1、3-2-33盾构机调头、过站施工技术盾构机调头施工技术1 前言1.1盾构调头、过站施工技术概述在地铁盾构施工过程中，往往由于受现场条件的限制，在盾构推进中常常会出现盾构机在某一工作井内调头回推的情况。盾构调头是盾构施工中的一个重要的内容，也是确保盾构下步连续施工的一个重要施工环节。盾构调头包括盾构机本体调头和盾构后续台车的调头两部分工作。基本作法有从井下吊出调头和在井内直接调头两种方式。有时由于井底重要条件限制而不能在井底直接调头时，就只能把盾构机吊出调头后从另一工作井吊装下井。一般情况下，从经济性和施工安全方面考虑，在井下直接调头的方式比较常用。通过预先放在盾构下部的调头小车在工作井内底板作2、相对移动，使整个盾构机行进方向改变。减省了盾构机的地面转场运输工序，节约了工期和施工成本，避免了盾构由于转场运输和吊装过程中的安全隐患。1.2适用范围本施工方法适用于土压平衡圆筒护盾式盾构机的调头施工。2 盾构调头施工工艺2.1工艺流程图盾构调头施工工艺流程见图2-1施工准备 盾构机进洞的接收及盾构机的拆解 盾构机调头车架的调头盾构机的组装及调试盾构始发图2-1 盾构调头施工工艺流程图2.2盾构调头形式选择确定2.2.1 常见盾构调头基座结构形式（1）轮式基座轮式基座是在施工前加工制作一个盾构调头专用车架，车架底部均布万向重力球轴承，在调头时与工作井底板之间是滚动摩擦。（2）直顶式基座直顶式基3、座是直接用盾构始发基座改装的，它与工作井底板之间是滑动摩擦。2.2.2盾构调头基座结构形式选择在施工中如工作场地宽阔，有条件自行加工调头专用车架的，可以采用轮式基座进行盾构调头。采用这种方式调头轻便，不需要用多大力就能很方便地将盾构机调过头来。不足之处由于底座是滚动轴承，调头时速度不易控制，特别是底板不平时存在一定的安全隐患。直顶式基座由于是直接采用始发基座改装的，不需要另外加工基座，节约时间和成本，施工过程较安全。不足的是基座直接与工作井底板上铺的钢板滑动摩擦，调头时需很大的力才能顶动基座，施工速度较慢。工程施工中盾构调头通常都采用直顶式基座。这里着重介绍采用直顶式基座的盾构调头施工。2.34、盾构调头基座的加工制作直顶式基座是直接采用始发基座改装的，只是在原基座下方预先用型钢或钢板将基座加固。以防在盾构调头时基座被顶坏。2.4盾构调头基座安装安装调头基座前需先将工作井内地面清理干净，再铺5cm左右厚度的黄砂将工作井底板找平，在黄砂上面再铺2cm厚的钢板并将钢板焊成一体与工作井固连。然后按正常的盾构进洞接收基座安装方式安装好调头基座并加固，防止基座位移。通常情况下，盾构进洞接收基座是要垫高才能达到盾构进洞时的盾构机高度。待盾构进洞后再在盾壳两侧下部焊支座将盾构机顶起来取掉垫块后将盾构机连同基座直接放在工作井底板的钢板上。在放下基座前须先将盾构机下部的碴土清理干净，并在基座位置下方抹上5、一层黄油以减小摩擦力。3盾构调头3.1施工准备：施工准备阶段是盾构机调头的一个极重要的工序。施工准备主要包括场地的准备、人员的准备和施工辅助机具设备的准备。在盾构机进洞之前，底板上黄砂应已铺设平整，2cm厚的钢板也应铺设完成。自制拖板按规定位置安放好，接收基座就位安放于拖板上。此时接收基座轨面高度低于设计高度，可在拖板与接收基座之间垫I22a工字钢。将接收基座连同拖板在井底加固，以避免盾构机进洞时接收基座和拖板滑移。3.2盾构调头盾构机安全进洞后，立即对接收基座下面的泥土清理干净。并将主机与后续台车脱离，双梁前端利用自制门架临时支撑，同时拆除皮带输送机及连接管线。解除井底对盾构机座的加固连接后6、，将接收架和主机盾壳通过焊接连为一体，并在盾壳两侧下部焊接4个顶升支座（见下图3-1）。利用4个200吨的液压千斤顶将主机连同接收架顶升。图3-1 顶升支座示意图油压千斤顶顶起接收基座和盾构机后，取掉垫在拖板与接收基座之间垫的I22a工字钢，将盾构机的高度降下来（这样盾构机才能通过两井之间的挑梁）。对底板表面清理干净并在钢板表面涂抹上油脂后即可开始进行盾构机的调头工作。利用50吨和200吨千斤顶配合，将拖板、接收架连同盾构主机逐步调头并推至另一个工作井。（盾构调头施工顺序见本文最后的施工过程图片）调头后平移至始发线，再利用举升千斤顶调整盾构至始发设计的高度和位置。盾构机调头工作完成后，要对盾尾7、密封刷进行检查，换掉损坏的盾尾密封刷。3.3车架调头（一次进行调头） 安装后配套设备桥接收平台。 设备桥与一号拖车断开并移至设备桥调头区进行调头，利用卷扬机及倒链将简易支架及设备桥一起调转并移至盾构机主机后面。 依次将后配套拖车拖至拖车调头区进行调头，并转运到设备桥后部连接。后续车架调头过程见图3-2所示：（一） （二）（三） （四）（五） （六）（七） （八）（九） （十）图3-2后续车架调头过程示意图 连接管线，后续车架调头完成后，就可以进行盾构机管线路的连接恢复。3.4盾构始发盾构机的组装及调试完成安装好反力架后就进入了盾构二次始发阶段。4劳动力组织盾构调头需要多工种人员配合，通常分为后8、续组、施工组、电气组、液压组、机械组、综合组等几个小组。各组人员的主要职责分工大致如下：后续组：4-6人，负责盾构进洞后的盾尾补压浆和隧道二次注浆相关工作施工组：6-8人，负责盾构调头的具体施作工作电气组：2人，负责盾构机电气线路的拆解和连接工作液压组：2-4人，负责盾构机所有液压管路的拆解和连接工作机械组：4-6人，负责盾构所有机械连接部位的拆解和连接工作综合组：1-2人,全面负责布置协调盾构调头的相关工作5盾构调头时间计划安排盾构调头时间见表5-1表5-1盾构调头时间计划表6机具设备配置机具设备配置见表6-1表6-1主要设备配置表序号项目规格数量备注1接收基座12钢板2cm现场确定3钢板39、cm现场确定4千斤顶50吨45千斤顶200吨46工字钢I22a50m7钢丝绳16200m8手拉葫芦10吨29电焊机BX500210气割设备1套11水泵2.5KW2台12钢轨及道叉现场确定7 质量控制要点7.1盾构调头基座安装质量控制要点（1）由于盾构工作井底板一般不是水平的，盾构调头的基座安装要用黄砂将底板找平，黄砂的厚度也要根据工作井底板的净高而定。黄砂太厚会影响盾构机通过。（2）在安装盾构调头基座前，一定要将基座加固，以免在盾构调头过程中基座受损。（3）盾构调头基座下方垫块高度的选择要根据举升千斤顶的行程而定，避免在放低盾构机时垫块取不掉。7.2盾构调头过程质量控制要点（1）盾构调头前一定10、要将井底钢板上的砂石杂物清理干净，在调头基座行进的前方抹上润滑油以减少摩擦阻力。（2）盾构调头过程中千斤顶顶出的速度要尽量平稳（3）盾构调头后中心应与待掘进的隧道轴线重合，顶升后盾构中心的高度应达到设计轴线标高。8 安全注意事项8.1盾构调头的风险分析及预防措施（1）盾构调头须按规范施工，参与人员应具有相关施工经验，现场须有专职安全员全程值班。（2）吊装机具必须安全可靠，重物起吊必须有专业指挥人员指挥。高处作业有员须拴安全绳。（3）在盾构机及车架调头时，钢丝绳须安全可靠，工作范围内人员要有防护，以避免钢丝绳被拉断伤人。（4）盾构调头过程中一定要控制好速度，并随时观察基座是否有变形、焊缝开裂等情11、况，避免事故发生8.2盾构调头事故应急处理措施（1）调头基座严重变形盾构在调头过程中要随时观察调头基座的变形情况，如基座发生严重变形，应立即停止调头施工，待将基座可靠加固后才能继续施工。（2）千斤顶后座变形或焊缝开裂如在调头过程中发现千斤顶后座变形或焊缝开裂，不得继续施工。必须将其重新焊牢后再行施工。（3）调头施工中如遇大雨，工作井内必备大排量高扬程抽水机抽水。9 工程实例9.1工程简介介绍上海地铁9号线一期东岔道井盾构调头施工。上海地铁9号线一期西岔道井至东岔道井盾构施工，按计划西岔道井至东岔道井上行线推进完成后盾构在东岔道井西端调头后施工东出入段线。东出入段线处于上行线和下行线之间，与之呈12、三线并行状态。如下图9-1所示：上行线下行线东出入段线图9-1东出入段线三线并行图9.2施工情况西岔道井至东岔道井上行线推进完成后，项目部提前安排布置了盾构调头施工的相关事项。上行线盾构进洞后，由机电部、机加工班组和盾构后配套人员组成的6个工作小组立即投入了工作，在各小组的密切配合下，共用了29天时间就顺利完成了盾构机及后续台车的调头工作。9.3工程经验小松盾构机自重在240吨左右，一般用4只200吨的液压千斤顶即可轻松实现盾构机的升降和调头工作。在升降盾构机时盾壳上所焊的支座一定要牢固可靠，否则盾构机在升降过程中发生倾翻掉落，后果不堪设想。盾构调头完成后的就位工作必须要经过测量准确定位，使盾13、构机中心线达到设计的垂直高度和水平位置。9.4关键图片施工过程中的关键图片及施工完成后的效果图片如下图9-2图9-11。图9-2掉头前顶移支座的准备图一 图9-3掉头前顶移支座的准备图二 图9-4开始顶移图一 图9-5开始顶移图二图9-6顶移掉头过程图一 图9-7顶移掉头过程图二图9-8顶移掉头过程图三 图9-9顶移掉头过程图四 图9-10盾构掉头完成及就位图一 图9-11盾构掉头完成及就位图二 盾构过站施工技术1 前言1.1盾构过站施工技术概述在地铁盾构施工中，盾构机往往掘进完成一个区间后会紧接着掘进下一个区间，但两个区间常常是被一个车站或中间风井隔断。在施工总体筹划过程中常常会采用盾构过站14、的施工方法。这样既减省了一次盾构地面转场吊装和拼装工序，同时也节约了施工成本。1.2适用范围盾构过站适用于土压平衡圆筒护盾式盾构机的过站施工。2 盾构过站施工工艺2.1工艺流程图盾构过站工艺流程见图2-1施工准备盾构机进洞的接收盾构机本体过站盾构机后续台车过站盾构机的组装连接及调试盾构二次始发图2-1 盾构过站工艺流程图2.2盾构过站小车结构形式选择确定2.2.1常见过站小车结构形式(1) 牵引式过站小车直顶式过站小车与盾构调头用的直顶式基座结构形式一样，都是用始发基座改装而成的。只是由于过站小车一般行走的距离较远，常常在始发基座底部用钢板封底。(2) 轮式过站小车轮式过站小车一般是另外加工，15、它与直顶式过站小车的区别就是在基座底部装有承重式滚动轴承。2.2.2过站小车结构形式选择原则轮式过站小车行进过程中阻力较小，过站速度快。但需另外加工制作，加工周期长，同时也不经济。这种结构形式只在工期紧、车站内行进路线长、能多次利用的情况下采用。牵引式过站小车行进的速度较慢，但其只需在原来的始发基座基础上略加改进，加工制作经济方便，安全可靠，施工中较常采用。2.3盾构过站小车的加工制作2.3.1牵引式行进小车的加工制作直顶式过站小车是由始发基座改装而成，具体结构形式在始发基座下面焊接一块厚30mm的钢板。焊缝间距100mm150mm，每一处焊缝长度150mm，始发基座每一侧保证双面焊。2.3.16、2轮式行进小车的加工制作轮式过站小车外形与盾构始发基座相似，基座整体钢度要求高，且在底板上要安装滚动轴承，加工周期长2.4盾构过站小车安装将过站小车固定在接收井底板预先铺设的钢板上，要求搬运小车内弧面上的两根钢轨与洞口圈基本平齐，便于盾构机进洞时能顺利被推上过站小车。3盾构过站3.1过站准备盾构机过站采用小车搬运方案。1、过站小车准备过站小车是由始发基座改装而成，具体结构形式在始发基座下面焊接一块厚30mm的钢板。焊缝间距100mm150mm，每一处焊缝长度150mm，始发基座每一侧保证双面焊。2、过站期间其它设备的准备在改装过站小车的同时，为便于过站小车的顺利移动，需要在小车下部铺设一层厚217、0mm的钢板，钢板两侧一定距离焊接一个用于固定牵引千斤顶的带螺栓的小钢板。为便于钢板的移动，需在车站另一端安设一台拉力为5t的卷扬机，在盾构机进洞之前进行车站内卷扬机的安装固定工作。3、车站底板的准备工作平整场地及铺设钢板。在钢板下铺设30mm左右的细砂以利于钢板铺设平整，钢板长30m，钢板的作用是为盾构机过站小车提供平整且有一定刚性和强度的滚动表面。准备一定数量的直径为80mm，长度为500mm的钢棒。4、盾构机进洞盾构机完全进洞后，开始以下四项工作，a、清理盾构机刀盘内和盾壳上的泥土b、准备安装牵引和支撑主机的油缸c、开始盾构机主机和后配套设备的分离工作3.2盾构过站1、将盾构主机滑行于搬18、运小车内弧面的轨道上，其间隙可用垫片加以调整，并将盾构与小车固连成一体，在盾构机两侧一定高度等距离各焊接两块支座，安装4台200t的油压千斤顶，用于盾构的顶升作业。千斤顶的安装位置和方式见图3-1：图3-1 千斤顶安装位置示意图2、开启4台200t的油压千斤顶，顶起盾构机，然后在过站小车底板和地面钢板之间放入滚轴，滚轴要摆放整齐，否则不但拖动力大，而且方向不容易控制，滚轴的间距在半米左右。然后收起千斤顶，使盾构机和过站小车落在滚轴上，滚轴滚动方向与盾构机方向相同。3、在搬运小车一侧安装2个行程为1500mm的20t油压千斤顶（在靠车站站台一侧），利用设置在钢板上的固定螺栓作为牵引点，开启牵引千19、斤顶油缸，将小车移动到盾构机能顺利通过车站的位置，拆除牵引千斤顶。4、在搬运小车前端安装2个行程为1500mm的20T油压千斤顶，利用小车前方设置在钢板上的固定支座作为牵引点，开启牵引千斤顶油缸，拖动过站小车前移，前移过程中，操作人员要及时把后面的滚轴拿到盾构机前部，摆放在钢板上。5、盾构机前移一定距离后，需要将底层钢板移位：首先开动顶升千斤顶，把过站小车连同盾构机顶起到完全离开滚轴，然后用卷扬机把钢板向前拖，到钢板尾部与过站小车尾部基本在同一位置为止，收起顶升千斤顶，使盾构机连同过站小车落到滚轴上，开始下一循环的前移；直到盾构机抵达始发端头为止，在拖动钢板时要调整钢板的方向。由于盾构机过站距20、离较长，为保证安全施工，拟采取多段次牵引，每次牵引距离约为20m。移动过程中盾构机偏离中心线是不可避免的，重要的是及时发现，随时纠正。纠偏的方法有两种，第一种是只用单边的推进油缸在推进过程中纠偏，这种方法只适合少量的纠偏工作；第二种方法是利用滚轴进行纠偏，这种方法效果明显。通常两种方法一起使用，具体方法是先用顶升油缸顶起过站小车，改变滚轴的方向，使每一根滚轴都正对着要纠正的方向，然后再收回顶升油缸，用单边推进油缸缓缓推进，并随时纠正方向，直到完成纠偏。6、当盾构机移动到端头墙时，在过站小车靠边墙一侧安装2个牵引千斤顶，将盾构机移动到始发位置。盾构过站如下图3-2：图3-2 盾构过站示意图7、车21、架过站前，将隧道内的车架轨道与车站内铺设的过站轨道顺接，后配套设备的轨道铺设完成后，开始后配套设备的过站工作。将后一号车架前的双梁的前端支撑在一管片车预先焊好的架子上，利用电瓶车直接牵引整个后配套系统向前移动至车站的另一端就位。车架过站的断面如图3-3：图3-3 车架过站断面图车架过站示意图如图3-4：图3-4 车架过站示意图8、在盾构机移动到始发位置后，经过测量定位，确认盾构机位置正确后，将盾构机与过站小车分离，并将小车固定，拆除盾构机上的千斤顶，安设反力架等准备再次始发。9、盾构机的全面检修和保养盾构机经过长距离掘进后，各部件会产生磨损、老化等现象。要确保盾构机在下一阶段的推进中保持良好的22、性能和工作状态，盾构机过站时需对盾构机作全面的检修、保养，调试验收后，方能开始进入下一阶段的施工。结合科研项目的要求，对其全面检查的内容主要有：刀具磨损变形量测，刀盘磨损量测，螺旋输送机局部解体后的磨损量测，盾尾密封系统的检查和更换，以及其它部件的检查与更换。4劳动力组织 盾构过站同样需要多工种人员配合，通常分为后续组、施工组、电气组、液压组、机械组、综合组等几个小组。各组人员的主要职责分工大致如下：后续组：4-6人，负责盾构进洞后的盾尾补压浆和隧道二次注浆相关工作施工组：8-10人，负责盾构过站的具体施作工作电气组：1人，负责盾构机与盾构车架电气线路的拆解和连接工作液压组：2人，负责盾构机与23、盾构车架液压管路的拆解和连接工作机械组：4人，负责盾构机与盾构车架机械连接部位的拆解和连接工作综合组：1人,全面负责布置协调盾构过站相关工作5机械设备及材料配置5.1机械设备表机械设备配制表如表5-1表5-1 机械设备配制表序号设备名称规格型号数量备注1过站小车1台2液压千斤顶200t4台3机械式千斤顶50t2台4液压千斤顶20t4台5卷扬机5吨2台6动滑轮1组7链拉葫芦若干8电焊机9气割设备10水泵2.5KW2台5.2材料表材料表如表5-2表5-2 材料表序号材料名称规格型号数量备注1钢板20mm厚150m22滚轴80mm直径，500mm长50根3钢丝绳16150米车架过站拖拉用4工字钢I224、2a50米6质量控制要点6.1过站小车的安装质量控制要点在安装过站小车时，其上部接收盾构的钢轨内弧面要与洞门圈基本平齐，便于盾构机进洞时能顺利被推上过站小车。6.2盾构过站过程质量控制要点6.2.1盾构过站对车站结构的要求（1）车站底板至中板的净空不得低于盾构过站需要最小净空要求，并留有相应的空间余量。（2）过站时车站底板混凝土强度达到设计要求。（3）在车站另一端应设有固定卷扬机的预埋件。6.2.2盾构机移动过程中的纠偏移动过程中盾构机偏离中心线是不可避免，及时发现并纠偏，纠偏方法有两种：（1）用单边的牵引油缸在移动过程中纠偏，纠偏量较小；（2）利用滚轴纠偏，可进行大范围的纠偏工作。在操作时可25、两种方法同时使用，进行纠偏。7安全注意事项7.1盾构过站的风险分析及预防措施盾构机由于其自身重量大，在过站过程中又要将其举升和平移，故其过程还是存在很大的风险。1、在过站前一定要对过站小车加固牢固，避免在过站过程中小车变形损坏。2、在举升前要检查四个200吨液压千斤顶工作是否可靠，举升时一定要同步，特别是盾体前后两个千斤顶要分别同步，否则极易造成盾构机侧翻。3、在牵引拖动过站小车前移的过程中，牵引一定要缓慢平稳，避免因速度过快过站小车受到冲击而快速向前冲而发生事故。4、在牵引拖动钢板时，一定要检查钢丝绳是否失效，避免在拖拉过程中钢丝绳被拉断伤人。7.2盾构过站事故应急处理措施1、在盾构过站过程26、中小车变形损坏时，立即将盾构机连同小车顶升离地，然后组织人员对小车可靠加固后再施工。2、施工现场应有必要的医用球急药品，如有人员在施工过程中与铁件有小的碰擦时可现场解决，情况严重的就近送医院治疗。8工程实例介绍广州地铁五号线鱼大盾构区间，盾构在大沙地站过站施工情况。8.1工程简介广州地铁五号线鱼大盾构隧道区间施工，按推进计划安排从大沙东始发，推进至大沙地站东端进洞，盾构在大沙地站过站后于西端头二次始发，施工大沙地站至鱼珠站。8.2施工情况盾构进洞后，由项目部机电人员、机加工班组和盾构后配套人员组成的6个工作小组立即投入了工作，在各小组的密切配合下，2006年12月开始过站共用了30天时间就顺利完成了盾构机及后续台车的过站工作。8.3工程经验盾构机自重较大，在盾构机举升和下降过程中一定要缓慢、均匀、平稳地进行。盾构机升降时顶升支座一定要牢固可靠，否则盾构机在升降过程中发生倾翻的严重后果。盾构过站完成后的就位工作必须要经过测量准确定位，使盾构机中心线达到设计的垂直高度和水平位置。在车架过站时，为了减少工作量而尽量不解除5个车架之间的连接，这样在用电机车牵拉时如牵引力不够，可以采用卷扬机、千斤顶、手拉葫芦一起对5个车架进行牵拉。8.4关键图片图8-1盾构机过站图一图8-2盾构机过站图二图8-3 盾构机过站图三