CN104790966B - 土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架，属于盾构施工技术领域。该作业架包括：框架，框架由圆拱、第一侧壁、第二侧壁构成；第一折板层，第一折板层包括第一前折板和第一后折板，展开时第一前折板和第一后折板位于同一水平面；第二折板层，第二折板层安装在第一折板层的下方；第二折板层包括第二前折板和第二后折板，展开时第二前折板和第二后折板位于同一水平面；跳板，跳板可拆卸地安装在第一折板层和/或第二折板层；滚轮，滚轮安装在框架底部，框架移动时滚轮滑动。利用土压平衡盾构机进出洞施工多功能作业架人工凿除洞门，节约了安、拆作业架的时间，缩短了洞门土体暴露的时间，降低了拆除作业架施工人员的安全风险。

Description

土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架

技术领域

本发明属于盾构施工技术领域，特别是涉及一种用于土压平衡盾构机始发与接收施工的多功能作业架。

背景技术

随着国内城市轨道交通建设的发展，盾构施工技术在我国得到快速发展，各施工单位也积累了丰富的实践经验，然而作为隧道建设的关键环节的盾构始发与接收仍是最容易出问题的地方，也是最易发生工程事故的阶段，直接关系到工程本身施工和周边建筑物的安全，盾构始发与接收一直是困扰盾构隧道施工的难题。据统计，盾构隧道施工中，有70%以上的施工事故发生在盾构始发与接收过程中，如南京、上海、台湾高雄等地地铁线路进出洞发生地面沉陷。对于土压平衡盾构机始发施工而言，洞门凿除过程中以及洞门凿除完毕，刀盘抵达掌子面的过程中是风险很大的施工阶段；土压平衡盾构机接收施工时，洞门凿除过程中以及洞门凿除完毕，盾体抵达洞口密封装置的过程也是风险很大的阶段。如何减小和避免在这两个关键的阶段发生事故，是各施工单位亟待解决的问题。

盾构始发一般流程包括盾构始发准备工作、洞门拆除和掘进施工三大部分。同样，盾构接收流程一般也包括三大部分，即盾构接收准备工作、洞门拆除、盾构进洞和洞门封堵。其中洞门凿除又是盾构始发与接收的关键工序之一，其施工质量、安全等关键因素直接影响到盾构施工能否顺利进行，虽然洞门凿除工序简单但其安全隐患较多，难度较大。由于凿除预留洞口的钢筋混凝土需要较长时间，如遇端头地层稳定性差、端头土体加固效果差等情形，在洞门凿除过程中，可能发生洞门土体塌落事故，危及洞门凿除工作人员的安全。盾构隧道洞门混凝土被凿除后，端头土体暴露，端头土层的受力平衡被打破，土体的结构、应力、渗透性等都将发生改变，开挖面土体无法自稳，尤其是在富水软弱地层中土体极易发生大面积滑移坍塌、洞门涌水、涌砂，进而导致更大范围的土体变形，发生地面沉陷，损害隧道附近地下或地面的建筑结构。因此，在洞门凿除过程中，必须采取措施来保护洞门凿除施工人员的人身安全；在洞门凿除之后，尽量缩短洞门土体暴露的时间，降低洞门土体失稳的风险。

现有技术中盾构隧道洞门凿除方法一般分为人工凿除、机械凿除、盾构机刀盘直接切削和定向爆破四种方式，其中人工凿除洞门方式应用最广泛。

采用人工凿除盾构隧道洞门时，由于洞门直径一般较大，必须搭设人工作业架，方便施工人员进行凿除洞门混凝土作业。传统的作业架一般采用脚手架，分多层搭设，每层用竹胶板铺垫，脚手架采用经检测合格的48mm脚手管，交叉处采用钢管卡固定，洞门凿除施工作业完成后，人工从上至下拆除作业架；当洞门所在的地层易于发生涌水、涌砂或土体坍塌时，可采用粗毛竹搭设人工作业架，交叉处采用麻绳固定，洞门凿除作业完成后若条件允许则人工拆除，若条件恶劣，则作业架不进行拆除而直接采用盾构机刀盘前推绞断毛竹。作业架采用钢脚手管搭设费时费力，搭设质量受人为因素影响较大，搭设质量不好时会使洞门凿除施工人员面临危险，在洞门分层凿除的过程中，需要调整钢管向洞门方向的悬挑长度，延长了洞门凿除时间。部分脚手钢管需要截断使用，存在浪费。因此，采用钢脚手架搭设作业平台具有相应的缺点，一方面，脚手架拆除耗时较长，使得洞门混凝土完全凿除后，洞门土体暴露时间延长，加大了洞门土体发生失稳，坍塌的风险，尤其是当洞门处于含水砂层等高风险地层时，洞门土体长时间暴露极易发生涌水涌砂、塌方事故；另一方面，脚手架拆除施工人员自身长时间暴露在危险中，一旦发生土体坍塌，施工人员无法及时逃离危险。虽然能在一定程度上（作业架不拆除情况下）缩减洞门土体暴露时间，但架子的刚度小，整体性差，搭设质量不易保证，人员在上作业时有一定的危险性。在洞门分层凿除的过程中，需要调整毛竹向洞门方向的悬挑长度，延长了洞门凿除时间。当盾构始发施工时如果不拆除毛竹脚手架，直接前推盾构机，毛竹架推入洞门的过程中可能会划破橡胶止水帘布，降低洞门密封装置的防水效果，毛竹架被推入洞口后，被刀盘铰断的毛竹或麻绳易于缠绕在刀盘上或进入到螺旋机中，使出土不顺畅，严重时可能导致刀盘无法转动，影响盾构掘进施工。另外，在盾构机始发施工时，传统作业架的搭设施工与盾构机组装施工存在场地交叉，相互影响，还存在影响工期的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架，较好的解决了传统作业架安拆时间长，调节不便，无法移动，影响其他作业，增大施工风险等问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架，其包括：

框架，所述框架由圆拱、第一侧壁、第二侧壁构成，所述框架的截面为倒U形；

第一折板层，所述第一折板层包括第一前折板和第一后折板，展开时所述第一前折板和第一后折板位于同一水平面；所述第一前折板由第一板块组和第二板块组连接而成；所述第一后折板由第一板块组和第二板块组连接而成；所述第一板块组与所述圆拱的一端部连接，所述第二板块组与所述圆拱的另一端部连接；

第二折板层，所述第二折板层安装在所述第一折板层的下方；所述第二折板层包括第二前折板和第二后折板，所述第二前折板和第二后折板位于同一水平面；所述第二前折板由第三板块组和第四板块组连接而成；展开时所述第二后折板由第三板块组和第四板块组连接而成；所述第三板块组与所述框架的第一侧壁连接，所述第四板块组与所述框架的第二侧壁连接；

跳板，所述跳板可拆卸地安装在所述第一折板层和/或所述第二折板层；

滚轮，所述滚轮安装在所述框架底部，框架移动时滚轮滑动。

本发明如上所述的土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架，进一步，所述第一板块组由3个第一板块连接而成，所述第二板块组由3个第二板块连接而成；所述第三板块组由4个第三板块连接而成，所述第四板块组由4个第四板块连接而成。

本发明如上所述的土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架，进一步，还包括拉杆，所述拉杆的一端与所述框架的圆拱连接，拉杆向下分别与第一折板层、第二折板层连接。

本发明如上所述的土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架，进一步，还包括第三折板层，所述第三折板层安装在所述第二折板层的下方；所述第三折板层包括第三前折板和第三后折板，展开时所述第三前折板和第三后折板位于同一水平面；所述第三前折板由第五板块组和第六板块组连接而成；第三后折板由第五板块组和第六板块组连接而成；所述第五板块组与所述框架的第一侧壁连接，所述第六板块组与所述框架的第二侧壁连接。

本发明如上所述的土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架，进一步，所述第五板块组由4个第五板块连接而成，所述第六板块组由4个第六板块连接而成。

本发明如上所述的土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架，进一步，还包括拉杆，所述拉杆的一端与所述框架的圆拱连接，拉杆向下分别与第一折板层、第二折板层、第三折板层连接。

本发明如上所述的土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架，进一步，还包括滑道，所述滑道间隔设置有固定孔；所述滑道安装在盾构工作井底板；滑轮的轮轴上安装有带孔固定板，通过固定销将带孔固定板固定在固定孔。

本发明如上所述的土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架，进一步，所述跳板的一端设有固定钩；第一板块、第二板块、第三板块、第四板块、第五板块、第六板块设有与所述固定钩相配的插孔，通过将所述固定钩可插入所述插孔实现将所述跳板可拆卸地安装在所述第一折板层，和/或所述第二折板层，和/或所述第三折板层。

本发明的有益效果是：

土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架由框架、折板、跳板、拉杆、滚轮、滑道等部件组成。作业架可预先拼装，多次重复利用，省时省力，节约材料，使用功能可实现快速转变。框架采用型钢结构，折板分三层，均采用折叠结构，跳板与折板可快速固定，快速分离。框架底部安装了滚轮，在人力推动下可沿着固定在盾构工作井底部的滑道快速前后移动，通过固定销，滚轮与滑道可实现快速固定，快速分离。在盾构机接收洞门凿除过程中，如遇洞门涌水、涌沙、塌方等危急情况，可快速拔掉滚轮出的固定销，通过人工推动作业架连同作业人员向后方快速撤离而脱离危险。

利用土压平衡盾构机进出洞施工多功能作业架人工凿除洞门，节约了安、拆作业架的时间，缩短了洞门土体暴露的时间，降低了拆除作业架施工人员的安全风险。增加了施工连续性，提高了工程施工效率。特别在复杂地质条件的盾构始发与接收施工时，使用多功能作业架可避免盾构始发与接收的工程工风险。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架未安装跳板的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架以第一种方式安装跳板示意图；

图3为本发明实施例提供的一种土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架以第一种方式安装跳板的正面示意图；

图4为图3的滚轮、滑道处放大示意图；

图5为本发明实施例提供的一种土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架以第一种方式安装跳板的侧面示意图；

图6为图5的滚轮、滑道处放大示意图；

图7为本发明实施例提供的一种土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架以第二种方式安装跳板示意图；

图8为本发明实施例提供的一种土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架的第一前折板和第一后折板示意图；

图9为图8的侧面示意图；

图10为本发明实施例提供的一种土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架的跳板安装示意图；

图11为本发明实施例提供的一种土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架的第二前折板和第二后折板示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、框架，11、第一侧壁，12、第二侧壁，13、圆拱，2、第一折板层，21、第一前折板，211、第一板块组，212、第二板块组，22、第一后折板， 223、插孔，3、第二折板层，31、第二前折板，32、第二后折板，4、第三折板层，41、第三前折板，42、第三后折板，43、转轴，44、螺杆，5、拉杆，6、跳板，61、固定钩，7、滚轮，71、带孔固定板，8、滑道，81、固定孔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明实施例所要解决的技术问题是传统作业架安拆时间长，调节不便，无法移动，影响其他作业，施工风险大。

如图1-4所示，为本发明实施例提供的一种土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架示意图。该土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架包括：

如图3所示，框架1，所述框架由圆拱13、第一侧壁11、第二侧壁12构成，所述框架的截面为倒U形；框架由轻型H钢焊接而成，采用工厂加工，框架具有精度高，强度、刚度、稳定性好的特点。

如图8所示，第一折板层2，所述第一折板层2包括第一前折板21和第一后折板22，展开时所述第一前折板21和第一后折板22位于同一水平面；所述第一前折板21由第一板块组211和第二板块组212连接而成；所述第一后折板22由第一板块组211和第二板块组212连接而成；所述第一板块组211与所述圆拱13的一端部连接，所述第二板块组212与所述圆拱13的另一端部连接；

第二折板层3，所述第二折板层3安装在所述第一折板层2的下方；所述第二折板层3包括第二前折板31和第二后折板32，展开时所述第二前折板31和第二后折板32位于同一水平面；所述第二前折板31由第三板块组和第四板块组连接而成；所述第二后折板32由第三板块组和第四板块组连接而成；所述第三板块组与所述框架的第一侧壁11连接，所述第四板块组与所述框架的第二侧壁12连接；

跳板6，所述跳板6可拆卸地安装在所述第一折板层2和/或所述第二折板层3；跳板采用小截面的方管焊接，既保证了强度又减轻了重量，便于单人搬动。跳板可以通过多种方式与折板层连接，在一种实施例中所述跳板6的一端设有固定钩61；第一板块、第二板块、第三板块、第四板块、第五板块、第六板块设有与所述固定钩相配的插孔223（如图9和图10所示），通过将所述固定钩61可插入所述插孔223实现将所述跳板可拆卸地安装在所述第一折板层，和/或所述第二折板层，和/或所述第三折板层。

滚轮7，所述滚轮7安装在所述框架1的底部，框架移动时滚轮滑动。

在本发明如上所述实施例的实施过程中，板块组具有多种具体结构、数量。在一种优选方式中，如图8和图9所示，所述第一板块组211由3个第一板块（A1、B1、C1）连接而成，所述第二板块组212由3个第二板块（A2、B2、C2）连接而成；所述第三板块组由4个第三板块连接而成，所述第四板块组由4个第四板块连接而成。第一板块之间、第二板块之间、第三板块之间、第四板块之间通过转轴43铰接。第一板块组和第二板块组之间、第三板块组和第四板块组之间通过螺杆44铰接。上述板块为钢板焊接结构。

在上述实施例的土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架应用过程中，存在框架摇动的问题，对上述实施例进一步改进，作业架还包括拉杆5，所述拉杆的一端与所述框架的圆拱连接，拉杆向下分别与第一折板层2、第二折板层3连接，通过设置拉杆加强折板层受力。

根据框架的整体高度和施工人员的高度，还可以进一步增加折板层的数量，使施工人员能够在更多层级高度进行凿除工作。对上述实施例的土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架进一步改进，还包括第三折板层4，所述第三折板层4安装在所述第二折板层3的下方；所述第三折板层4包括第三前折板41和第三后折板42，展开时所述第三前折板41和第三后折板42位于同一水平面；所述第三前折板41由第五板块组和第六板块组连接而成；第三后折板42由第五板块组和第六板块组连接而成；所述第五板块组与所述框架的第一侧壁11连接，所述第六板块组与所述框架的第二侧壁12连接。

在本实施例的具体实施过程中，如图11所示，所述第五板块组由4个第五板块连接而成，所述第六板块组由4个第六板块连接而成。第五板块之间、第六板块之间通过转轴43铰接。第五板块组和第六板块组之间通过螺杆44铰接。

在上述实施例的土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架应用过程中，存在框架摇动的问题，对上述实施例进一步改进，作业架还包括拉杆5，所述拉杆的一端与所述框架的圆拱连接，拉杆向下分别与第一折板层2、第二折板层3、三折板层4连接，通过设置拉杆加强折板层受力。

在上述实施例的土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架应用过程中，为了使作业架的滑轮按直线进行移动，对上述实施例进一步改进，如图4、图5和图6所示，作业架还包括滑道8，所述滑道8间隔设置有固定孔81；所述滑道8安装在盾构工作井底板；滑轮7的轮轴上安装有带孔固定板71，通过固定销将带孔固定板71固定在固定孔81，实本发明多功能现作业架的固定。

下面以盾构始发时凿除连续墙洞门为例，说明利用本发明土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架的施工过程。施工采用由上往下、分层、分块凿除的方案。连续墙分2层凿除，由上往下剥离、割除连续墙表层钢筋，凿除混凝土至里层钢筋表面，为第1层；由上往下剥离、割除连续墙里层钢筋并凿除剩余混凝土，为第2层。凿洞门混凝土的流程如下：

第1步：在盾构工作井底板上安装、固定好滑道，组装好作业架，折起折板。将作业架整体吊装入井；

第2步：展开全部的折板，在前折板和后折板分别安装前排拉杆、后排拉杆；

第3步：在第一折板层的第一后折板上安装跳板，凿除第1层上部洞门混凝土；

第4步：收起第一前折板和第一后折板，在第二折板层的第二后折板上安装跳板，凿除第1层中部洞门混凝土；

第5步：收起第二前折板和第二后折板，在第三折板层的第三后折板上安装跳板，凿除第1层下部洞门混凝土，之后站立在地面上，凿除洞门底部的混凝土，完成第1层混凝土的凿除；

在继续进行洞门分层凿除时，随着凿除的进展，跳板可以安装到前折板上，以调节跳板的伸出长度，便于凿除第二层混凝土；

第6步：收起第三前折板和第三后折板，展开第一折板层的第一前折板，并在第一前排折板上安装跳板，凿除第2层上部洞门混凝土；如图7所示；

第7步：收起第一前折板，展开第二折板层的第二前折板，并在第二前折板上安装跳板，凿除第2层中部洞门混凝土；

第8步：收起第二前折板，展开第三折板层的第三前折板，并在第三前折板上安装跳板，凿除第2层下部洞门混凝土。之后站立在地面上凿除洞门底部的混凝土，完成第2层混凝土的凿除。

当洞门混凝土全部凿除完毕后，拆除跳板，收起折板（折板收起后不影响框架内侧的空间，盾构机可穿过作业架，实现快速的始发），然后盾构机前推，穿过作业架，刀盘迅速靠近掌子面，开始盾构初始掘进。待初始掘进完成后，开始负环拆除时取消滚轮制动，把多功能架子向后移动至合适位置，充当人员上下负环的爬梯。

接收洞门凿除时，作业架的左、右侧后方各安排了2个人进行值守，作为洞门凿除过程中一旦发生涌砂险情时，将架子以及架子上的作业人员迅速向后撤离的安全措施。接收洞门凿除完毕后，立即人工推动作业架沿轨道向后方移动，盾构机开始前推，穿出洞门，抵达止水帘布。

应用多功能作业架凿除盾构机接收洞门时，与始发洞门凿除的操作相同。本发明作业架除了可用于盾构始发、接收洞口凿除施工外，还可用于洞门处土体水平加固、洞门取芯、洞门止水系统的安拆以及始发完成后拆除负环等施工作业。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架，其特征在于，包括：

框架，所述框架由圆拱、第一侧壁、第二侧壁构成，所述框架的截面为倒U形；

第一折板层，所述第一折板层包括第一前折板和第一后折板，展开时所述第一前折板和第一后折板位于同一水平面；所述第一前折板由第一板块组和第二板块组连接而成；所述第一后折板由第一板块组和第二板块组连接而成；所述第一板块组与所述圆拱的一端部连接，所述第二板块组与所述圆拱的另一端部连接；

第二折板层，所述第二折板层安装在所述第一折板层的下方；所述第二折板层包括第二前折板和第二后折板，展开时所述第二前折板和第二后折板位于同一水平面；所述第二前折板由第三板块组和第四板块组连接而成；所述第二后折板由第三板块组和第四板块组连接而成；所述第三板块组与所述框架的第一侧壁连接，所述第四板块组与所述框架的第二侧壁连接；

跳板，所述跳板可拆卸地安装在所述第一折板层和/或所述第二折板层；

滚轮，所述滚轮安装在所述框架底部，框架移动时滚轮滑动；

拉杆，所述拉杆的一端与所述框架的圆拱连接，拉杆向下分别与第一折板层、第二折板层连接；

滑道，所述滑道间隔设置有固定孔；所述滑道安装在盾构工作井底板；滑轮的轮轴上安装有带孔固定板，通过固定销将带孔固定板固定在固定孔。

2.根据权利要求1所述的土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架，其特征在于，所述第一板块组由3个第一板块连接而成，所述第二板块组由3个第二板块连接而成；所述第三板块组由4个第三板块连接而成，所述第四板块组由4个第四板块连接而成。

3.根据权利要求1-2任一项所述的土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架，其特征在于，还包括第三折板层，所述第三折板层安装在所述第二折板层的下方；所述第三折板层包括第三前折板和第三后折板，所述第三前折板和第三后折板位于同一水平面；所述第三前折板由第五板块组和第六板块组连接而成；第三后折板由第五板块组和第六板块组连接而成；所述第五板块组与所述框架的第一侧壁连接，所述第六板块组与所述框架的第二侧壁连接。

4.根据权利要求3所述的土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架，其特征在于，所述第五板块组由4个第五板块连接而成，所述第六板块组由4个第六板块连接而成。

5.根据权利要求3所述的土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架，其特征在于，还包括拉杆，所述拉杆的一端与所述框架的圆拱连接，拉杆向下分别与第一折板层、第二折板层、第三折板层连接。

6.根据权利要求3所述的土压平衡盾构机始发与接收施工多功能作业架，其特征在于，所述跳板的一端设有固定钩；第一板块、第二板块、第三板块、第四板块、第五板块、第六板块设有与所述固定钩相配的插孔，通过将所述固定钩插入所述插孔实现将所述跳板可拆卸地安装在所述第一折板层，和/或所述第二折板层，和/或所述第三折板层。