始发反力架体系

反力架支撑及预埋件技术交底
GDAQ330403
施工单位：
工程名称分部分项工程
交底内容：
一．目的
为了保证区间盾构顺利始发。

二．适用范围
盾构始发反力架支撑及预埋件加工安装。

三．技术交底内容
1、反力架固定后，采用6根φ420mm焊接钢管与反力架焊接作为反力支撑，其中左线使用2根斜撑，4根横撑；右线使用4根斜撑，2根横撑。

具体左右线反力架支撑布置图及尺寸如下所示：
（1）千南左线
（2）千南右线
2、预埋件
（1）左线
反力架竖支腿预埋件加工1200*800*20mm钢板2块；反力架左侧两道斜撑加工800*800*20钢板2块；因四道横撑另一端为侧墙和标准段端头，无法预埋钢板，可将预埋钢板固定至侧
墙和端头并与横撑焊接。

预埋钢板示意图如下：
（2）右线
反力架竖支腿预埋件加工1200*800*20mm钢板2块；反力架斜撑加工800*800*20钢板4块；因底部两道横撑另一端为标准段端头，无法预埋钢板，将预埋钢板固定至端头并与横撑焊接。

预埋钢板示意图如下：
3、预埋钢板大样图
根据底板标高、反力架和始发基座尺寸，确定左线回填1060mm，右线反力架面回填1084mm、基座面回填1178mm，预埋钢板大样图如下：
见证人：（监理：安全员：）
交底人：日期：
分管领导：（设备副经理：安全总监：）班组长签字：
工区主任签字：
副经理签字：
注：本交底一式三份，班组、交底人、资料保管员各一份。

反力架及支撑体系计算书审批人：审核人：编制人：编制单位：编制日期：二0一六年七月一、反力架的结构形式1.1、反力架的结构形式如图一所示。

图一反力架结构图1.2、各部件结构介绍（1）立柱立柱为焊接箱型梁，规格为箱800X600X30X40，材质为Q235-B钢材，具体形式及尺寸见图二。

图二立柱结构图（2）上横梁上横梁为焊接H型钢构件，规格为H800X600X30X40，材质为Q235-B钢材，其结构如图三所示。

（3）下横梁下横梁为焊接H型钢构件，构件规格及材质均同上横梁。

图三上下横梁结构图（4）八字撑八字撑为焊接H型钢构件，规格为H800X300X30X30，材质为Q235-B，八字撑共有4根，中心线长度为2222mm，截面尺寸如图四所示。

图四八字撑接头结构图1.3、反力架支撑结构形式支撑主要有斜撑和直撑两种形式，按照安装位置分为立柱直支撑、立柱斜支撑、下横梁直支撑，上横梁紧贴中隔板。

支撑结构形式如图五所示。

图五支撑结构形式图图六直支撑和斜支撑结构形式图（1）立柱支撑（以右线盾构反力架为例）：线路中心右侧（西侧）可以直接将反力架的支撑固定在标准段与扩大端相接的内衬墙上，线路中心线左侧（东侧）斜支撑；支撑材料均采用直径508mm，壁厚10mm的钢管。

始发井西侧立柱支撑是3根直撑(中心线长度为2200mm)，始发井东侧立柱是2根斜撑(中心线长度分别为6776mm和4152mm，与水平夹角分别为40度和18度)和一根直撑(中心线长度为2200mm)。

（2）上横梁紧贴中隔板。

（3）下横梁支撑：材料均采用直径508mm，壁厚10mm的钢管(2根中心线长度为2200mm的直撑)。

二、反力架受力及支撑条件（1）反力架安装位置：反力架安装在负9环后，距离洞门11400mm, 后支撑位置如下图所示：（2）初始掘进时反力架的受力分析在正式始发掘进时，已经安装好两环负环，采用错缝拼装，因此可以将其看成近似的刚性整体。

当初始掘进时，盾构机所需推力很小，钢管环可视为均匀受力，所产生压应力也呈环状均匀分布。

盾构始发方案一、盾构始发概述确保盾构机安全、平稳、迅速的由车站进入隧道，防止洞门处土体坍塌及洞门漏水。

二、工作内容在现场及井内设备布置完成及盾构机调试完后，依靠反力架和负环管片进行左线盾构始发。

开始安装负环管片，边安装负环管片，盾构机边向洞圈推进。

当刀盘距离洞口还有1.5m停止，破除洞门剩余部分混凝土。

为减少盾构始发时的推进阻力和避免刀盘上的刀头损坏洞口密封装置，在刀盘和洞口密封装置上涂抹润滑油以减小摩擦力。

盾构向洞门土体逐渐靠拢，使盾构机头部切入土体，再经刀盘旋转切削土体，充满盾构机土仓，开始建立正面土压力以平衡盾构正面土压，确保土体的位移量降至最小值。

盾构始发阶段的施工参数根据多次试验确定，当盾构机整体进入洞圈后，通过管片注浆孔均匀地向管片外部压注水硬性浆液充填空隙，防止漏浆。

推进时，注意观察反力架和后面斜撑是否产生变形，防止位移量过大而造成破坏。

为减少盾构的推进阻力，推进前，在盾构基座面上涂抹润滑油。

破除洞门处钻孔桩、安装洞口止水装置、盾构机托架下井定位、安装盾构机反力架、负环管片拼装、破除洞门剩余混凝土，盾尾密封刷涂密封油脂、盾构机始发、调整止水装置扇形压板。

三、工作程序1、图盾构始发总体施工程序图2、破除洞门处钻孔桩在盾构机拼装前破除洞门范围内的1000mm厚钻孔桩，露出圆弧外排主筋，将盾构井清理干净，托架及反力架下井定位后进行盾构机安装。

盾构机安装调试结束后，向前顶进，边拼装负环管片边将洞门处剩余人工挖孔桩凿除，取出外排钢筋及护壁钢筋混凝土，在此过程中，要求连续施工，尽量缩短作业时间，确保正面土体的稳定性，并配备专职安全员对此进行监督，杜绝安全事故隐患。

3、安装洞口止水橡胶板①车站主体结构施工时，在洞门处安装洞口预埋钢环。

钢环安装误差±10mm，钢环外露表面涂刷红丹二度，并将钢环中12根Φ16钢筋与内衬墙主筋搭接焊接，焊接高度不少于6mm，长度不小于30mm。

②通过M20螺栓将帘布橡胶板、圆环压板、扇形压板等连接到洞口预埋止水钢环的螺母内，并旋紧。

2.3.3力学计算立柱、横梁受力计算。

根据以上分析，分别建立横梁、立柱、支撑的计算模型。

因为横梁的荷载是传递到立柱和水平支撑上的，计算为横梁→立柱→支撑→井壁支座。

横梁L 1、L 2计算q 1=3750/2.71m=1383kN/m ，L 0=5.82m3）截面复核横梁及立柱采用箱式截面，采用工56b 双拼工字钢。

查询工56b 截面系数，Ix=68500cm 4，W=2450cm 3。

L 1、L 2截面复核：查弯矩图、剪力图，得M max =846.41kN ·m ；V max =1873.97kN ；σmax =M max /2W=846.41/（2×2450）MPa=172.7MPa Τmax =V max /（2×2A ）=1873.97/（2×2×540×20）MPa=43.4MPa查钢结构设计规范可知：[σ]=235MPa ；[τ]=120MPa 。

故经检验σmax <[σ]，τmax <[τ]；横梁满足强度设计要求。

柱H 、H 截面复核：（b ）计算模型图1盾构始发反力架示意图及计算模型（a ）示意图（c ）L 1、L 2弯矩图（kN ·m ）图2横梁L 1、L 2计算（a ）L 1、L 2计算简图（b ）L 1、L 2剪力图（kN ）（a ）H 1、H 2计算简图（b ）H 1、H 2剪力图（c ）H 1、H 2弯矩图图3立柱H 1、H 2计算图4计算模型计算结果最大组合应力值及位移值如图5。

由应力云图上可得，在盾构机始发推力作用下，力发生在立柱及横梁中部位173.7MPa<[σ]=235MPa，满足规范要求。

由计算结果可得最大竖向位移发生在立柱中下部位置，位移大小为w=3.424mm，根据《钢结构设计规范》GB50017-2017）附录[5]取变形允许值f=l/400=14.25mm 时须综合考虑始发车站的尺寸及盾构机性能参数，从预埋钢板的设置及反力架各部件之间的连接关系出发，确保反力架安装固定牢靠，保证盾构机零误差进洞。

目录一、工程概况 (1)二、反力架计算 (1)2.1 反力架及支撑体系介绍 (1)2.2 反力架受力分析 (4)2.3 反力架验算 (4)三、始发托架计算 (7)3.1 始发托架介绍 (7)3.2 始发托架受力验算 (8)盾构始发托架、反力架计算书一、工程概况本标段包括2站2区间，分别是云梦站、大板站、云梦站～长发站区间、长发站～大板站区间，区间采用盾构法施工。

云梦站～长发站区间，盾构从云梦站始发，沿凤凰大道地下敷设，向东沿陕鼓大道到达长发站小里程端接收。

区间左线隧道长1050.213m，右线隧道长1043.206m；线路平面有二处曲线，曲线半径为1200/450m，洞顶覆土5.4～17.2m，线间距13～15.5m，最大纵坡为14.818‰。

长发站～大板站区间，盾构从长发站和站后暗挖隧道空推通过后，在暗挖隧道端头和车站大里程端二次始发，沿陕鼓大道地下向东行进后，转向东南方向沿迎宾大道地下进行，到达大板站小里程端接收吊出。

区间左线隧道长637.377m，右线隧道长858.852m，区间含一处平曲线，曲线半径为450m，洞顶覆土6.3～13.2m，左右线间距为15～15.6m，线路纵坡为V形坡，最大坡度为22‰。

二、反力架计算2.1 反力架及支撑体系介绍盾构机在始发掘进时，必须借助外置反力架来提供盾构在始发过程中及前阶段的顶进推力。

反力架的结构设计按照安全、适用、经济的原则，其材料的选定是根据盾构机各种设定参数计算出来总的推力并充分考虑了盾构施工现场的实际情况。

反力架采用20mm和30mm厚钢板制作，进行盾构反力架形式的设计时，是以盾构的最大推力及盾构工作井轴线与隧道设计轴线的关系为设计依据。

图2-1-1 反力架钢负环设计图图2-1-2 反力架组装立体示意图反力架设计如图2-1-3、2-1-4所示。

图2-1-3 云梦站反力架设计图图2-1-4 长发暗挖隧道反力架设计图支撑系统由钢反力架、斜撑及负环管片临时衬砌组成。

要说明、工程说明盾构机始发时盾构推力一般不大于8000kN。

反力架总受力取最大推力为15000 kN;左、右线两台盾构机推力均按相同考虑。

二、反力架结构验算本区间所采用的反力架立柱和横梁为宽度为600mm长度为1000mm厚度为20mn1的Q235钢板焊接成受力箱梁形式板，反力架支撑采用500*600，厚度20mm的Q235钢板焊接，底部采用焊接形式，焊缝高度20mm 按图纸建模，考虑到反力架中各杆件都是钢板焊接成的箱室单元，可按梁单元进行计算。

反力架支撑结构图1、强度验算把反力架圆环分成三个部分，上钢环，中钢环和下钢环，受到盾构力的反力上钢环15%中钢环40%下钢环45%考虑，不考虑上端与下端的支撑。

采用midas civil 建模如下图。

荷载如果按规范，把压力看成动载，和自重进行组合，压力按照1500T 验算。

强度上：N= 1.2*G+1.4*P 刚度上：F = G+P 计算结果最大应力在176Mpa 左右，满足要求。

.i-76410c+00 5L44377e+€D5—-a.03105s +004 ——4.B27S0# +004——1.52450e +0D 斗 □ ,00000e *0004.732D9e ―-7.385365+004 -1.1 LBS -i-OO 5-1.75953&+O0S CB:霉雙 MAX 1 1 MITJ ! 49壬牟T廊樣壬录1 ~ 单扫khl/m rZ; 口，二 ES2、最大变形验算最大变形在上部4.2mm 左右。

这是不考虑上部支撑与下部支撑， 且力进行了组合，而且强度上是压力的1.4倍计算的结果，如果加上 支撑，按实际力进行计算，变形及应力要小很多，完全满足要求。

MIDAS^ivil POSTPROCESSOR SEAM STRESS3、焊缝强度验算由上面的计算可知，总共有6道支撑支持反力架，其中两道斜撑,4道直撑，按照最不利受力状态，盾构机以最大推力推进，每个钢支撑所受的平均力大小为2500kN,根据作用力与反作用力原理，预埋钢板所受的压力也为2500kN方向为与预埋钢板成45°角斜向下, 因此预埋钢板受到的水平力为：2500kN cos45 二1768kN焊缝的强度验算：N h e1 w 1768 10314 1712二73.8N / mm2N h e1w 1768 10314 1712 二73.8N/mm2岂：f f wt= 1.22 200= 244N/mm2MID AS 心ilPO5T-PROCESSORDISPL ACEMEfJT匚日；邑盂MAX ! 47MIN s 13 3333 3 33_3^-^K二飪益趙生-丈件£諫拥51尢琵1=H F日制CI5： 1^/20 172 2 )(73.8)273.82 =95.4N /mm2乞200N / mm2■- 1.22其中，h f 为20mm l w为500 (投影长度)2 2X 2-10=1712mm式中h e——角焊缝的有效厚度（mm）,对直角角焊缝取0.7h f，h f 为较小焊脚尺寸;l w -------------角焊缝的计算长度（mm）,每条焊缝取实际长度减去10mmf wt ――角焊缝的强度设计值（N/mm2）[f ――正面角焊缝强度增大系数，静载时取1.0，动载时取 1.2。

盾构机反力架计算书太平桥站盾构始发反力架支撑计算书一、工程情况说明二、反力架及支撑示意图12中板反力架底板反力架底板2-2侧墙121-1计算说明：1、根据以往施工情况，始发盾构机推力按照800T进行计算，其中底部千斤顶油压按照200bar，两侧按照140bar，顶部千斤顶不施加推力；2、通过管片和基准钢环调节，每组千斤顶所在区域按照均布荷载进行计算；3、水平支撑采用200mm及250mm宽翼缘H型钢，分别支撑与车站底板及侧墙上，斜撑采用200mm宽翼缘H型钢，45度角撑于车站底板上；4、反力架经几次始发使用，梁自身抗弯和抗剪无问题，本次不予计算。

三、力学模型图A44.7t/mDC89.4t/mB44.7t/m盾构机在顶推过程中反力架提供盾构向前掘进的反力，通过焊接在反力架上的型钢支撑，将力传递到车站结构上。

为保证反力架能够提供足够的反力，以确保前方地层不会发生较大沉降。

要求型钢支撑强度足够。

四、计算步骤1、模型简化假设千斤顶推力平均分配到四个支撑边，即每边承受200t的压力。

2、轴力验算1）底边σ1F/AF/(8A12A2)2000000/(8642829218)28.6M Pa200mmH型钢截面面积A1=6428mm2250mmH型钢截面面积A2=9128mm2σ1σma某210MPa2）右侧边σ2F/AF/(10A1)2000000/(106428)31.1MPaσ2σma某210MPa3）顶边σ3F/AF/(4A1)2000000/(46428)77.8MPaσ3σma某210MPa4）左侧边σ42F/A2F/(62A1)22000000/(626428)51.9MPaσ4σma某210MPa综上，支撑抗压能力满足要求。

3、斜撑螺栓抗剪能力检算对于支撑于底板的斜撑，采用螺栓加焊接钢板的形式固定于底板，每个斜撑底部有13个φ20螺栓。

τ4F4200000054.4MPa23313A33313π20螺栓许用切应力τ100MPa，可知，螺栓抗剪能力满足要求。