盾构调头施工方案
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目录第一章编制依据及施工原则和要求 (2)1.1 编制依据 (2)1.2 施工原则和要求 (2)第二章盾构掉头工程概况 (2)第三章总体施工策划 (4)3.1 人力资源配备 (4)3.2 设备与材料配备 (5)3.3 工期策划 (6)3.4 盾构调头施工要点 (6)第四章盾构调头施工 (7)4.1 盾构主机调头技术参数确定 (7)4.2 火车站站盾构调头施工 (9)第五章后配套调头方法 (19)5.1 后配套调头方法及验算 (19)5.2 后配套调头施工 (20)第六章质量保证措施 (21)6.1 盾构接收保证措施 (21)6.2 盾构主机调头保证措施 (22)6.3 台车调头保证措施 (22)6.4 调头断面基面及钢板平整度 (22)6.5 基面钢板铺设时机 (23)6.6 反力点和调头工具的准备 (23)6.7 调头期间设备的检修、保养 (23)第七章安全保证措施 (23)7.1 技术安全措施 (23)7.2 台车运输过程中安全措施 (24)第一章编制依据及施工原则和要求1.1 编制依据1、苏州市轨道交通4号线工程土建施工项目Ⅳ-TS-04标招标文件(通用卷、专用卷)、招标图纸、地质勘查报告、业主提供各参考资料及补遗书等。
2、本标段现场调查资料、场地影响范围内沿线建(构)筑物调查报告。
3、国家现行有关施工及验收规范、规则、质量技术标准,以及苏州地区在安全文明施工、环境保护、交通组织等方面的规定。
4、盾构机设计尺寸及相关技术参数。
5、本工程现场调查资料;6、我公司地铁施工经验和研究成果及现有的施工管理水平、技术水平、科研水平、机械设备配套能力等。
1.2 施工原则和要求1.2.1 施工原则⑴对盾构施工具有指导性、针对性、实用性、可行性。
⑵保证盾构顺利施工,安全、质量有保证。
⑶采取先进、合理的施工工艺,保证工期。
⑷兼顾环境保护原则,保持现场及周边环境卫生。
第二章盾构掉头工程概况苏州市轨道交通4号线工程土建施工项目Ⅳ-TS-04标包含苏锦村站、北寺塔站、苏州火车站站、苏锦村站~苏州火车站站区间(简称苏火区间)、苏州火车站站~北寺塔站区间(简称火北区间)、北寺塔站~观前街站区间(简称北观区间),共六个主要单位工程。
区间隧道工程采用盾构法施工,期间要穿越一处风井,盾构掘进总里程为5882.897m。
其中,盾构需要在火车站站进行站内调头。
7号盾构机从苏锦村站南端左线始发,到达苏州火车站站北端头后,盾体进行站内调头,后配套拉回苏锦村站南端头吊出,从地面上转运至北寺塔站北端头下井,从火北区间右线转运至火车站,完成盾构机及台车组装,完成后再次始发掘进苏~火区间右线。
8号盾构机从北寺塔站北端右线始发,到达苏州火车站站南端头后,盾体进行站内调头,后配套通过已完成的火~北区间右线转运至北寺塔站南端头吊出,从地面上转运至苏锦村站北端头下井,从苏火区间左线转运至火车站,完成盾构机及台车组装,完成后再次始发掘进火~北区间左线。
火车站站南北端头井内部净距12.00mm,宽度约25.20mm,净空高度8.00m,下翻梁处净空7.1m,满足盾构机调头时需要的最小净空6.60m。
火车站站端头井平面图见图2.1。
图2.1火车站站调头区域平面图图2.2火车站站调头范围结构净空示意图第三章总体施工策划3.1 人力资源配备火车站站盾构调头期间项目人员配备见表3-1管理人员配备和表3-2作业人员配备表3-1管理人员配备表3-2作业人员配备3.2 设备与材料配备火车站站盾构拆装及调头期间施工机具设备如下表3.3所示:表3.3盾构组装设备表3.3 工期策划3.3.1 火车站站南端头盾构调头工期策划2014年12月1日~2015年1月14日(共计45天)完成火车站站内调头。
3.3.2 火车站站北端头盾构调头工期策划2014年12月30日~2015年2月12日(共计45天)完成火车站站内调头。
3.4 盾构调头施工要点1、对调头断面的空间和盾构机尺寸长度的把握要准确。
对每一个限界点要认真分析计算。
2、根据推力的计算,确定机具。
3、细化调头准备工作,将调头需要的结构件和工具提前准备,并就千斤顶的反力点做出设计。
保证调头工作开始后顺利快速进行。
4、托架比较笨重,在准确放置托架前,先在托架底部钢板上涂抹黄油,确保润滑效果。
5、盾构机在车站内调头,预埋件的设计对于调头施工操作的简易优化具有重大意义。
调头断面托架的固定、盾构机初始平移、盾构机调头过程及盾构机始发均需位置准确的预埋件。
托架、负环等重型结构的安装和拆除,也需要一定的预埋件,需要事先设计好预埋件,以便具体施工操作。
6、调头断面基面及钢板平整度要求(1)精确复测调头断面回填平整度。
(2)砂浆强度保证≥10Mpa,砂浆表面平整度≤10mm/m2。
(3)钢板之间焊接牢固焊缝打磨平整,四周固定牢靠,避免盾构机调头时钢板发生移动。
7、基面钢板铺设时机调头位置基面铺设钢板的时间需把握:盾构隧道贯通时,瞬间的泥沙及水的压力巨大,如果在出洞后铺设钢板,容易造成砂浆、水等杂物涌入钢板下的情况。
因此建议在盾构机出洞前,将杂物清理干净后,铺设钢板。
第四章 盾构调头施工4.1 盾构主机调头技术参数确定4.1.1盾构主机各部分重心位置的确定;查盾构相关资料,得出盾构主机各部分重量及重心位置,如图4.1所示。
图4.1 盾构主机各部分重量及重心位置盾构主机各部分重量及其重心与刀盘面板间距如表4.1所表4.1 盾构主机各部分重量及重心相对位置统计表前盾盾尾4.1.2盾构主机整体重心位置的确定盾构主机整体重心位置计算如下:(各参数见表4.1)设盾构主机整体重心位置距离刀盘面板距离为L米。
则根据下面公式G1×g×L1+G2×g×L2+G3×g×L3+G4×g×L4+G5×g×L5+G6×g×L6+G7×g×L7+G8×g×L8=G×g ×L将表4.1的参数带入上面的公式可得,L≈3.638m为保证盾构主机安全顶升,前体与中体重心位置需位于顶升支腿之间,因此确定顶升油缸支腿位置分别为距刀盘1.2m和距离刀盘4.838m。
4.1.3站内调头用固定轴受力验算本次盾构调头主要原理为在千斤顶的推动下盾构机绕固定轴进行旋转,下面对固定轴的承载力进行简算。
首先,盾构机与托架、钢板整体重量为323.76t,盾构机整体与底板钢板面间接触面正压力为323.76X9.8=3172.848kN,查表得接触面为钢板与钢板之间摩擦系数为0.1,推动盾构机整体的最大静摩擦力为3172.848X0.1=317.8kn。
所以盾构机调头时转动轴承受的最大力小于317.8kn。
假设固定轴用直径为60mm的Q235圆钢。
按照计算公式固定轴承受的最大剪应力τ=F/A=317.8kn/3.14X302mm2=112.46mpa,小于Q235钢材抗剪强度设计值125mpa;固定轴承受的最大挤压应力б=f/a=258.3kn/40X60=107.6mpa,小于Q235钢材抗弯强度设计值215mpa;综上计算可知,盾构机调头时固定轴可以选用直径为60mm的Q235圆钢。
图4.2 盾构机旋转固定轴示意图4.2 火车站站盾构调头施工由于火车站站南北端头站内调头方法与工序相同,下面以火车站站南端头盾构调头为例对施工过程进行叙述。
4.2.1盾构调头施工工艺图4.3 盾构调头施工工艺4.2.2⑴端头井底板铺设20mm砂浆找平后,砂浆面标高为-20.440m,如图⑵在砂浆找平层上铺设20mm厚钢板,形成一个平面,钢板表面标高为-20.420m,钢板之间焊接固定,钢板宽度为2m,需要铺设12道钢板。
钢板铺设要求:1)钢板与钢板之间紧密靠拢,钢板之间缝隙进行焊接,并打磨处理;2)钢板铺设需用水平尺校准,保证钢板面水平,钢板与钢板接缝处应平顺;3)钢板接缝焊接后,每隔4m用长200mm直径20的螺纹钢植入底板,并与钢板接缝进行焊接固定钢板,防止钢板产生水平位移。
⑶接收架底部焊接20mm厚钢板接收托架底板焊接9000X4000X20钢板,钢板与接收托架连接成一个整体,见图4.5。
图4.8 盾构机接收⑹将接收架与盾构机焊接成一体,同时焊接4个顶升油缸支腿;如图4.9和图4.10所示。
触,油缸可以取下来,如图4.11和4.12所示。
图4.12 取出垫块后盾构机示意图4.2.3盾构机井内调头施工(1)盾构机接收后,停在盾尾距离内衬墙1m的位置,停机位置见图4.13图4.13 盾构机接收停机位置示意图(2)用2个100吨液压油缸将盾构机南移9.68m,使盾构机整体达到盾构调头指定位置,见图4.14;图4.14 盾构达到调头指定位置示意图(3)盾构机绕轴a顺时针旋转90度,位置见图4.15。
(4)盾构机绕轴a顺时针再旋转90度,累积旋转180度,完成盾构调头,位置如图4.16所示;图4.16 第三步盾构机绕轴a顺时针旋转180度位置示意图(5)将盾构机向南平移1.32m,向西平移0.25m,即移至始发位置,轴线与隧道中心重合,刀盘距离洞门钢环750mm,如图4.17所示。
图4.19 盾构机到达始发位置示意图第五章后配套调头方法5.1 后配套调头方法及验算5.1.1后配套调头方法盾构后配套台车及桥架在封闭的火车站站内调头较困难,因此本方案将渣车底盘进行改装,用3道H150型钢平行固定在渣车底盘上,形成一个平台,并且对平台进行加固,用改装后的渣车在电瓶车牵引下,将火车站站南北端头盾构后配套台车分别依次拉到北寺塔站北端头和苏锦村站南端头,然后用汽车吊将后配套依次进行吊出,然后从地面转运至苏锦村站南端头和北寺塔站北端头,按照安装顺序依次将各节台车吊装下井,转运至火车站,完成盾构机及台车组装。
如图5.1渣车改装示意图。
H150型钢图5.1渣车改装示意图5.1.2受力验算渣车底盘用三道H150型钢构成一个平面,台车重量取最重的1#台车45吨,取一侧悬挑的型钢为研究对象,则每端型钢承受重量为22.5/6=3.75t,H150型钢承受的最大正弯矩:δmax=M/Wz=(37500N*61.5cm)/(231.35cm3*100)=99.68mpa<[δ]=215 mpa,满足强度要求;τ=37500N/(150*6)=41.66 mpa<[τ]=125 mpa,满足切应力要求;5.2 后配套调头施工5.2.1拆除管线后配套运输前拆除台车间管路和线路及连接螺栓、销子等,但是1号台车与双梁连接不用拆除,并将双梁的前方用焊有特殊架子的管片车支撑,从而保持双梁的稳定性。
拆除管路的同时进行道岔铺设。
5.2.2后配套的配重为了确保台车在运输过程中由于偏心而产生倾覆,运输台车前,对台车左右两侧进行配重,详见表5-1。