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1、軌道交通土建工程盾構調頭后配套施工設計方案編 制： 審 核： 批 準： 版 本 號: ESZAQDGF001 編制單位： 編 制: 審 核： 批 準： 目 錄第一章編制依據及施工原則和要求21.1 編制依據21.2 施工原則和要求2第二章盾構掉頭工程概況2第三章總體施工策劃53.1 人力資源配備53.2 設備與材料配備63.3 工期策劃63.4 盾構調頭施工要點6第四章盾構調頭施工84.1 盾構主機調頭技術參數確定84.2 火車站站盾構調頭施工10第五章后配套調頭方法215.1 后配套調頭方法及驗算215.2 后配套調頭施工22第六章質量保證措施236.1 盾構接收保證措施236.2 盾構主機2、調頭保證措施246.3 臺車調頭保證措施256.4 調頭斷面基面及鋼板平整度256.5 基面鋼板鋪設時機256.6 反力點和調頭工具的準備256.7 調頭期間設備的檢修、保養26第七章 安全保證措施267.1 技術安全措施267.2 臺車運輸過程中安全措施27第一章 編制依據及施工原則和要求1.1 編制依據1、xx市軌道交通4號線工程土建施工項目-TS-04標招標文件（通用卷、專用卷）、招標圖紙、地質勘查報告、業主提供各參考資料及補遺書等。2、本標段現場調查資料、場地影響范圍內沿線建（構）筑物調查報告。3、國家現行有關施工及驗收規范、規則、質量技術標準，以及xx地區在安全文明施工、環境保護、交3、通組織等方面的規定。4、盾構機設計尺寸及相關技術參數。5、本工程現場調查資料；6、 我公司地鐵施工經驗和研究成果及現有的施工管理水平、技術水平、科研水平、機械設備配套能力等。1.2 施工原則和要求 施工原則 對盾構施工具有指導性、針對性、實用性、可行性。 保證盾構順利施工，安全、質量有保證。 采取先進、合理的施工工藝，保證工期。 兼顧環境保護原則，保持現場及周邊環境衛生。第二章 盾構掉頭工程概況xx市軌道交通4號線工程土建施工項目-TS-04標包含XX村站、XX站、xx火車站站、XX村站xx火車站站區間(簡稱XX區間)、xx火車站站XX站區間(簡稱XX區間)、XX站XX街站區間(簡稱北觀區間)4、，共六個主要單位工程。區間隧道工程采用盾構法施工，期間要穿越一處風井，盾構掘進總里程為5882.897m。其中，盾構需要在火車站站進行站內調頭。7號盾構機從XX村站南端左線始發，到達xx火車站站北端頭后，盾體進行站內調頭，后配套拉回XX村站南端頭吊出，從地面上轉運至XX站北端頭下井，從XX區間右線轉運至火車站，完成盾構機及臺車組裝，完成后再次始發掘進蘇火區間右線。8號盾構機從XX站北端右線始發，到達xx火車站站南端頭后，盾體進行站內調頭，后配套通過已完成的火北區間右線轉運至XX站南端頭吊出，從地面上轉運至XX村站北端頭下井，從XX區間左線轉運至火車站，完成盾構機及臺車組裝，完成后再次始發掘進火5、北區間左線。火車站站南北端頭井內部凈距12.00mm，寬度約25.20mm，凈空高度8.00m，下翻梁處凈空7.1m，滿足盾構機調頭時需要的最小凈空6.60m。火車站站端頭井平面圖見圖2.1。圖2.1火車站站調頭區域平面圖圖2.2火車站站調頭范圍結構凈空示意圖第三章 總體施工策劃3.1 人力資源配備火車站站盾構調頭期間項目人員配備見表3-1管理人員配備和表3-2作業人員配備表3-1管理人員配備序號姓 名職 務工作內容1項目經理全面指揮、安排施工2項目總工技術總負責3副經理負責現場生產4安全總監全面負責現場安全5安質部長負責隧道施工安全及質量工作6工程部長盾構施工技術管理7測量負責人負責盾構隧道6、測量及監控測量工作表3-2作業人員配備序號工 種人數1施工隊長22班長23盾構機操作司機24管片拼裝工125注漿工66機電工27司索工48電瓶車司機29龍門吊司機210防水工611普通工人10總計503.2 設備與材料配備火車站站盾構拆裝及調頭期間施工機具設備如下表3.3所示：表3.3盾構組裝設備表序號名 稱數量序號名 稱數量1液壓扭力扳手1把15空壓機1臺2液壓泵站（1）1臺16重型風動扳手2把3拉伸預緊扳手1把171.5T臥式千斤頂1臺4液壓泵站（2）1臺18砂輪機2把5氧氣乙炔割具2套19插線板3套6千斤頂2臺20注脂管路1套780T推進油缸2根21活動人梯2架8液壓泵站（3）1臺22液7、壓工工具1套9大撬棍8根23電工工具1套10小撬棍8根24枕木30根112T倒鏈2個25工字鋼20a或175H鋼20米125T倒鏈2個2620mm或10mm鋼板若干1310倒鏈6個27電動扳手1臺14電焊機2臺3.3 工期策劃 火車站站南端頭盾構調頭工期策劃XX年12月1日XX年1月14日（共計45天）完成火車站站內調頭。 火車站站北端頭盾構調頭工期策劃XX年12月30日XX年2月12日（共計45天）完成火車站站內調頭。3.4 盾構調頭施工要點1、對調頭斷面的空間和盾構機尺寸長度的把握要準確。對每一個限界點要認真分析計算。2、根據推力的計算，確定機具。3、細化調頭準備工作，將調頭需要的結構件和8、工具提前準備，并就千斤頂的反力點做出設計。保證調頭工作開始后順利快速進行。4、托架比較笨重，在準確放置托架前，先在托架底部鋼板上涂抹黃油，確保潤滑效果。5、盾構機在車站內調頭，預埋件的設計對于調頭施工操作的簡易優化具有重大意義。調頭斷面托架的固定、盾構機初始平移、盾構機調頭過程及盾構機始發均需位置準確的預埋件。托架、負環等重型結構的安裝和拆除，也需要一定的預埋件，需要事先設計好預埋件，以便具體施工操作。6、調頭斷面基面及鋼板平整度要求（1）精確復測調頭斷面回填平整度。（2）砂漿強度保證10Mpa，砂漿表面平整度10mm/m2。（3）鋼板之間焊接牢固焊縫打磨平整，四周固定牢靠，避免盾構機調頭時鋼9、板發生移動。7、基面鋼板鋪設時機調頭位置基面鋪設鋼板的時間需把握：盾構隧道貫通時，瞬間的泥沙及水的壓力巨大，如果在出洞后鋪設鋼板，容易造成砂漿、水等雜物涌入鋼板下的情況。因此建議在盾構機出洞前，將雜物清理干凈后，鋪設鋼板。第四章 盾構調頭施工4.1 盾構主機調頭技術參數確定盾構主機各部分重心位置的確定；查盾構相關資料，得出盾構主機各部分重量及重心位置，如圖4.1所示。圖4.1 盾構主機各部分重量及重心位置盾構主機各部分重量及其重心與刀盤面板間距如表4.1所示：表4.1 盾構主機各部分重量及重心相對位置統計表序號部件重量（單位：T）與刀盤面板間距（單位：mm）備注重量代號間距代號1刀盤55G1410、00L12前體98G21800L23中體88G34700L3含管片拼裝機4盾尾30G47700L45螺旋輸送機25G56565L56拼裝機16G67215L67接收架8G74720L7815鋼板3.76G84720L8接收架底部鋪設9總體重量323.76G3513L盾構主機整體重心位置的確定盾構主機整體重心位置計算如下：(各參數見表4.1）設盾構主機整體重心位置距離刀盤面板距離為L米。則根據下面公式G1gL1+G2gL2+G3gL3+G4gL4+G5gL5+G6gL6+G7gL7+G8gL8=GgL將表4.1的參數帶入上面的公式可得，L3.638m為保證盾構主機安全頂升，前體與中體重心位置需位11、于頂升支腿之間，因此確定頂升油缸支腿位置分別為距刀盤1.2m和距離刀盤4.838m。站內調頭用固定軸受力驗算 本次盾構調頭主要原理為在千斤頂的推動下盾構機繞固定軸進行旋轉，下面對固定軸的承載力進行簡算。首先，盾構機與托架、鋼板整體重量為323.76t，盾構機整體與底板鋼板面間接觸面正壓力為323.76X9.8=3172.848kN，查表得接觸面為鋼板與鋼板之間摩擦系數為0.1，推動盾構機整體的最大靜摩擦力為3172.848X0.1=317.8kn。所以盾構機調頭時轉動軸承受的最大力小于317.8kn。假設固定軸用直徑為60mm的Q235圓鋼。按照計算公式固定軸承受的最大剪應力=F/A=317.12、8kn/3.14X302mm2=112.46mpa，小于Q235鋼材抗剪強度設計值125mpa；固定軸承受的最大擠壓應力=f/a=258.3kn/40X60=107.6mpa,小于Q235鋼材抗彎強度設計值215mpa；綜上計算可知，盾構機調頭時固定軸可以選用直徑為60mm的Q235圓鋼。圖4.2 盾構機旋轉固定軸示意圖4.2 火車站站盾構調頭施工由于火車站站南北端頭站內調頭方法與工序相同，下面以火車站站南端頭盾構調頭為例對施工過程進行敘述。盾構調頭施工工藝盾構井底板鋪20mm厚砂漿找平 鋪設20mm厚鋼板接收架與20mm鋼板焊接固定并定位盾構機接收管線拆除，工作平臺、雙梁與盾構機分離頂升油缸13、支座焊接安裝4個150噸的垂直頂升油缸并取出墊塊在鋼板上涂抹黃油用兩個100t油缸頂推盾構機井內調頭盾構機定位頂升盾構，始發架下放入墊塊連接雙梁與工作平臺間進行盾構組裝調試圖4.3 盾構調頭施工工藝盾構機調頭施工準備 端頭井底板鋪設20mm厚砂漿找平，鋪設前混凝土面標高為-20.460，鋪設20mm砂漿找平后，砂漿面標高為-20.440m，如圖4.4所示。圖4.4 盾構井底板鋪設砂漿示意圖 在砂漿找平層上鋪設20mm厚鋼板，形成一個平面，鋼板表面標高為-20.420m，鋼板之間焊接固定，鋼板寬度為2m，需要鋪設12道鋼板。鋼板鋪設要求：1）鋼板與鋼板之間緊密靠攏，鋼板之間縫隙進行焊接，并打磨處14、理；2）鋼板鋪設需用水平尺校準，保證鋼板面水平，鋼板與鋼板接縫處應平順；3）鋼板接縫焊接后，每隔4m用長200mm直徑20的螺紋鋼植入底板，并與鋼板接縫進行焊接固定鋼板，防止鋼板產生水平位移。 接收架底部焊接20mm厚鋼板接收托架底板焊接9000X4000X20鋼板，鋼板與接收托架連接成一個整體，見圖4.5。圖4.5 托架與鋼板焊接成整體鋼板四周用割槍割出45度倒角，并打磨處理，以便盾構機和托架、鋼板整體位移時減小摩擦阻力。 接收架定位、加固； 托架在安裝時，底部用17個170mm高鋼軌墊塊間距500mm平行布置，墊在底板鋼板與托架下部鋼板之間，如圖4.6和圖4.7所示。 圖4.6接收架定位、15、加固側面示意圖圖4.7 接收架定位、加固縱斷面示意圖 盾構機接收及盾構機解體盾構接收后，拆除盾構機工作平臺與雙梁間管線，工作平臺、雙梁與盾構主機分離，螺旋后閘門拆調，只留下螺旋的前閘門；將中體上烏龜殼頭部刨除，并對頂升油缸支腿焊接位置進行除銹；此時盾構機狀態如圖4.8所示。圖4.8 盾構機接收 將接收架與盾構機焊接成一體，同時焊接4個頂升油缸支腿；如圖4.9和圖4.10所示。圖4.9 頂升油缸支腿位置示意圖圖4.11 頂升油缸支腿位置示意圖 頂升盾構機及接收架，使其升高50mm，此時油缸行程240mm（油頂受外力前油缸行程190mm），取出接收架下部170mm支墩，將油缸行程縮回至0，盾構機和16、托架也同時下降，當油缸行程所致20mm時，托架底部鋼板恰好與地面鋼板面接觸，將油缸繼續縮回至0，此時盾構機與托架與地面充分接觸，油缸可以取下來，如圖4.11和4.12所示。圖4.11 油缸將盾構機頂起50mm示意圖圖4.12 取出墊塊后盾構機示意圖盾構機井內調頭施工（1）盾構機接收后，停在盾尾距離內襯墻1m的位置，停機位置見圖4.13第一步圖4.13 盾構機接收停機位置示意圖（2）用2個100噸液壓油缸將盾構機南移9.68m，使盾構機整體達到盾構調頭指定位置，見圖4.14；第三步 圖4.14 盾構達到調頭指定位置示意圖（3）盾構機繞軸a順時針旋轉90度，位置見圖4.15。第三步 圖4.15 第17、二步盾構機繞軸a順時針旋轉90度位置示意圖（4）盾構機繞軸a順時針再旋轉90度，累積旋轉180度，完成盾構調頭，位置如圖4.16所示；第四步圖4.16 第三步盾構機繞軸a順時針旋轉180度位置示意圖（5）將盾構機向南平移1.32m，向西平移0.25m，即移至始發位置，軸線與隧道中心重合，刀盤距離洞門鋼環750mm，如圖4.17所示。第五步圖4.17盾構機移至始發位置示意圖（6）將盾構機用千斤頂頂起，油缸行程至240mm，將17個170mm高墊塊平行放到托架下部鋼板與底板的鋼板中間，保證盾構始發軸線位置，如圖4.18所示。圖4.18盾構機頂起250mm示意圖然后將油缸縮回，將盾構機和托架一起落在18、墊塊上，然后油缸縮到零，取調油缸，并且割除油缸支座，并進行打磨處理，同時對始發托架進行加固處理，如圖4.19所示。圖4.19 盾構機到達始發位置示意圖第五章 后配套調頭方法5.1 后配套調頭方法及驗算后配套調頭方法盾構后配套臺車及橋架在封閉的火車站站內調頭較困難，因此本方案將渣車底盤進行改裝，用3道H150型鋼平行固定在渣車底盤上，形成一個平臺，并且對平臺進行加固，用改裝后的渣車在電瓶車牽引下，將火車站站南北端頭盾構后配套臺車分別依次拉到XX站北端頭和XX村站南端頭，然后用汽車吊將后配套依次進行吊出，然后從地面轉運至XX村站南端頭和XX站北端頭，按照安裝順序依次將各節臺車吊裝下井，轉運至火車站19、，完成盾構機及臺車組裝。如圖5.1渣車改裝示意圖。H150型鋼構成平面圖5.1渣車改裝示意圖受力驗算渣車底盤用三道H150型鋼構成一個平面，臺車重量取最重的1#臺車45噸，取一側懸挑的型鋼為研究對象，則每端型鋼承受重量為22.5/6=3.75t，H150型鋼承受的最大正彎矩：max=M/Wz=（37500N*61.5cm）/（231.35cm3*100）=99.68mpa=215 mpa，滿足強度要求；=37500N/（150*6）=41.66 mpa=125 mpa，滿足切應力要求；5.2 后配套調頭施工拆除管線后配套運輸前拆除臺車間管路和線路及連接螺栓、銷子等，但是1號臺車與雙梁連接不用拆20、除，并將雙梁的前方用焊有特殊架子的管片車支撐，從而保持雙梁的穩定性。拆除管路的同時進行道岔鋪設。后配套的配重為了確保臺車在運輸過程中由于偏心而產生傾覆，運輸臺車前，對臺車左右兩側進行配重，詳見表5-1。表5-1后配套臺車配重情況后配套名稱尺寸（長*寬*高）總重重量分布情況（視掘進方向）配重情況橋架12.275*4.3*3.516T左8T，右8T不用配重1#臺車10.4*4.723*3.539.00左21T，右18T右側配重3T2#臺車12.409*4.723*3.545.00左15T，右30T左側配重15T3#臺車12.409*4.723*3.530.00左16T，右14T右側配重2T4#臺車21、10.684*4.723*3.520.00左9T，右11T右側配重2T5#臺車12.031*4.723*3.520.00左10T，右10T（不含電纜重量）根據電纜長度確定臺車運輸順序 用電瓶車牽引帶特制平臺的渣車將5號臺車、4號臺車、3號臺車、2號臺車、1號臺車依次托至XX站北端頭，并用吊車轉移至地面，為了保持雙梁的穩定性，將1號臺車與雙梁最后倒運。 將所有臺車依次轉運至XX村站南端頭，按照順序依次將1、2、3、4、5號臺車吊裝下井。用電瓶車牽引帶特制平臺的渣車將1、2、3、4、5號臺車依次托至火車站。 依次完成各節臺車組裝及盾構機組裝。第六章 質量保證措施盾構調頭應該滿足的功能要求包括安全性22、適用性。凡是在施工過程中對這些結構可靠性能有不良影響的工序，都是質量控制的重點。6.1 盾構接收保證措施盾構接收是盾構法施工很重要的一個環境，除去外因的影響，施工組織、現場控制等等各個環節都不能出錯，一旦有隱患，將會造成災難性的后果。所以盾構接收非常重要。1）確保姿態準確：盾構貫通前200m時，必須進行12次貫通測量，將接收端車站拉通進行一次聯系測量，以準確定位盾構機的位置和洞門的位置關系。2） 盾構接收段，由于姿態可能不好，容易出現盾尾漏漿現象，當尾刷里進漿液時，在加大油脂注入量的同時，盾尾間隙一定要調整均勻。否則進入尾刷的漿液一旦凝固之后，就取不出來，這樣以來，易損傷盾尾，損傷盾尾后更易23、造成漏漿，漏漿后又造成尾刷破損，形成惡性循環。3）二次注漿封環，盡早啟動二次注漿，形成封水的環箍，嚴防盾構機后部來水，降低施工風險。6.2 盾構主機調頭保證措施盾構主機調頭時，主要是兩個方面，一個是平移，一個是旋轉。 盾構平移盾構機在平移前，一定要將主機和托架焊接牢固。提前將盾構機平移軌道上的雜物清理干凈，并涂抹黃油。千斤頂在推進過程中，嚴格控制推進速度，及時進行糾偏，防止托架側移。為千斤頂提供反力的構件必須加固牢靠，防止出現意外。千斤頂行程不夠時，可通過增加墊塊來延長，盡量減少千斤頂的移動次數。 盾構旋轉測量組提前標明需轉向的點位，現場實施過程中，派專人進行跟蹤、指導。在托架旋轉中心的角上用24、一千斤頂作為支點，用另外千斤頂在托架最佳頂推位置附近頂推托架，形成旋轉力偶，使托架以固定轉軸為旋轉中心按預定旋轉軌跡旋轉。轉動角度不宜過大，過程中及時調整托架與軌道的位置關系，防止托架從軌道滑落。待調頭完成后，將盾構機主體推進至始發位置，并進行初步定位。6.3 臺車調頭保證措施后配套臺車調頭，主要是軌道鋪設和臺車吊運轉移。1、盡早清理隧道底板的雜物，提前開始進行鋪軌。2、起吊臺車過程中，注意保護管線。3、吊運轉移過程一定要平穩，吊車配合時一定要有專人進行指揮。6.4 調頭斷面基面及鋼板平整度1）精確復測調頭斷面和K型斷面回填平整度。2）要保證砂漿強度和表面平整度。3）板之間焊接牢固焊縫打磨平整25、，四周固定牢靠，避免盾構機調頭時鋼板發生移動。6.5 基面鋼板鋪設時機調頭位置基面鋪設鋼板的時間需把握：需在貫通前準備階段就鋪設好鋼板，但在貫通時需對鋼板平面進行保護，以防貫通瞬間泥沙及水在巨大壓力情況下擁入鋼板底部，避免鋼板鋪設工作返工。6.6 反力點和調頭工具的準備細化調頭準備工作，將調頭需要的結構件和工具提前準備，并就千斤頂的反力點做出設計。保證調頭工作開始后順利快速進行。托架比較笨重,在準確放置托架前,先在托架底部鋼板上涂抹黃油,確保潤滑效果,后期在鋼板上涂抹黃油,因為托架鋼板與基面鋼板接觸緊密,基面鋼板上的黃油進不了托架內部,達不到理想的潤滑效果。6.7 調頭期間設備的檢修、保養1、26、利用調頭期間對盾構機的刀盤、刀具、盾尾密封刷、泡沫系統和膨潤土系統進行全面檢查。2、對刀盤面加焊耐磨層，和對刀盤磨損處進行修復。 3、利用車站，盾構機在洞外進行換刀。4、利用盾構調頭期間，對電瓶車和其他運輸車輛進行保養維修。5、調頭期間對龍門吊進行一次全面檢修和保養，對常出故障進行改進。第七章 安全保證措施7.1 技術安全措施盾構接收 提前做好盾構接收的各項準備工作。 隧道內和接收井內儲備足夠的應急物資和相應的小型機具。 現場設專職安全員加強巡視。盾構主體及臺車調頭 加強托架剛度，特別加強托架受力點處（千斤頂頂推處）的剛度，托架底部加焊鋼板，加大托架受力面積，保證托架底部平整度，杜絕托架在調頭27、過程中發生變形或其他意外情況。 盾構調頭時加強現場指揮，控制千斤頂油缸速度，并設專人觀測盾構機姿態和托架變形情況，一旦出現異樣馬上停止并查明原因后才能繼續施工。 各種滑輪、鋼絲繩、倒鏈使用前先進行安全檢查，合格后方能使用。 加強對臺車調頭的鋼架或起重設備的檢查。 按操作規程要求對盾構機的各個系統進行檢查，嚴禁違章檢驗、違章操作。 加強盾構機及臺車拆卸安裝時的消防工作。杜絕因電焊、氧氣焊、電氣等原因引起的火災。 臺車起吊時設專人指揮，防止意外發生。 現場各項工作嚴格按照相應的技術交底和安全交底進行，不得違章作業。安全措施 組建作業班承擔盾構機調頭工作，指定生產副經理負責組織，協調盾構機組裝工作。28、 地面鋼板涂油，太滑，調頭操作人員注意行走安全。 盾構通過時，派專人負責檢查盾構通過范圍內是否有雜物，影響盾構調頭。 臺車調頭過程中，每班作業前按起重作業安全操作規程及盾構機制造商的組裝技術要求進行班前交底，完全按有關規定執行。7.2 臺車運輸過程中安全措施1、臺車運輸過程中控制不好可能造成傾覆現象，將采取以下措施保證臺車運輸過程的安全：1） 渣車底盤改造時加強焊接質量控制，確保支架的安全；2） 臺車與改造后的渣車牢固，并用倒鏈拉緊；3） 運輸過程中嚴格電瓶車速度，限速5km/h，400m小半徑曲線上運輸速度限速3km/h;4） 臺車運輸時，不少于4個人跟在臺車后面，并準備好兩個5t倒鏈和2個機械千斤頂，發現問題立即停車及時處理。2、若發生側翻采取以下應急措施：1）電瓶車立即停止運行。2）用倒鏈和千斤頂將臺車進行調整至平衡為止。3）對改造的渣車進行加固處理，確保不再發生側翻