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1、封閉式車站盾構調頭始發施工工法1 前言目前，國內修建地鐵的城市日益增多，盾構法在城市地鐵隧道施工中的應用也日益廣泛，盾構施工對周邊環境的影響越來越受到重視。因此在城市中心區主干道路正上方預留吊裝口進行盾構調頭、始發的施工方式已不能滿足要求。為避免干擾城市交通、減少對周邊環境的影響，在xx地鐵xxx站-xx站區間工程的xx站（蓋挖車站）采用了站內調頭、始發的施工方式，成功摸索出了封閉式車站盾構調頭始發施工工法。經國內檢索和相關專家鑒定，該工法技術已達到國內領先水平。2 特點2.0.1 與常規的盾構調頭始發施工工法相比，本工法整個施工過程提前通過AutoCAD軟件精確模擬，清晰直觀。2.0.2與常2、規的地面設置吊裝口的盾構調頭始發施工工法相比，能夠避免原本位于城市繁華地段主干道路上的盾構施工對交通的干擾。2.0.3與常規的利用液壓泵站的盾構調頭始發施工工法相比，采用了卷揚機為動力的鋼絲繩旋轉后配套車架技術，縮短了施工工期，降低了施工成本。2.0.4采用了H型道岔進行封閉式車站盾構調頭施工的進料、出渣運輸，效率高。3 適用范圍適用于在封閉式車站（即蓋挖法、暗挖法等車站）進行盾構調頭、始發施工的城市地鐵隧道施工。4 工藝原理盾構機主機步入基座后，拆除主機與后配套車架及后配套車架間的管線路，利用液壓泵站為動力，通過測量實時定位，分兩步將主機沿模擬路線在鋪設的鋼板上反復旋轉、平移至盾構始發位置。3、后配套車架在主機完成第一步調頭后，利用電瓶車逐節順次移至車站內，然后逐節逆次移至移位托架上，再利用卷揚機為動力帶動鋼絲繩，沿模擬路線在鋪設的鋼板上反復旋轉、平移至主機始發軌道處，對接移位托架上與車站內的后配套車架軌道，用電瓶車將后配套車架移至車站內盾構始發位置。待后配套車架及主機調頭完成后，安裝反力架，連接盾構機管線，調試盾構機，同時鑿除洞門圍護樁，安裝洞門止水裝置，開始始發。5 工藝流程及操作要點5.1工藝流程施工過程模擬鋼板鋪設盾構機接收主機封閉式車站第一步調頭主機封閉式車站第二步調頭后配套車架封閉式車站調頭反力架安裝盾構機部件連接調試洞門圍護樁鑿除及止水裝置安裝盾構機始發5.2操作要點54、.2.1 施工過程模擬在盾構施工開始前，根據施工圖設計和盾構機尺寸，將車站、盾構機、基座、軌道、固定托架、移動托架、反力架、鋼板等按相應的比列在AutoCAD軟件中繪制成形，模擬封閉式車站盾構的調頭、始發過程，并對整個模擬過程的可行性深入研究分析，確定方便、快捷且經濟的最佳施工路線。5.2.2 鋼板鋪設1 根據車站盾構端的平面凈空尺寸和盾構施工路線，設計鋼板鋪設范圍。2 在車站盾構端底板上鋪設一層約10mm厚的粗砂找平層。3 利用卷揚機將鋼板吊至井下，并移至鋪設位置。4 將相鄰鋼板進行間斷焊接，并用角磨機打磨平整。5.2.3 盾構機接收1 盾構機推至車站圍護樁后，鑿除圍護樁，并將鑿除的圍護樁及5、殘渣等清理至洞口之外。2 盾構基座利用卷揚機分體吊至車站盾構端的底板上用高強螺栓連接成整體，并在基座底部兩側對稱焊接兩道寬400mm、厚20mm的鋼板。3 盾構機推出車站端墻外1.0m后，根據主機姿態，通過測量放線在車站盾構端底板上定出盾構基座邊線和軸線的具體位置。4 在車站盾構端頭底板上的鋼板與基座底部的鋼板間涂滿黃油，利用卷揚機將基座移至車站盾構端頭底板上預先測量位置。5 將盾構基座四周及導軌采用H型鋼、鋼板等焊接固定。6 根據主機和基座尺寸，通過測量放線定出其在基座上的具體位置。7 盾構機步入基座同時，用槽鋼拉緊聯系條拉緊洞口10環管片，用鋼板封堵住管片與洞口鋼環間的間隙，并對管片背后進6、行足量注漿。5.2.4主機封閉式車站調頭（見圖5.2.4）1 拆除主機與后配套車架及后配套車架間的管線路等。2 根據AutoCAD軟件模擬確定的最佳施工路線，通過測量放線定出主機井下旋轉、平移路線的關鍵控制點。3 以焊接在車站盾構井底板鋼板上的H型鋼提供反力，利用液壓泵站為動力，沿模擬路線旋轉、平移至車站端墻位置，完成盾構機主機第一步調頭。盾構主機接收架就位盾構主機右線接收并平移盾構主機右線90旋轉盾構主機平移至左線盾構主機平移至旋轉中心盾構主機旋轉90并平移就位4 待后配套車架調頭完成后，再沿模擬路線旋轉、平移至盾構始發位置，完成盾構機主機調頭。圖5.2.4 盾構主機調頭示意圖5.2.5 后7、配套車架封閉式車站調頭1 根據盾構機后配套車架長度、寬度和線路中線在車站標準段內的位置，鋪設后配套車架行駛軌道。2 利用卷揚機將H型鋼制作的固定托架和移位托架分別移至車站盾構端頭內靠近洞口和靠近車站標準段位置，對接固定托架、移位托架及車站標準段的后配套車架軌道。3 利用電瓶車將后配套車架順次移至車站標準段內，如圖5.2.5-1。4 拆解固定托架與移動托架間的軌道連接。5 利用卷揚機將最后一節后配套車架移至移動托架上，用手拉葫蘆將后配套車架和移動托架拉緊、固定。圖5.2.5-1 后配套車架順次移至車站標準段內移位托架卷揚機移位托架上鋼絲繩固定點鋼絲繩旋轉方向6 利用卷揚機為動力，沿模擬路線旋轉、8、平移至盾構機主機始發位置，對接移動托架與車站標準段的后配套車架軌道，如圖5.2.5-2、圖5.2.5-3。圖5.2.5-2后配套車架調頭卷揚機鋼絲繩布置方式 圖5.2.5-3后配套車架移至盾構機主機始發位置圖5.2.5-4 后配套車架逆次移至車站標準段內7 用電瓶車將后配套車架沿行駛軌道移至車站標準段內始發位置，如圖5.2.5-4。8 依照上述方式，按由后向前的順序，將后配套車架逐節移至始發位置，如圖5.2.5-4。9 在后配套車架下井后，對于左右兩側重量不均衡的后配套車架，在重量輕的一側加設配重，保持后配套車架平衡。5.2.6 反力架安裝1設計的反力架，需根據車站內提供反力的結構等相關條件情9、況，并依據盾構的最大推力要求進行加工制作，滿足盾構施工的需要。2 在盾構機調頭完成后，通過測量放線定出反力架立柱的具體位置。3 利用卷揚機、千斤頂和導鏈依次安裝反力架右立柱、下橫梁、上橫梁、左立柱、水平撐、斜撐等部件，并通過法蘭用高強螺栓連接成整體。4 將反力架立柱、水平撐和斜撐與預先埋設在車站底板、側墻和中板預留口側面的鋼板焊接、固定。5.2.7 盾構機部件連接、調試1 反力架安裝完成后，連接盾構機主機與后配套車架及后配套車架間的機械部件、液壓管線、電氣線路和輸送泥漿、漿液、清水、污水的管路等。2 接通電源，確認各個部分電壓符合要求。3 調試并確認盾構機各種管路、閥門、線路及其連接處于良好狀10、態。4 確認液壓油箱的油位和各個變速箱的油位處于正常狀態。5 調試并確認機內各液壓泵、電動機等運轉處于正常狀態。6 調試并確認活塞泵、潤滑油管路和千斤頂內的空氣已排除干凈。7 調試并確認機內各種緊急按鈕和各個漏電保護開關有效。8 對千斤頂進行全位伸出、回縮，確認計測千斤頂的速度和伸縮長度。9 調試并確認管片拼裝機的控制系統操作、旋轉馬達運轉和伸縮、提升、支撐千斤頂動作處于正常狀態。10 調試并確認螺旋輸送機液壓馬達靈活可靠。11 確認排土門蓄能、蓄壓處于正常狀態，開啟、關閉運行可靠。12 調試并確認刀盤正、反方向旋轉處于正常狀態。13 調試并確認皮帶機轉向和各個滾輪的轉動靈活可靠。14 盾構機11、整機聯動調試，確認各部位運轉正常。5.2.8 洞門圍護樁鑿除及止水裝置安裝1 在洞門圍護樁鑿除前，確認土體加固效果滿足設計要求、地下水位降至車站底板以下。2 在洞門前搭設三層腳手架，每層層高為1.5m，腳手架上鋪設60cm寬的木板。3 洞門圍護樁鑿除采用人工高壓風鎬，按照由上到下、從左到右的施工順序進行。 4 鑿除洞門圍護樁身表面的噴射混凝土。5 鑿除洞門圍護樁上下兩端臨空面半圈混凝土，直到露出鋼筋，并切除鋼筋。接著鑿除圍護樁上下兩端臨空面剩余部分混凝土，保留后半圓鋼筋。6 采用10mm10mm的木方布滿整個刀盤，用鐵絲固定，避免圍護樁吊裝過程中損壞刀盤及刀具。7 洞門止水裝置安裝1) 確認簾12、布橡膠板和螺栓孔處于完好狀態。2) 對簾布橡膠板、圓環板和扇形板上所開螺孔位置、尺寸進行復核，確保其與洞口鋼環上預留螺孔位置一致，清理螺孔內螺紋并涂上黃油。3) 將不帶螺帽的全絲螺栓旋入預先埋設在洞口鋼環周邊的螺母內。4) 安裝簾布橡膠板及圓環板，并用薄螺母固定在車站端墻上。5) 將扇形板套在裝有薄螺母等的螺栓上，再用螺母固定。8 待盾構機調試完畢后，切割圍護樁鑿除部位后半圈剩余鋼筋，用卷揚機吊出。9 確認洞門范圍內無殘留圍護樁樁頭和鋼筋頭。10 拆除腳手架，清理出鋼筋、混凝土、殘土等異物。5.2.9 盾構機始發1 負環管片采用通縫拼裝，封頂塊拼在12點位置，便于始發完畢之后拆卸。拼裝第一環負13、環管片，成環之后將其推至反力架，為后續推進提供反力，繼續后續負環管片，實時啟動油脂泵將三道盾尾密封刷之間的間隙填滿。2 盾構機主機沿基座上的導軌進入洞口鋼環。3通過加泥注入口向前方加注適量泥漿，待土倉內泥土壓力與刀盤前方水土壓力平衡之后，啟動螺旋輸送機和皮帶機，盾構機開始掘進。5 在盾構機開始掘進后，根據洞門止水裝置的使用效果，及時采取有效措施進行改進。6 針對封閉式車站盾構調頭施工方式，在車站內設置H型道岔，用于盾構施工的進料、出渣運輸。7 在盾構掘進施工中，根據盾構掘進土層的情況利用膨潤土等改良土體。8 在盾構機主機全部進入洞門止水裝置后，開始同步注漿，注漿采用注漿量與注漿壓力雙控的原則。14、6 材料與設備6.1材料6.1.1鋼板：采用20mm和10mm厚的普通鋼板。6.1.2潤滑油：采用普通黃油。6.1.3焊接材料：采用THJ422普通焊條、TY-YJ502(Q)藥芯焊絲、TY-YD55藥芯焊絲和JT-D707堆焊焊條。6.1.4軌道及配件：采用24kg軌道，配備24kg軌道壓板及配套螺栓、24kg軌道夾板及配套螺栓和軌距保持器。6.1.5型鋼：采用160槽鋼、100槽鋼、200mm200mm的H型鋼、100mm100mm的H型鋼。6.2設備 主要機械設備見表6.2。表6.2 主要機械設備表序號名稱規格型號數量（每工作面）用途1電瓶車JXK254輛井下漿液、管片、渣土運輸2充電器15、KCA-100A/300V4臺電瓶車電瓶充電3液壓泵站100噸1臺盾構機主機井下旋轉、平移4全站儀瑞士徠卡TCRA1202 1001套隧道及線路測量5電子水準儀瑞士徠卡 DNA031套地表監測6電焊機NBC5001臺二氧化碳保護焊，維修盾構機刀盤7電焊機BX15004臺焊接鋼板、反力架、基座、托架等8千斤頂YCQ404臺盾構機拆解、調頭、組裝9千斤頂YCQ104臺盾構機拆解、調頭、組裝10倒鏈10t6臺盾構機拆解、調頭、組裝11倒鏈5t4臺盾構機拆解、調頭、組裝12角磨機GWS 8-100 2臺打磨鋼板及盾殼7 質量控制7.0.1 建立健全質量管理制度和質量保證體系，并認真貫徹執行。7.0.216、 詳細調查施工中可能存在的質量隱患，有針對性地制定切實可行的防護措施。7.0.3 對進場的物資、設備等嚴格進行質量檢驗與評定，禁止使用不合格品。7.0.4 對不同時間、不同工序、不同地點、不同作業人員，進行有針對性地技術交底。7.0.5 設置專職質檢員和現場責任工程師，實時監督操作人員嚴格執行操作規范和技術交底，確保施工質量。7.0.6 吊裝轉體時，認真檢查吊點及焊口情況，防止墜落傷及人員和損壞設備。7.0.7 頂推前千斤頂必須進行校驗，合格后方可操作施工。8 安全措施8.1一般性安全措施8.1.1 建立健全施工現場安全管理規章制度、安全監控網絡和安全保證體系，并認真貫徹執行。8.1.2 詳細17、調查施工中可能存在的安全隱患，有針對性地制定切實有效的防護措施。8.1.3 嚴格控制進場物資、設備等的質量，并對物資、設備等及時報廢，杜絕安全隱患的存在。8.1.4 針對現場施工所用機械設備，制作安全操作規程，并實時進行維護、保養，確保其處于良好的工作狀態。8.1.5 對臨邊及洞口邊緣和安全用電設置牢固可靠的防護措施。8.1.6 施工現場配備足夠的消防器材和消防設備，作到經常檢查，發現隱患及時上報處理。8.1.7 在夜間或地下施工前，設置充足的照明。8.1.8 易燃易爆物品如氧氣、乙炔等應存放到工地指定放地點，由專人管理，有消防防火措施，配備消防器材，有警告標志。易燃易爆物品操作之后，要檢查現18、場，消除隱患。8.1.9 施工現場的安全防護措施符合國家及地方相關規定。8.1.10 對新進場作業人員進行三級安全教育。8.1.11 對不同時間、不同工序、不同地點、不同作業人員，進行有針對性地安全技術交底。8.1.12 設置專職安全員和現場責任工程師，實時監督操作人員嚴格執行操作規范和安全技術交底，嚴禁違章指揮或違章操作。8.1.13 進入施工現場的作業人員必須戴安全帽，扣好帽帶，嚴禁酒后作業。8.1.14 施工現場不準吸煙，必要時，應設有防火措施的吸煙室。8.1.15 特種作業人員必須經過相關安全技術培訓合格后，持證上崗。8.2針對性安全措施8.2.1盾構基座、移動托架及固定托架應提前進行19、受力計算，托架及托架焊接焊縫應飽滿，確保滿足受力要求。8.2.2后配套車架吊至移動托架上后，必須用手拉葫蘆將后配套車架和移動托架拉緊、固定，并對于左右兩側重量不均衡的后配套車架，在重量輕的一側加設配重，保持后配套車架平衡，避免傾覆。8.2.3根據需要移動的后配套車架和移動托架的最大總重量及其與鋼板間的摩擦系數，選用滿足要求的卷揚機。8.2.4卷揚機應通過相應報驗手續，并獲得準用許可，在每次使用前必須檢查鋼絲繩等部件，合格后方可使用。8.2.5利用卷揚機旋轉后配套車架時，當需要移動的距離較大時，按下啟動按鈕連續移動，一旦接近目標位置，立即停止移動；然后采用點動的方式（即循環按下啟動按鈕和停止按鈕20、）移動后配套車架，根據距離目標位置的遠近，控制按下啟動按鈕與停止按鈕間的時間間隔，距離目標位置越近，時間間隔越小。8.2.6卷揚機鋼絲繩環繞移動托架時，在移動托架上鋼絲繩需纏繞位置焊接固定的定滑輪，避免損傷鋼絲繩，并在施工中，隨時檢查鋼絲繩的質量，一旦發現斷絲超過一定數量，立即更換。8.2.7電瓶車應通過相應報驗手續，并獲得準用許可，在行駛前應確保剎車的有效性，并間隔性鳴笛，同時在軌道兩邊做好警示標志，嚴禁無關人員長時間逗留在軌道內，若確有需要長時間占用軌道，需提前通知電瓶車司機，令其暫停行駛，避免產生交通事故。8.2.8底板上鋪設的鋼板間及液壓泵站的頂鐵與鋼板間焊接部位的焊縫應飽滿，避免崩裂21、傷人。9 環保措施9.0.1 建立健全施工現場環保管理規章制度，并認真貫徹執行。9.0.2 詳細調查施工中可能存在的影響環境的因素，有針對性地制定切實可行的保護措施。9.0.3 施工現場實行封閉式施工，除留必要的人員、車輛進出口通道外，現場四周設置連續、整齊、牢固、美觀、潔凈的圍擋，并及時清洗。9.0.4 施工前對場地平整硬化，并及時清掃，將垃圾送往指定地點。9.0.5對主要噪聲源如吊車等采用有效的吸音、隔音材料施作封閉隔聲屏，同時，夜間施工嚴禁大聲喧嘩，裝卸物料及碼放時輕拿輕放，最大限度地減少噪聲擾民。9.0.6在夜間施工時，夜施光源如汽車燈光及施工照明燈不直接對居民房，采取有效措施避免直接22、照射。9.0.7現場存放油料的庫房，必須進行防滲漏處理。儲存和使用都要采取措施，防止跑、冒、滴、漏，而污染水體。調頭施工滑動后的鋼板黃油用干砂或鋸末清理干凈。拆卸油管氣管時，應及時用封套套好，防止進雜物或損壞。10 效益分析10.0.1 在工程施工過程中，結合盾構施工要求，采用了卷揚機為動力的后配套車架平移技術，完善了盾構封閉車站調頭施工技術，縮短了后配套車架平移施工工期，降低了施工成本，取得了良好的經濟效益。10.0.2避免了城市繁華地段主干道路交通的干擾，保證了城市道路的正常通行，取得了很好的社會效益和環境效益。11 應用實例11.1xx地鐵xxx站-xx站盾構區間xx站調頭施工11.1.23、1工程概況xx地鐵xxx站-xx站盾構區間，左線全長1018m，右線全長1029m，xxx站和xx站均為蓋挖法車站。區間盾構從xxx站2號風道下井始發掘進區間右線，沿中華路、十一緯路到達xx站；然后在xx站內調頭后掘進區間左線，再沿十一緯路至馬路灣，下穿xx鋁鎂設計研究院后沿中華路到達xxx站吊出。11.1.2工程應用結合xx地鐵xxx站-xx站區間盾構在xx站調頭施工的實際情況，通過AutoCAD軟件模擬，確定了最佳的調頭施工路線，獨創了利用卷揚機為動力的后配套車架平移技術，既加快了工程進度（工期節約80%），又取得了良好的經濟效益（成本節約60%）和社會效益（避免了對交通的干擾），取得了封24、閉式車站盾構調頭施工（即本工法）經驗，體現出本工法在盾構調頭施工中的成功應用。11.2xx地鐵xx廣場站-xxx街站盾構區間xx廣場站調頭施工11.2.1工程概況xx地鐵xx廣場站-xxx街站盾構區間，左線全長847.404m，右線全長875.399m，xx廣場站為蓋挖法車站。區間盾構從xxx街站下井始發掘進區間左線，沿xxx街、建設東路到達xx廣場站；然后在xx廣場站內調頭后掘進區間右線，再沿建設東路至馬路灣，xxx街到達xxx街站吊出。11.2.2工程應用結合xx地鐵xx廣場站-xxx街站區間盾構在xx廣場站調頭施工的實際情況，采用了封閉式車站盾構調頭始發施工工法，利用了卷揚機為動力的后配套車架平移技術，加快了后配套車架平移的工程進度，積累了封閉式車站盾構調頭施工（即本工法）經驗，再次體現出本工法在盾構調頭施工中的成功應用。11.3xx地鐵xx站-xxxx站-xx公園站盾構區間xx站調頭施工11.3.1工程概況xx地鐵xx站-xxxx站-xx公園站區間盾構區間，左線全長1695.503m，右線全長1722m，xx站為蓋挖法車站。區間盾構從xx公園站下井始發掘進區間右線，沿泰山路、黃河北大街經xxxx站到達xx站，在xx站進行了調頭施工。