2)，验算两列机车运输是否满足盾构长距离掘进的要求：判断不等式LT≤(T拼+0.5T掘+2T转-T停启-0.5T垂-0.5T卸)v+l是否成立，如果不成立，提高机车速度v或降低垂直提升时间T垂等措施使上述不等式成立，以满足工程建设要求；
3)，第一次设定车场位置：
(1)考虑可以接受的冗余时间ΔT，计算S1＝(0.5T拼+0.5ΔT+T转-T启停-0.5T垂-0.5T卸)v+l；
(2)如果2S1≤v(T卸+T掘-T垂)，取L3＝0，L3为会交车场内边缘距皮带输送机出土口的距离则在距离井口提升点P1＝S1-L2/2的位置处设立车场；如果2S1＞v(T卸+T掘-T垂)，取L3＝S1-0.5v(T卸+T掘-T垂)，则在距离井口提升点P1＝0.5v(T卸+T掘-T垂)-L2/2的位置处设立车场；
(3)盾构掘进直至L3＝0.5(2T转+T拼-T停启-T卸)v；
4)，第二次设定车场位置
(1)计算S2＝P1+L2/2+L3；
(2)如果2S2≤v(T卸+T掘-T垂)，取新L3＝0，则在距离井口提升点P2＝S2-L2/2的位置处设立车场；如果2S2＞v(T卸+T掘-T垂)，取新L3＝S2-0.5v(T卸+T掘-T垂)，则在距离井口提升点P2＝0.5v(T卸+T掘-T垂)位置处设立车场；
(3)盾构掘进直至L3＝0.5(2T转+T拼-T停启-T卸)v；
5)，重复(4)的计算步骤，计算S3、P3，设置会交车场，盾构掘进直至新L3＝0.5(2T转+T拼-T停启-T卸)v，……，重复(4)的计算步骤，计算Sn、Pn，设置会交车场，盾构掘进直至工程完工。
2.如权利要求1所述的确定盾构长距离掘进隧道内会交车场设置位置的计算方法，其特征在于：所述步骤3)中，第一次车场位置的确定是依据一列机车所能满足的盾构掘进、拼环连续作业的最长距离。
3.如权利要求1所述的确定盾构长距离掘进隧道内会交车场设置位置的计算方法，其特征在于：所述步骤4)和步骤5)中，车场位置的确定是依据两列机车满足的盾构作业连续作业条件和车场会交条件，而机车车场会交条件服务于盾构作业连续性条件。
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