(最新)盾构组装及碴土运输方案.pdf
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1、广州市轨道交通二、八号线延长线工程【施工 14 标】土建工程盾构组装及碴土运输方案编制:复核:审批:中铁隧道集团有限公司广州地铁二、八线延长线工程14标项目经理部二一三年九月七日目录一、工程概况.错误!未定义书签。二、编制依据.错误!未定义书签。三、施工总体思路及难度分析.错误!未定义书签。总体思路.错误!未定义书签。难点分析.错误!未定义书签。四、左线隧道碴土运输方法及技术措施.错误!未定义书签。轨道线路平面布置.错误!未定义书签。轨道线路垂直布置.错误!未定义书签。道岔选择.错误!未定义书签。放坡轨枕选择.错误!未定义书签。焊接工艺要求.错误!未定义书签。运输系统组成.错误!未定义书签。轨
2、道运输系统循环过程.错误!未定义书签。运输系统参数.错误!未定义书签。运输能力确定.错误!未定义书签。五、右线隧道碴土运输方法及技术措施.错误!未定义书签。六、左线盾构组装方案.错误!未定义书签。整体施工顺序.错误!未定义书签。盾构机组装所需料具配置.错误!未定义书签。盾构组装及平移工艺.错误!未定义书签。顶升油缸支撑点的确定。.错误!未定义书签。盾构平移摩擦力计算.错误!未定义书签。滚珠选用.错误!未定义书签。吊机选择.错误!未定义书签。钢丝绳选用.错误!未定义书签。卸扣选用.错误!未定义书签。吊耳焊接.错误!未定义书签。吊耳探伤.错误!未定义书签。盾构机分体始发.错误!未定义书签。七、右线
3、盾构组装.错误!未定义书签。八、施工安全措施.错误!未定义书签。安全质量保证体系.错误!未定义书签。机械伤害应急预案.错误!未定义书签。触电伤害应急预案.错误!未定义书签。九、劳力安排和工作时间安排.错误!未定义书签。十、吊装说明.错误!未定义书签。一、工程概况11 概述广州地铁轨道交通八号线同福西站文化公园站区间隧道工程左线起止里程为:ZDK13+ZD14+,左线隧道全长,右线起止里程为:YDK13+YD14+,右线隧道全长。区间采用盾构法施工,文化公园站前分别有左线(15m)右线(22m)矿山法隧道,盾构始发时盾构机在矿山法隧道内出洞。文化公园站为广州市轨道交通六号线与八号线换乘站,位于广
4、州市文化公园西部,车站结构大部分坐落于广州市文化公园地下,场地离珠江较近,仅约 180M。八号线部分为四层结构,采用明暗挖结合法施工,提供盾构始发条件。盾构从文化公园始发,到达同福西站吊出后运输至文化公园站,再次始发掘进另一条隧道,到达同福西站后吊出,完成本区间的施工。因文化公园站始发条件限制,仅在车站右线留有一个盾构始发井,左线始发时盾构机需从右线的盾构始发井吊装后平移至左线进行始发,站后折返线竖井作为盾构出土孔,由于折返线竖井施工严重滞后,盾构始发时不具备出土条件,因此同福西站文化公园站区间隧道盾构施工的所有设备、材料、碴土只能通过车站仅有的一个盾构始发井预留孔吊运,增加了施工难度和成本。
5、本区间所使用的设备是中国中铁装备制造有限公司生产的6280mm 盾构。设备装机重量约 500 吨,装机功率约 1800KW,总长 80M,因盾体和刀盘的体积大、重量重、价值高,施工风险较大,特别是盾构机长度对盾构始发井和出土口有严格要求。盾构始发场地布置图1-1(具体见附图一)图 1-1 盾构始发场地布置图文化公园站地板平面图(具体见附图二)图 1-2 文化公园站地板平面图工程主要设备(部件、材料)规格尺寸及重量工程主要设备规格数量表序号部件名称单件重量(吨)尺寸(长宽高)mm数量备注1刀盘约 596280X154512前盾约 1026250X206513中盾约 956240X279514尾盾
6、约 306230X380315螺旋输送机约 2511718X110016管片安装机约 205625X5048 X400017人仓约 7182 号拖车约 389915 X4571 X339019其他拖车约 259915 X4571 X3390510电机车458209155024002轨距 900mm11碴土箱116260150025005轨距 900mm12砂浆车5730150022602轨距 900mm13管片车3400 15005502轨距 900mm二、编制依据文化站结构施工图同福西站文化公园站区间图 SH/T3513-2003 大型设备吊装工程施工工艺标准 GB 6067 2010起重机
7、械安全规程 LD48 93起重机械吊具和索具安全规程DEMAG AC1300 汽车起重机吊装性能表 GB 11345-89 钢焊缝手工超声波探伤和探伤结果分级法 YB/T 5225-93 粗直径钢丝绳三、施工总体思路及难度分析总体思路同福西路站文化公园站区间盾构施工,仅在文化公园站端头井右线区间上方上方留有盾构吊装口,除此之外无任何孔洞可以吊装设备和材料。根据现场情况有三种方案可考虑盾构始发顺序及方案对比表序号施工顺序始发形式洞内盾构机长度需要矿山法开挖长度原设计矿山法开挖长度新增里程其他要求方案一先掘右进线分体始发3133后掘进左线分体始发3133方案二先掘进左线分体始发3133后掘进右线整
8、体始发00需要在文化公园站用吊车出土 45 环,约 3134方。方案三先掘进右线整体始发8082矿山法需要在房屋底下施工,施工风险大。后掘进左线整体始发8082矿山法需要在房屋底下施工,施工风险大。(1)先分体始发掘进右线,后分体始发掘进左线。采用分体始发,将盾构主机、设备桥、第一节拖车从右线下井组装,步进和空推到掌子面,二、三、四、五、六号拖车停放在地面,通过延长管线连接地面拖车和井下盾构主机管路。待掘进到100米(矿山法加盾构隧道)时拆除延长管线,将地面的盾构台车下井,进行第二次盾构组装。右线隧道贯通后,将盾构机转运至文化公园站,采用分体始发,将盾构主机、设备桥、第一节拖车从右线下井组装,
9、然后平移至左线,步进、空推到掌子面,二、三、四、五、六号拖车停放在地面,通过延长管线连接地面拖车和井下盾构主机管路。待掘进到100米(矿山法加盾构隧道)时拆除延长管线,将地面的盾构台车下井,平移、步进、空推进行第二次盾构组装(2)先分体始发掘进左线,后整体始发进掘右线。左线分体始发方式和第一方案相同,左线贯通后盾构调转至文化公园站掘进右线隧道,右线隧道盾构整体始发,在同福西站租用吊车出土,盾构最后一节台车离开吊装口位置时,改用文化公园站吊装口出土。(3)先整体始发掘进右线,后整体始发掘进左线。左线和右线隧道矿山法施工各开挖 82 米(包含原设计开挖里程)。综上分析以上三种方案,方案三由于矿山法
10、开挖82 米,需要在房屋底下施工,施工风险较大,方案二需要在同福西站出土3134 方左右,协调场地不可控,所以优先考虑方案一。难点分析无论采取何种方案,左线隧道编组列车都必须经过车站行驶到右线吊装口位置,车站采用暗挖和明挖法施工,结构复杂,场地狭窄,立柱密集,并且要经过上翻梁,轨道铺设难度大。由于盾构始发井和围挡距离较近,吊车不能停在始发井端头吊装,并且始发井周围活塞风井,安全通道等孔洞,盾构吊装作业场地有限,吊车进出场及作业具有局限性,施工场地狭窄,容易发生机械伤害的事故,吊车作业前应对现场进行清理,保证吊车进出场道路及作业地点地面平整无障碍。由于本次吊装设备体积大、重量重、价值高、操作难度
11、大、安全责任重等特点,在进行设备吊装就位过程中,为避免产生事故,施工过程中必须严格按本方案执行,确保吊装过程中人员、设备、机具等的安全,高效、合理的完成吊装作业任务。左线盾构始发时,盾构需要从右线始发井位置平移至左线,盾构吊装、平移、步进工序衔接复杂,有损坏设备风险。为了让编组列车翻过车站上翻梁,车站轨道都铺设在轨枕上,轨枕高度米,端头井轨枕高度达米,轨枕铺设要求高。四、左线隧道碴土运输方法及技术措施轨道线路平面布置无论采取何种方案,左线隧道碴土都必须运输至右线吊出,在左线暗挖隧道内铺设道岔,将隧道内的一股道分为两股,其中一股轨道直行作为列车临时停放点,另一股轨道穿过车站站台通道连接右线轨道,
12、右线轨道设置道岔,其中一股轨道连接左线轨道,另一股轨道做编组列车转向。轨道最小转弯半径50 米。右线隧道掘进时在隧道口铺设道岔,将隧道内一股轨道分为两股,供编组列车会车。轨道线路平面布置图见图4-1。(详见附图三)图 4-1 轨道线路平面布置图轨道线路垂直布置轨道线路垂直布置方案主要有4 个影响因素:第一是盾构隧道底部和暗挖隧道仰拱的高度差;第二是暗挖隧道仰拱和车站地板的高度差,第三是车站上翻梁和车站地板的高度差;第四是盾构隧道底部和轨面的高度差。为了避免车站轨道进入暗挖隧道为下坡,暗挖隧道进入盾构隧道时为上坡的V型陂。应以第一块负环管片高度开始放坡,一直到车站上翻梁,形成单面缓坡,坡度为1,
13、长度 80 米。根据车站和矿山法开挖尺寸,加工放坡轨枕将轨道垫高到设计坡度,放坡轨枕间距为米。(具体见附图四)道岔选择车站内部两个道岔都选用Y形双开对称道岔,道岔相衔接的两股道向两侧分岔,转弯半径为 50米,轨道为 38KG/M轨道。双开道岔示意图见图。图 4-2 双开道岔示意图放坡轨枕选择放坡轨枕采用 20#工字钢制作,斜撑用10#槽钢,共加工 332 个。因为是持续坡度,并且车站、端头井及矿山法开挖段标高不尽相同,所以184 个放坡轨枕尺寸不同,在轨枕加工制作时每个轨枕按照图纸编号,用油漆笔明确标识。现场安装时根据测量放线,每个轨枕和测量放线点一一对应,每条轨道仅且只有一个对应位置。每条轨
14、道旁用10#槽钢连接成整体,轨枕两侧用 10#槽做剪刀撑固定,确保其稳固性。在 50 米转弯半径范围内每条轨道两侧均用10#槽钢连接,增加轨枕的整体性,抵抗转弯时编组列车所增加的横向力。放坡轨枕示意图见图4-3723,3690025001200200200型钢I20槽钢 10765970206024001000型钢I18120180角铁5图 4-3 放坡轨枕示意图焊接工艺要求所有焊接都要求满焊,无漏焊缺焊现象,焊缝平滑,无气孔,夹渣等技术缺陷。运输系统组成运输系统分为垂直运输和水平运输,水平运输由于右线道岔距离车站端头的距离为43 米,整列编组列车为60 米左右,因此左线隧道掘进时只能用小编组
15、列车出渣,右线隧道掘进超过 100 米后可根据施工进度是否选择整列编组出渣。垂直运输系统垂直运输系统主要由以下几部分组成:提升门吊、门吊上的翻转倒碴装置、门吊轨线、地面碴坑等组成垂直运输系统,承担倒碴和材料吊运。水平运输系统根据工程特点和盾构工法施工特点,车站空间不足以行驶大编组列车,本工程水平运输系统拟采用有轨运输系统,每台盾构设备配置采用二列列车编组。第一列编组:1 台牵引机车、4 台碴土车。第二列编组:1 台牵引机车、1 台砂浆车、2 台管片车。列车编组示意图见图4-4。图 4-4 列车编组示意图编组列车顺序如上图所示,管片车在最前方,列车进入盾构台车时,刚好使管片运输车位于管片吊机下方
16、;其次紧跟砂浆车,进入盾构后配套系统时刚好位于盾构同步注浆罐附近;然后紧跟的是碴土车,牵引机车在最后,进入时隧道推着列车,驶出隧道时拉着列车。隧道内轨枕正线隧道掘进后的隧道内采用弧形轨枕。具体形式如图4-5。图 4-5 弧形轨枕轨道运输系统循环过程碴土及材料运输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,运碴车为空车。驶出隧道时管片运输车、砂浆运输车为轻车,运碴车为重车,将碴土水平运出,垂直运输系统则完成碴土吊卸。碴土的吊卸门吊把碴土车车箱吊至规定的高度后,横移到碴仓卸碴位置,利用设置的门吊翻转机构进行卸碴,每节碴箱被吊离底盘到吊回底盘。碴箱卸土示意图见图4-
17、6。图 4-6 碴箱卸土示意图运输系统参数根据盾构区间工程参数,包括施工进度、隧道坡度、区间长度、盾构各参数等,后配套运输方案设计如下(以6280mm 直径盾构计算):掘进指标已知施工最大平均进度指标为250m/月,设计管片宽度为,取167环;若每月掘进工作日按 26 天计算,则每天应完成环,取7 环。碴土的散方系数和容重根据工程地质分析,选择散方系数计算,在刀盘前方和土仓内可能含有大量的水,根据经验数据不管散方系数如何,硬岩实际容重多为左右,因为当切削的岩土粒度较大时,往土仓加的泥或水填满了岩土的空隙,当切削的岩土粒度较小时,散方比较密实,与实方的重量差不多,相关容重参数=T/m3 取值计算
18、。每环碴土量计算每循环散方碴量:Q=R2B=70m3式中:R-开挖半径,-散方系数,B-循环长度碴土车参数确定根据每循环碴土量的计算,考虑垂直运输设备通用性及成本,本工程拟选择18m3容量的碴土箱。参照前面计算每循环排碴量为70m3,则每列车需配置碴车数量为:N=70/18=,取 4 个;考虑皮带机出碴过程中不可能将排出碴土完全密实的装填碴土车,并且每个渣箱不可能刚好装满18 方土,故此时取 5 个。管片车参数确定根据设计图纸,本工程拟采用管片,每环管片理论重量按下式计算:W=41(d12-d22)L。已知管片外径 d1=6m;管片内径 d2=;管片宽度 L=;砼容重=,则每环管片重量为:W=
19、41=本区间管片设计均采用“3+2+1”方式组成;即 3 块标准块(B),2 块邻接块(L)和 1 块封顶块(F)。根据安全等相关文件的要求,管片堆高不得超过3 块,同时根据管片吊运及拼装秩序,管片一般按3 块标准块为一堆,邻接块和封顶块为一堆,故管片车载重按最重的 3 块标准块计算核对,同时每列列车按2 台管片车进行配置。根据管片设计计算最重3 块标准块重量按下式计算:W1=3 W 1/2式中:W 管片总重;1标准块管片在环中的角度,取;2每环角度。则需最大车载重量为:W1=3 W 1/2 =3 /360=,虽然选择 12T W1计算值,但实际施工过程中,管片还需放置油脂、轨枕等物品,故管片
20、车选择 15T。砂浆车参数确定根据盾构施工参数及管片设计参数,每环管片理论注浆量按下式计算:Q注浆=41(d12-d22)Ld1盾构开挖直径d2管片外径充填系数,取则每环最大注浆量为:Q注浆=41 =m3考虑扩挖等因素取20%富余量,则砂浆车实际容量为:Q实际=m3,取 Q浆车 8.0 m3 Q实际运输能力确定盾构切削直径:6280 mm,掘进区间最大长度:706m,施工平均进度指标:250m/月。管片宽度:,出碴提升高度:30m,最大坡度:18。垂直运输门吊每车次卸碴循环时间计算根据门吊相关参数为:小车平均行走行程7m,大车平均行走行程10m;提升及下降平均速度 7m min,小车行走平均速
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