CN107489425A - 盾构机整体移步式行走过站结构及施工工法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构机整体移步式行走过站结构和施工方法，涉及隧道施工领域，该结构包括接收架、后配套台车行走轨道、平移千斤顶和抬升千斤顶，抬升千斤顶和平移千斤顶的油缸均与盾构机内部的油泵站连接；该方法包括前期准备、盾构机进入接收架、固定各个千斤顶、连接油缸、盾构机和托架往底纵梁方向平移、平移盾体、抬升盾体、平移接收架、后配套台车整体平移过站等过程。本发明整体结构轻巧、节约了人力和物力的投入，提高了过站施工进度，施工过程中工艺简单，降低了施工成本。

Description

盾构机整体移步式行走过站结构及施工工法

技术领域

本发明涉及隧道施工领域，具体的说，是涉及一种盾构机整体移步式行走过站结构及施工工法。

背景技术

随着城市地下交通对地下空间的充分利用，促进城市轨道交通快速安全发展，盾构法施工区间隧道技术也达到了很高的水平。在地铁建设中，车站多而区间短，盾构机在大多数情况下需要通过一个甚至更多车站，因此盾构机需要频繁吊入、吊出及拆解，盾构机与后配套的拆解、二次组装及二次调试施工环节严重影响施工工期；同时，需要大量的人力物力及财力的投入，增加了施工成本。另外，现有的盾构法施工过程中，需要依赖特定的支撑结构，并且所应用的支撑结构拆装复杂，不利于加快整个施工进度。

上述缺陷，值得解决。

发明内容

为了克服现有的技术的不足，本发明提供一种盾构机整体移步式行走过站结构及施工工法，整体结构轻巧、安拆方便，使用时操作简单，大大节约了人力和物力的投入，提高了过站施工进度；施工过程中工艺简单，有效节省了盾构机与后配套的拆解及二次组装调试的工期，降低了施工成本。

本发明技术方案如下所述：

盾构机整体移步式行走过站结构，所述盾构机包括刀盘、前盾、中盾、尾盾以及后配套台车， 其特征在于，所述盾构机与所述后配套台车在不分离的情况下同步整体过站，

所述盾构机两侧面的下端分别设有抬升千斤顶，所述抬升千斤顶上方通过抬升顶码与所述盾构机连接，所述盾构机的两个侧面还与平移千斤顶的前端平移顶码连接，所述平移千斤顶的后端平移顶码与平移千斤顶支座连接，所述平移千斤顶支座与接收架连接。

所述抬升千斤顶设于所述盾构机的计算平衡点位置，所述平移千斤顶设于所述接收架的中心位置。

根据上述方案的本发明，其特征在于，位于所述盾构机同一侧的所述抬升千斤顶设有2组。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述盾构机的外壳上焊接有防止所述盾构机转动的限位钢板，并焊接有防止所述盾构机滚动的钢板。

根据上述方案的本发明，其特征在于，抬升千斤顶油缸和平移千斤顶油缸与所述盾构机内部的液压泵站连接。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述盾构机下端焊接有连接板，所述连接板与所述接收架间隙配合。

另外，本发明还提供一种盾构机整体移步式行走过站施工工法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）施工前，进行前期准备；

（2）盾构机破洞门前，根据盾构机进洞段推进要求进行盾构推进参数及姿态的调整，使盾构机进入接收架；

（3）盾构机刀盘破除洞门进站后，使用盾构机的管片安装模式将盾构机往前移动直至安装完本区间最后一环管片，每安装完成一环后，对后三环管片螺栓进行复紧，同时进行进洞环管片壁后二次补浆，保证成型隧道的稳定；

（4）盾构机完全上到接收架后，调整拼装机的位置，使拼装机的移动、定位机构位于正下方，并清理螺旋机内部的渣土，进行抬升千斤顶支座和平移千斤顶支座的固定；

（5）将盾构机推进油缸上的油管安装到抬升千斤顶、平移千斤顶上；

（6）将盾构机和托架往底纵梁方向平移，直至盾构机完全避开车站结构转角并留有足够的过站需要的工作空间；

（7）利用平移千斤顶推动盾体，使盾体在托架上向前移动0.8m；

（8）利用抬升千斤顶抬升盾体3-4cm，使其脱离接收托架，收缩平移千斤顶拖动接收架向前平移0.8m，从而实现盾构机平移；

（9）盾构机向前平移的同时，盾构机牵引后配套台车同步平移过站；

（10）重复步骤（7）-（9），直至将盾构机和接收架移动到始发端头处，进行盾构机姿态及轴线调整；

（11）盾构机姿态调整完成后将盾体平移至洞门，准备进行盾构机二次始发。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述步骤（1）具体包括：

（a）施工前初步拟定盾构机盾体的重心位置；

（b）确定抬升用的千斤顶顶码的焊接位置，并将平移千斤顶焊机在托架上；

（c）制作台车加高钢支撑，将台车行走轮落到车站底板上；

（d）准备盾构机过站需要的物品，并制作台车行走轮支架。

更进一步的，所述步骤（a）中，盾构机的重心位置在距切口环2300-2500mm范围内。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述步骤（4）中，完成各个千斤顶支座的固定后，在盾体外壳焊接防止盾体转动的限位钢板和防止盾体滚动的钢板。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述步骤（5）中，利用换向阀将各个千斤顶进行分组，并使得前盾上的两个抬升千斤顶为一组、中盾上的两个抬升千斤顶为一组、两个平移千斤顶为一组。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述步骤（10）中，盾构机移动到距离始发端头9m处，进行盾构机姿态及轴线调整。

根据上述方案的本发明，其有益效果在于：

1、本发明省去了盾构机的拆解、吊装、二次组装及二次调试等施工环节，提高了操作的安全性。

2、本发明省却了传统滚杆、滑动托板、滚轮及卷扬机循环安拆时间及人员、材料投入，大大缩短施工工期及施工成本。

3、本发明整体结构轻巧、安拆方便，使用时操作简单，大大节约了人力和物力的投入，为盾构机的检修提供有利的施工条件，提高了工效，缩短了施工周期。

附图说明

图1为本发明的平面布置图。

图2为本发明的截面结构示意图。

图3为本发明的侧面结构示意图。

图4为本发明实现盾构机行走过站的流程图。

在图中，10、盾构机；11、刀盘；12、前盾；13、中盾；14、尾盾；20、接收架；30、车站底板；40、抬升千斤顶；41、抬升顶码；42、抬升千斤顶支座；43、抬升千斤顶油缸；50、平移千斤顶；51、前端平移顶码；52、后端平移顶码。

具体实施方式

下面结合附图以及实施方式对本发明进行进一步的描述：

如图1-3所示，盾构机整体移步式行走过站结构，盾构机10包括刀盘11、前盾12、中盾13以及尾盾14，盾构机10下方设有接收架20。

盾构机10两侧面的下端分别设有抬升千斤顶40，抬升千斤顶40上方通过抬升顶码41与盾构机10连接，抬升千斤顶40的下方与车站底板30之间设有抬升千斤顶支座42。

盾构机10的两个侧面还与平移千斤顶50的前端平移顶码51连接，平移千斤顶50的后端平移顶码52与平移千斤顶支座（图中未示出，下同）连接，平移千斤顶支座与接收架20连接。

位于盾构机10同一侧的抬升千斤顶40设有2组，共4组。平移千斤顶50设有2组，分别位于盾构机10的两侧。抬升千斤顶油缸43和平移千斤顶油缸（图中未示出，下同）连接到换向阀，换向阀与盾构机10内部的液压泵站连接。

盾构机10下端焊接有连接板（图中未示出，下同），连接板与接收架间隙配合。盾构机10的外壳上焊接有防止盾构机转动的限位钢板，并焊接有防止盾构机滚动的钢板。

如图4所示，一种盾构机整体移步式行走过站施工工法，包括以下步骤：

1、施工准备：

（1）施工前熟悉车站主体结构图纸及盾构机的结构图纸，运用模拟的方式初步拟定盾构机10盾体的重心位置，通过杠杆平衡原理进行盾体重心位置的验证。因盾构机10为整体平移过站，故验证重心位置时需考虑管片拼装机和螺旋输送机重量对盾体重心点位置的影响。确定盾构机10的重心位置在距切口环2300-2500mm 范围内。

（2）确定抬升千斤顶顶码41的焊接位置：应尽量保证4 组抬升千斤顶40在盾体上的焊接位置距离重心位置相等保证盾构机10抬升时的平稳，同时需考虑抬升千斤顶40行程以及平移过程中托架和主体结构尺寸对盾构机10整体平移的影响，确定将抬升千斤顶顶码41焊接在前盾12和中盾13盾体外侧的4 点位和8 点位；根据便于施工的原则，将平移千斤顶50焊接在托架的中心位置。

（3）根据车站底板距洞门的高度，使用20 号工字钢制作台车加高钢支撑，将台车行走轮落到车站底板30上，提高台车过站的稳定性，降低施工投入。

（4）准备盾构机10过站需要的物品，并制作台车行走轮支架。

2、盾构机10破洞门前，根据盾构机10进洞段推进要求进行盾构推进参数及姿态的调整，确保盾构机10能顺利进入接收架20。盾构机10上接收架20前需对接收架20进行加固，保证盾构机10上接收架过程中，接收架20不发生滑动。

3、盾构机10的刀盘11破除洞门进站后，使用盾构机10的管片安装模式将盾构机10往前移动直至安装完本区间最后一环管片，由于盾体逐渐脱离土体，盾构机10安装管片的千斤顶压力也逐渐减小，为了保证管片间的压紧密实，每安装完成一环后，应对后三环管片螺栓进行复紧。同时及时进行进洞环管片壁后二次补浆，保证成型隧道的稳定。

4、盾构机10完全上到接收架20后，调整拼装机的位置，使拼装机的移动、定位机构位于正下方；旋转螺旋机，使螺旋机内部渣土清理干净。根据事先计算好的点位将抬升千斤顶支座42和平移千斤顶支座焊接在盾体和托架上。在盾体外壳焊接防止盾体转动的限位钢板。在盾构机10外壳焊接防止铰接活动的钢板，防止盾体滚动。利用20mm 钢板做为连接板将盾体与接收架20连接在一起，连接板与接收架20为间隙配合，减小平移过程中的摩擦。

5、盾构机10平移过站时使用的液压泵站是盾构机自身携带的液压泵站，是将盾构机推进油缸上的油管安装到抬升千斤顶40和平移千斤顶50上，利用换向阀将前盾12上的两个抬升千斤顶40、中盾13上的两个抬升千斤顶40及平移千斤顶50进行分组，维持平移过程中的油缸的伸长和回缩速度相同，确保整体平移的稳定。前盾12上的2 个抬升千斤顶40为一组、中盾13上的2 个抬升千斤顶40为一组、两个平移千斤顶50为一组，既能抬升过程中的联动可控，又能保证盾体抬升的平稳。

6、利用机械式千斤顶顶推托架，将盾构机10和托架往底纵梁方向平移，直至盾构机10完全避开车站结构转角并留有足够的过站需要的工作空间。

7、利用焊接到盾体上的2 个平移千斤顶50推动盾体，使盾体在托架上向前移动0.8m。

8、利用抬升千斤顶40抬升盾体3～4cm，使其脱离接收架20，4 个抬升千斤顶支座42在盾壳上的焊接位置处于同一水平面上，避免抬升过程中发生倾斜，保证抬升过程的平稳。收缩2 个平移千斤顶50拖动接收架向前平移0.8m，达到盾构机平移目的。盾构机10平移过程中需不断利用机械千斤顶调整盾构机10平移轴线，保证平移的准确性。

9、当后配套台车前轮从洞口出来时，台车上安装20 号工字钢下移(1120mm)台车轮子，同时台车轮子下移后在车站底板顺延轨道，使后配套与盾构同步平移过站。

10、重复“推（平移盾构机10）－顶（抬升盾构机10）－拖（拖动轨道、接收架20）”的操作，直至将盾构机10和接收架20移动到距离始发端头大约9 米处停下，进行盾构机10姿态及轴线调整。盾构机10姿态调整完成后将盾体平移至洞门，准备进行盾构机10二次始发。

盾构机10整体平移过站过程中可进行盾构机10检修工作，提高过站工效，缩短施工工期。另外，在盾构机10整体平移过程中，为保证有效恢复盾构机10性能，提高施工过程中设备运转可靠性，减少设备故障，提高使用效率，确保下一个盾构区间工程的顺利进行，需对盾构机10进行维修保养。

应用实例一

本发明工法成果在深圳地铁7号线华强南站盾构机平移过站施工中得到了成功的应用，该工法操作严谨，技术成熟可靠，保证了工期，节约了成本，取得了良好的经济效益和社会效益，可进一步在盾构机过站及类似工程推广使用。

应用实例二

本发明工法成果在深圳地铁7号线福邻站盾构平移过站施工中，采用本工法进行施工，于当月14日至24日完成了右线盾构机的平移过站任务，为保证区间贯通赢得了时间。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

上面结合附图对本发明专利进行了示例性的描述，显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.盾构机整体移步式行走过站结构，所述盾构机包括刀盘、前盾、中盾、尾盾以及后配套台车， 其特征在于，

所述盾构机两侧面的下端分别设有抬升千斤顶，所述抬升千斤顶上方通过抬升顶码与所述盾构机连接，所述盾构机的两个侧面还与平移千斤顶的前端平移顶码连接，所述平移千斤顶的后端平移顶码与平移千斤顶支座连接，所述平移千斤顶支座与接收架连接。

2.根据权利要求1所述的盾构机整体移步式行走过站结构，其特征在于，所述抬升千斤顶设于所述盾构机的计算平衡点位置，所述平移千斤顶设于所述接收架的中心位置。

3.根据权利要求1所述的盾构机整体移步式行走过站结构，其特征在于，位于所述盾构机同一侧的所述抬升千斤顶设有2组。

4.根据权利要求1所述的盾构机整体移步式行走过站结构，其特征在于，抬升千斤顶油缸和平移千斤顶油缸与所述盾构机内部的液压泵站连接。

5.盾构机整体移步式行走过站施工工法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）施工前，进行前期准备；

（2）盾构机破洞门前，根据盾构机进洞段推进要求进行盾构推进参数及姿态的调整，使盾构机进入接收架；

（3）盾构机刀盘破除洞门进站后，使用盾构机的管片安装模式将盾构机往前移动直至安装完本区间最后一环管片，同时进行进洞环管片壁后二次补浆，保证成型隧道的稳定；

（4）盾构机完全上到接收架后，调整拼装机的位置，使拼装机的移动、定位机构位于正下方，并清理螺旋机内部的渣土，进行抬升千斤顶支座和平移千斤顶支座的固定；

（5）将盾构机推进油缸上的油管安装到抬升千斤顶、平移千斤顶上；

（6）将盾构机和托架往底纵梁方向平移，直至盾构机完全避开车站结构转角并留有足够的过站需要的工作空间；

（7）利用平移千斤顶推动盾体，使盾体在托架上向前移动；

（8）利用抬升千斤顶抬升盾体，使其脱离接收托架，收缩平移千斤顶拖动接收架向前平移，从而实现盾构机平移；

（9）盾构机向前平移的同时，盾构机牵引后配套台车同步平移过站；

（10）重复步骤（7）-（9），直至将盾构机和接收架移动到始发端头处，进行盾构机姿态及轴线调整；

（11）盾构机姿态调整完成后将盾体平移至洞门，准备进行盾构机二次始发。

6.根据权利要求5所述的盾构机整体移步式行走过站施工工法，其特征在于，所述步骤（1）具体包括：

（a）施工前初步拟定盾构机盾体的重心位置；

（b）确定抬升用的千斤顶顶码的焊接位置，并将平移千斤顶焊机在托架上；

（c）制作台车加高钢支撑，将台车行走轮落到车站底板上；

（d）准备盾构机过站需要的物品，并制作台车行走轮支架。

7.根据权利要求6所述的盾构机整体移步式行走过站施工工法，其特征在于，所述步骤（a）中，盾构机的重心位置在距切口环2300-2500mm范围内。

8.根据权利要求5所述的盾构机整体移步式行走过站施工工法，其特征在于，所述步骤（4）中，完成各个千斤顶支座的固定后，在盾体外壳焊接防止盾体转动的限位钢板和防止盾体滚动的钢板。

9.根据权利要求5所述的盾构机整体移步式行走过站施工工法，其特征在于，所述步骤（5）中，利用换向阀将各个千斤顶进行分组，并使得前盾上的两个抬升千斤顶为一组、中盾上的两个抬升千斤顶为一组、两个平移千斤顶为一组。

10.根据权利要求5所述的盾构机整体移步式行走过站施工工法，其特征在于，所述步骤（10）中，盾构机移动到距离始发端头9m处，进行盾构机姿态及轴线调整。