1、地铁盾构法施工轨道地铁盾构法施工轨道运输系统方案运输系统方案 土压平衡盾构法施工的运输系统配置方案，涉及到与盾构机能力匹配及施工进度、一次配置成本或长期使用成本、对本标段或今后不同标段的适用性、以及施工管理的易操作性等问题。盾构机如要达到较高的施工进度需配置强大的施工运输系统，如要取得高的施工效益需配置最佳的施工运输系统。运输方案应在两者之间试选择合适的平衡点。 目前，国内盾构法施工的运输系统基本上均采用有轨运输方式（泥水机弃碴由泥浆输送系统运输，但管片、砂浆、钢轨及其他材料等仍需有轨运输系统）。运输系统的主要参数与隧道坡度、工程进度要求、盾构机型号及参数有关，也与施工单位的管理方式有关。前者2、是必须满足的必要条件，后者是可综合考虑的相关因素。地地铁铁盾盾构构法法施施工工的的场场地地特特点点 一般来说，地铁车站就是盾构机的始发点。地铁车站主框架施工完毕后，盾构机开始在车站里面组装始发。盾构机施工期间，车站主框架要为盾构机设一安装井，同时也作为出渣井。有时除安装井外还专门另设出渣井。施工运输包含了水平运输和垂直运输两大部分。轨轨道道运运输输系系统统设设备备组组成成由提升门吊、门吊上的翻转倒碴装置（或固定在地面上的翻转倒碴装置）、门吊轨线、地面渣仓等组组成成垂垂直直运运输输系系统统。包包括括渣渣土土的的垂垂直直运运输输及及管管片片、材材料料垂垂直直下下放放运运输输。由牵引机车、碴土运输车3、沙浆运输车、管片运输车及轨线组组成成水水平平运运输输系系统统。编组列车如上图所示，管片运输车在前方，列车进入盾构机后配套系统时，刚好使管片运输车位于管片吊机下方。管片运输车前面不能有其他车辆，否则会防碍管片的吊卸。其次紧跟沙浆运输车，进入时恰好位于盾构机注浆罐附近。再次为渣土车，机车在最后。由钢轨、轨枕、浮放轨组成隧道运输轨线，组成隧道运输轨线，轨线可以是单线、四轨三线或复合式轨线。2.32.3轨道运输系统循环过程轨道运输系统循环过程 如图所示：编组列车进入隧道时，管片运输车、砂浆运输车为重车，将管片和砂浆和其他材料运进，运渣车为空车。驶出隧道时管片运输车、砂浆运输车为轻车，运渣车为重车，将4、渣土水平运出。列车到达洞口地出渣井后，提升门吊把渣车车箱吊离渣车底盘到达地面相应的高度后，车箱随门吊小车横移到渣仓纵方向位置，再随门吊大车移动到渣仓横向位置，利用设置在门吊上的翻转机构，随着吊钩地下落，车箱及渣土利用重心与转轴的不平衡而翻转卸渣。 卸碴的总体布置与场地布置有很大的关系，根据出碴井与碴坑各自的位置，门吊的行走方向有的顺着出碴井，有的横着出碴井。有的翻碴装置在门吊上随门吊移动，有的固定在碴坑上。基本上取决于场地。所以在确定方案之前，首先要完成场地布置，才能确定门吊的主体结构和翻碴装置结构进行采购和制造。 有有轨轨运运输输方方式式的的优优点点 有轨运输方式的优点是适用性强，能把从泥浆5、（指的是含水较多的渣土）到砂砾和卵石等各种类型的盾构机切削出来的碴土运出。把管片、背衬浆料，各种材料运进。能适应各种区间隧道长度，系统本身采用的工业技术及产品也极为成熟可靠。目前，国内的土压平衡式盾构法施工的运输系统均采用轨道方式。工工程程施施工工进进度度要要求求和和配配置置成成本本 施施工工运运输输系系统统的的能能力力肯肯定定和和首首先先要要满满足足工工程程施施工工进进度度要要求求，在在此此前前提提下下，配配置置成成本本有有不不同同的的考考虑虑： A、完全按本工程施工进度的要求来考虑。这时又有两种可能：一是运输系统的投资在本工程中完全摊销（例如：盾构机是租用的或其他原因），运输系统设备在满足6、可靠性和进度的前提下，技术等级和使用寿命仅考虑本工程需要以使成本最低。二是投资在本工程中不完全摊销，设备的技术等级和使用寿命须适当考虑后续工程的需要。B、系统技术等级和配置成本、系统技术等级和配置成本 施工运输系统设备的技术等级不同也影响配置成本。但技术等级低一般会导致系统的可靠性低。由此在施工中带来的损失往往比节省的配置成本大得多，因此建议适当考虑运输系统设备的技术等级。系统标准化系列化要求系统标准化系列化要求如如果果本本公公司司其其他他的的盾盾构构机机已已经经进进行行了了施施工工运运输输系系统统的的配配置置，那那么么本本工工程程的的施施工工运运输输设设备备配配置置的的型型号号规规格格最最好7、好与与原原有有的的设设备备相相同同。除除非非原原有有的的设设备备不不合合理理需需要要改改换换。如如果果本本公公司司初初始始进进入入盾盾构构法法施施工工领领域域，则则应应综综合合考考虑虑配配置置适适当当规规格格的的设设备备，并并作作为为本本公公司司盾盾构构法法施施工工的的通通通通用用用用或或标标标标准准准准化化化化设设备备，对对公公司司长长期期的的技技术术、管管理理、成成本本都都有有好好处处。轨轨线线制制选选择择四轨三线制轨线四轨三线制轨线四轨三线制轨线四轨三线制轨线 采用四轨三线制四轨三线制时，由于隧道空间所限，一般采用762mm轨距，左右线分别为重车和轻车运输线。在盾构机后配套后部设一双开道8、岔浮放轨，可由盾构机或由机车拖移。通过浮放轨，列车可在由两根内轨组成的中线进入盾构机后配套内部。优点：优点：优点：优点：1 1）由于左右两线的运输互不干涉，运输是连续）由于左右两线的运输互不干涉，运输是连续 的，与区间隧道的长度无关。不管区间隧道的，与区间隧道的长度无关。不管区间隧道 长度是长是短都能适应。长度是长是短都能适应。2 2）编组列车的容量和编组列数受运行因素的影）编组列车的容量和编组列数受运行因素的影 响较小，配置的灵活性大。响较小，配置的灵活性大。3 3）列车调度较为灵活，易于应付突发性故障和）列车调度较为灵活，易于应付突发性故障和 事件。事件。4 4）工序适应性较强，当工序临时9、变动或脱节时，）工序适应性较强，当工序临时变动或脱节时， 便于临时调度。便于临时调度。缺缺点点： 轨道需要量增大一倍，轨枕要求的长度长，需要量大。单单线线制制轨轨线线 列车直接进入盾构机后配套。优点：优点：1）钢轨需要量少。轨枕材料需要量少。2） 轨面标高低，有利于盾构机后配套设备 布置。3）列车运行管理较为简单。缺点：缺点：1）只适用于短区间隧道施工。否则列车运 行的脱节将会使盾构机掘进发生停机等 待。因此，单线制轨线一般只用于区间 长度为2000米以下的隧道的出碴运输。2）不利于应付突发故障和事件。3）工序的适应性差，当工序脱节时，难以 临时调度弥补。复复合合式式轨轨线线 主运输轨线仍为主10、运输轨线仍为单线制轨线单线制轨线单线制轨线单线制轨线，在后配套后部设两，在后配套后部设两副浮放双开道岔组成会车点。当隧道特长时在隧副浮放双开道岔组成会车点。当隧道特长时在隧道中部可增设双线会车点，可以是固定的或可移道中部可增设双线会车点，可以是固定的或可移动式的。会车点间隔距离根据运输系统诸参数计动式的。会车点间隔距离根据运输系统诸参数计算确定。既节省钢轨和轨枕材料又满足特长盾构算确定。既节省钢轨和轨枕材料又满足特长盾构区间施工运输需要。当隧道区间长度短时，区间施工运输需要。当隧道区间长度短时，复合复合复合复合式轨线式轨线式轨线式轨线相当于相当于四轨三线制轨线，四轨三线制轨线，四轨三线制轨线，11、四轨三线制轨线，利用盾构机掘进利用盾构机掘进时间，另一组空的编组列车可驶入在后配套后部时间，另一组空的编组列车可驶入在后配套后部等待。等待。复合式轨线制复合式轨线制复合式轨线制复合式轨线制兼有兼有单线制轨线单线制轨线单线制轨线单线制轨线和和四轨三线制轨线四轨三线制轨线四轨三线制轨线四轨三线制轨线的优点。的优点。渣渣土土运运输输车车容容量量选选择择 在在影影响响垂垂直直运运输输系系统统能能力力的的所所有有因因素素中中，唯唯一一没没有有选选择择余余地地的的是是门门吊吊的的提提升升速速度度。重重物物在在自自由由状状态态下下提提升升的的速速度度一一般般不不超超过过3 30 0MMmmi in n，大大12、车车小小车车运运行行速速度度一一般般为为2 20 03 30 0MMmmi in n左左右右。根根据据门门吊吊的的提提升升速速度度、大大车车小小车车的的运运行行速速度度的的计计算算，每每台台门门吊吊每每天天的的极极限限提提升升循循环环车车数数约约为为1 12 20 0车车。因因此此，渣渣车车容容量量的的大大小小成成为为制制约约垂垂直直运运输输能能力力的的因因素素，渣渣车车容容量量越越大大则则垂垂直直运运输输能能力力越越大大。编编组组列列车车容容量量和和编编组组列列车车数数量量选选择择 采采用用四四四四轨轨轨轨三三三三线线线线制制制制轨轨轨轨线线线线时时，每每列列车车编编组组的的容容量量和和编编13、组组列列车车数数量量受受运运行行因因素素的的影影响响较较少少，可可以以采采用用小小容容量量多多列列编编组组列列车车方方式式，也也可可采采用用大大容容量量少少列列编编组组列列车车方方式式。 采采用用单单单单线线线线制制制制轨轨轨轨线线线线时时，每每列列车车编编组组的的容容量量和和编编组组列列车车数数量量受受受受运运行行因因素素的的影影响响很很大大，一一列列编编组组列列车车的的容容量量最最好好满满足足一一个个掘掘进进循循环环的的渣渣量量，单单口口至至少少配配置置两两列列编编组组列列车车。当当编编组组列列车车的的容容量量只只能能满满足足半半个个掘掘进进循循环环的的渣渣量量时时，盾盾构构机机的的一一个14、个掘掘进进循循环环中中肯肯定定会会停停机机等等待待一一次次。 采用复复合合式式轨轨线线制制时，列车容量与数量的考虑介于四四轨轨三三线线制制和单单线线制制轨轨线线之间。列列车车运运行行持持续续速速度度选选择择 隧道坡度和机车持续速度对机车的粘重和功率即价格的影响很大。隧道坡度在工程参数确定后是无法改变的，但机车持续速度是可以选择的。从满足施工进度方面来说，机车持续速度越快越好。从降低机车价格方面来说，机车持续速度越低越好。根据经验，地铁隧道施工的机车持续速度为8km/h、最高速度为15km/h时较为合适。运运输输系系统统的的技技术术等等级级选选择择 后配套运输系统的技术等级由系统诸多部分采用何种15、工业技术来评定。以机车为例：如选用蓄电池机车，则有直交变频机车和直流机车之分。建议采用具有较高技术等级的设备以提高运输系统的可靠性，并能降低系统的使用成本。渣渣土土的的松松方方系系数数和和容容重重的的确确定定 地质情况不同将导致松方系数差别较大，例地质情况不同将导致松方系数差别较大，例如：集团在广州越三区间隧道实测的松方系数达如：集团在广州越三区间隧道实测的松方系数达1.81.8，在南京地铁南北线一期工程玄武门南京站，在南京地铁南北线一期工程玄武门南京站区间隧道实测的松方系数只有区间隧道实测的松方系数只有1.11.1弱，但后配套运弱，但后配套运输系统要适应多个盾构区间掘进，故一般按照输系统要适16、应多个盾构区间掘进，故一般按照1.51.5松方系数计算，如与实际不符则靠增减渣车数量松方系数计算，如与实际不符则靠增减渣车数量来解决。根据经验，不管松方系数如何，实际容来解决。根据经验，不管松方系数如何，实际容重多为重多为1.81.82.02.0吨吨/ /立方左右，这是因为当切削的立方左右，这是因为当切削的岩土粒度较大时，往土仓加的泥水填满了岩土的岩土粒度较大时，往土仓加的泥水填满了岩土的空隙。当切削的岩土粒度较小时，松方比较密实，空隙。当切削的岩土粒度较小时，松方比较密实，与实方的重量差不多。与实方的重量差不多。运运输输能能力力计计算算和和设设备备配配置置 设以某一盾构区间为例进行计算、配置17、。设其工程参数为：盾构机切削直径：6300 mm 盾构区间长度：2000M 施工平均进度指标：360米/月管片宽度：1.2M 出渣井提升高度：20M 隧道坡度：30每循环渣量估算每循环渣量估算每循环松方渣量：G=R2B=3.143.1521.21.5=56立方米。 -松方系数。每循环渣重估算每循环渣重估算 每循环渣重：562.0=112t 为了有足够的牵引力能力储备，容重系数按2.0计算。 门吊每车次卸渣循环时间估算门吊每车次卸渣循环时间估算 设：小车平均行走行程10M，大车平均行走行程10M，提升及下降平均速度8Mmin，小车行走平均速度12Mmin，大车平均行走速度20Mmin。每循环工序18、时间： 10.2分钟12分钟（实测值）。门吊每工作日理论、实际极限卸碴车次门吊每工作日理论、实际极限卸碴车次每工作日理论极限循环车次为： 24小时60分钟12分钟120车次每工作日实际循环车次设为： 16小时60分钟12分钟80车次按门吊能力计算，不同容量渣车每工作日按门吊能力计算，不同容量渣车每工作日理论、实际垂直运输能力（环数）理论、实际垂直运输能力（环数）： 由：环数 = 提升车次数渣车容量（立方米）/每环松方渣量（立方米）；得：轨线制轨线制轨线制轨线制： 设盾构区间平均运输长度：设盾构区间平均运输长度：2000M2000M。 设采用设采用单线制轨线。单线制轨线。单线制轨线。单线制轨线。19、渣车容量渣车容量渣车容量渣车容量： 已知施工平均进度指标为已知施工平均进度指标为360360米米/ /月（月（300300环），设环），设每月掘进工作日为每月掘进工作日为2525天，则每天应完成天，则每天应完成1212环。故环。故根据上面的计算，选择根据上面的计算，选择11.511.5立方米容量的渣车。立方米容量的渣车。列车容量列车容量列车容量列车容量： 采用每掘进循环渣量采用每掘进循环渣量由一列车运出由一列车运出由一列车运出由一列车运出方案，每列车方案，每列车渣车渣车渣车渣车数量为数量为5 5辆。辆。水水平平运运输输能能力力计计算算和和设设备备配配置置运运输输循循环环和和列列车车数数量量 根20、据实测，每循环平均掘进时间约为30分钟。每环管片平均安装时间为30分钟（熟练时）。循环总时间为60分钟。设：列车平均行驶速度为8km/h、得：因此，单口区间隧道因此，单口区间隧道列车数量应为两列列车数量应为两列列车数量应为两列列车数量应为两列，才能满足盾构，才能满足盾构掘进循环的连续和不间断。掘进循环的连续和不间断。或者按照以下公式计算：或者按照以下公式计算：已知区间平均运输长度为已知区间平均运输长度为2000M2000M，列车平均行驶，列车平均行驶速度为速度为8km/h8km/h（其余见上表），由上表得出掘进（其余见上表），由上表得出掘进循环时间为循环时间为6060分钟，设为分钟，设为T1T21、1，列车循环时间为，列车循环时间为120120分钟（根据轨线制，如为单线制，当运距很长分钟（根据轨线制，如为单线制，当运距很长时，可能会有等车时间，应包含在内），设为时，可能会有等车时间，应包含在内），设为T2T2，则满足主机掘进无待机时间时，列车的数量，则满足主机掘进无待机时间时，列车的数量，设为设为N N，应为，应为N NT2/ T1T2/ T1120/60120/602 2列。列。有时候算出来不是一个整数，但有不可能是有时候算出来不是一个整数，但有不可能是1.51.5或或2.52.5列，说明总体方案不合理，需要调整轨线制或列，说明总体方案不合理，需要调整轨线制或设中间浮放轨会车点。设中间22、浮放轨会车点。砂砂浆浆运运输输车车和和管管片片运运输输车车 每掘进循环渣量由一列车运出，因此每列车编组中包含一环管片背衬注浆量的6立方米的砂浆运输车1辆。一环管片运输的管片运输车2辆。进度分析 1）取决于盾构机掘进和管片安装的循环时 间。循环时间短则月平均进度高。 2）取决于盾构机有效的作业时间。 3）取决于管片的宽度。因为对于1.2M和1.5M的管片来说，盾构机循环时间改变不多。 4）取决于后配套运输系统的能力。如果运输系统的能力低则盾构机的能力不能发挥。因此，通过合理的运输方案设计是不可缺少的。盾盾构构机机月月理理论论极极限限掘掘进进能能力力：每每月月环环数数= =天天数数 每每天天小小时23、时数数/ /每每循循环环时时间间= =3 30 0 2 24 4/ /1 1= =7 72 20 0环环。其其中中：采采用用1 1. .2 2 MM宽宽度度管管片片7 72 20 0环环= =8 86 64 4米米，采采用用1 1. .5 5MM宽宽度度管管片片7 72 20 0环环= =1 10 08 80 0米米。根根据据上上述述设设计计，本本运运输输系系统统配配置置的的水水平平和和垂垂直直运运输输的的理理论论极极限限能能力力也也均均为为7 72 20 0环环/ /月月。可可以以看看到到，运运输输系系统统设设备备配配置置合合理理、盾盾构构机机有有效效作作业业时时间间足足够够时时，盾盾构构法法施施工工的的潜潜力力很很大大。配配置置的的效效益益分分析析 在技术管理、施工管理、资源管理基本到位的情况下，施工效益来自于进度。后配套设备配置成本的合理性在于能够满足平均进度指标要求并能保证系统的可靠运行。从而保证作为工程施工的最主要的收益之一的进度效益。否则会因小失大。