南京地铁玄武门站盾构机调头施工技术

南京地铁玄武门站盾构机调头施工技术

1混合式人工调头形成难点南京地铁塔15号位于玄武门徐福巷站和徐福巷南京站之间的圆形隧道、连接渠道、泵站和相关洞门之间。区间圆形隧道采用2台德国海瑞克公司制造的ф6.4m土压平衡盾构机施工,盾构推进计划见图1。其中开拓1号盾构机从许府巷站南端头左线始发,到达玄武门站后,进行盾构机调头,调头后进入许～玄区间右线,在玄武门站二次始发,到达许府巷站南端头后,转场至许府巷站北端头掘进许～南区间左线;开拓2号盾构机从许府巷站北端头始发,掘进许～南区间右线。由于玄武门站结构及调头场地十分狭小(如图2)仅仅提供了端头12m的调头场地及50m长的站台,而盾构机总长为65m,且出碴列车最小长度为12m,所以不能满足整机调头始发的要求;同时,盾构机主机及后配套拖车都是体积大、重量大的实体(外形尺寸及重量见表1),后配套拖车不能进入净空仅为4.2m的站台内,因此给盾构机的调头工作增加了难度和复杂性。根据现场条件,同时考虑出碴速度和便于管片运输,调头时使用延长管线连接主机和后配套,把盾构机调头分为主机和设备桥调头、始发掘进、后配套调头等几个步骤,成功地完成了开拓1号盾构机在玄武门站的调头始发。22.1调头基础平台上井装复合准备工作在盾构机到达玄武门站之前完成,材料、机具通过车站顶板及中板预留的4m×5m的井口吊运到调头场地内。a.调头场地铺设钢板为保证盾构机调头时调头场地有足够的支撑面,在盾构机调头井内铺设5mm的细砂及20mm厚的钢板,钢板间的接缝进行段焊,并保证接缝平整,如有错台需进行打磨处理。b.设备桥支撑架的下井、安装在调头场地内铺设临时轨道,将设备桥支撑架下井并移至玄武门站的站台后部备用。c.反力架的下井、安装利用80t汽车吊在调头井口进行反力架、钢环的下井、拼装,并利用15t起道机平移反力架及钢环至调头场地后部定位,组装平移时必须在反力架的前、后部加焊支撑,防止倾翻。d.接收架(始发架)的下井定位①盾构主机的接收采用盾构机始发使用的始发架,并且在始发架底部采用20mm厚的钢板进行焊接封闭,以保证盾构机调头时底部有足够的支撑面。焊接时必须保证焊缝平整,错台部位进行打磨。②采用25t汽车吊将始发架下井,并用自制盘式轴承平移至隧道左线。检查并紧固始发架连接螺栓,确保连接螺栓完好。③采用钢板或型钢垫平始发架,确保垫层牢靠。对始发架进行精确定位,并进行复测。④精确定位后,采用14号工字钢对始发架进行固定,固定支撑在站台一侧,洞门侧和预埋件焊接,同时将始发架轨道延伸至洞门内,并加固。e.调头材料、机具运输、下井f.在调头井内安装一部电话为便于与许府巷站联系,在调头井内安装一部电话,待主机全部进站后利用主机室内的电话。2.2钢板支撑和安装a.控制盾构机姿态,避免损坏洞门环,脱离洞门密封前注浆要饱满,防止漏水。b.盾构机进站时应低速推进。c.进站时及时在盾体前部耐磨层处垫4mm钢板进行支撑,防止耐磨层与轨道接触。d.检查接收架是否位移、变形,若有变形及时加固或调整。e.盾构机进站后,拆除4号拖车皮带机驱动装置。f.在前体、中体两侧各焊接顶升支座,焊接时确保对称、牢固。支座采用20mm厚的钢板制作,共4个,支座焊接加工误差为±3mm,支座底板保持水平,见图3。g.当主机完全进站后,用型钢将主机与始发架焊接为一体,便于整体起升。3顶升控制和顶升安装a.在设备桥中部焊接支撑架。b.用油缸分别将设备桥前部、后部顶升,并在支撑架底部安装Φ50的钢管(如图4)。c.主机与后配套脱离(拆除管线和拖拉油缸),并后移后配套拖车至主机与后配套完全脱离。d.采用4根150t油缸将盾构机顶升,始发架底部均匀安装自制盘式轴承(如图5),取出底部的垫块后将主机落至轴承上(主机顶升时注意油缸必须保持同步,且必须有专人指挥)。e.在底板的钢板上焊接顶推支座,并用100t油缸及150t油缸将主机连同始发架平移至调头场地中部并进行调头,调头时注意防止螺旋输送机与车站结构及反力架发生干扰(如图6)。f.主机调头后平移至隧道右线前部。g.采用4根150t油缸将盾构机顶升,始发架底部用钢板或型钢支撑,进行精确定位,并将始发架轨线延伸至隧道内。h.反力架和钢环精确定位,并焊接反力支撑。i.盾尾刷均匀涂抹WR90油脂,备用注浆管及超前钻机管内填充WR90油脂。4管片吊机安装a.左线调头井轨线铺设,主机后部轨线铺设。b.将设备桥与后配套拖车脱离。c.拆解管片吊机轨道,拆除1号拖车后部的管片吊机控制柜及电缆卷筒并移至设备桥前部固定,以便于恢复管片吊机始发时的功能。d.采用10t倒链将设备桥前移至站台内,并在20～21轴之间进行设备桥的调头(如图7)。e.设备调头后前移并与主机对接。f.将设备桥支撑架前移与设备桥对接,拆除中部支撑。g.安装皮带机驱动装置。h.安装管片安装机控制柜及电缆卷筒。i.安装皮带并进行皮带的硫化。5洞门与2号立柱之间距离低a.后配套拖车开始进行100m延长管线的连接。b.由于洞门与22号立柱之间距离只有25m,延长管线不易堆放。因此,必须将后配套拖车后移40m,延长管线布置如图8。6试验程序分类盾构机整机调试按出厂调试程序进行,总的原则是先单机调试,再整机联动。7掘进过程控制装置a.安装洞门密封,并焊接防扭支撑。b.割除洞门钢筋并推进。向刀盘内装添3/4容积的土坯,以便于快速建立土压。当刀盘推至距洞门700mm时,割除洞门最后一层钢筋,割除钢筋时必须迅速,割除并完全取出钢筋后,将刀盘推入洞门开始掘进。c.掘进参数的控制盾构机沿始发架掘进时,推力应尽可能小,刀盘油压不要超过12MPa。d.运输轨线及列车编组在始发掘进时,采用3列机车进行运输,机车布置在前部,第1列的编组形式为1辆牵引机车、1辆碴车和1辆管片车;第2列的编组形式为1辆牵引机车、1辆碴车和1辆管片车;第3列的编组形式为1辆牵引机车和1辆砂浆车。运输轨线布置如图9。8调头维护后的装配及调试当始发掘进至53环时,进行后配套调头工作。a.停机①准备工作准备始发管线堵头和空油桶。准备电动空压机、减压阀及管路接头,用作备用气体保压系统的风源。检查充气密封状态是否良好。准备钢丝绳、5t滑轮及吊索具。重新紧固0环至15环的纵向连接螺栓以防止负环拆除后管片外移。左线、右线及站台各停放1辆牵引机车。②停机及保护措施停机时盾构姿态略高于隧道中线,土仓内充满碴土,土仓压力应比正常值高0.01～0.02MPa。向注浆管内注满膨润土,以防止砂浆凝结。向充气密封内充入高压空气,并关闭阀门。盾尾密封注入油脂直至油脂从管片底部溢出。安装、调试备用气体保压系统。b.拆除延长管线①盾构机断电。②拆除延长电缆。③将延长胶管前部一根一根拆开并用空油桶接油,同时将同一根延长胶管后部拆开并连接高压空气,用高压空气将管路内的油吹出,并及时封堵。④拆除延长胶管。c.拆除皮带及设备桥支撑架①拆除设备桥皮带及漏斗。②用管片车及千斤顶支撑设备桥,拆除设备桥后部支撑架并拖出。d.拆除负环①拆除负环管片纵向连接螺栓。②将负环吊装孔全部用钢钎疏通并穿入钢丝绳作为吊点。③割除反力架反力支撑。④利用站台上的牵引机车拖拉反力架及负环直至负环之间全部脱离。⑤利用25t汽车吊从井口处拆除负环管片。e.拆除左线轨线将调头场地内左线的轨线及枕木拆除,并将场地清理干净。f.平移始发架至左线并形成后配套接收轨线利用4个15t起道机将始发架顶升在底部安装盘式轴承,通过牵引机车拖拉绕过结构墙上的滑轮拉点的钢丝绳将始发架平移至隧道左线,并将轨线延伸至洞内与拖车轨线连接。g.拆除反力架及钢环①利用起道机平移反力架及钢环至井口处。②利用80t汽车吊将钢环及反力架拆解、吊出。h.后配套拖车解列,拆卸拖车间的管线①在拖车解列前必须将每节拖车用阻车器固定,防止溜车。②拆解拖车间的电缆并回收至1号拖车捆扎固定。③拆解拖车间的连接胶管并及时封堵。④拆解拖车间的拉杆。i.拖车前移并调头①用牵引机车牵引1号拖车前移至调头场地内的始发架上。②用型钢将1号拖车与始发架焊接成一个整体,以防止调头时倾翻。③通过牵引机车拖拉钢丝绳将始发架平移至调头场地中部并调头(如图9)。④平移1号拖车及始发架至许～玄区间右线,并固定始发架。⑤将始发架轨线与右线轨线连接,并将型钢割除。⑥用机车将1号拖车拖入洞内,并与设备桥对接。⑦依此类推,将2号拖车、3号拖车、4号拖车调头、对接。j.后配套管线连接①4号皮带机移至井口时,安装皮带机驱动装置。②连接拖车间的电缆。③连接拖车间的胶管。④安装皮带并进行皮带的硫化。k.整机调试、掘进盾构机整机调试按出厂调试程序进行,总的原则是先单机调试,再整机联动。调试完毕后进行正常掘进。9调头作业技术盾构机调头是一个系统工程,它包含盾构机到站接收、盾构主机调头、设备桥调头、安装延长管线、盾构机调试、始发掘进、后配套拖车调头等工艺流程。调头过程中,铺设钢板和采用滚珠来减少调头时的平移阻力。由于受站台尺寸的限制,先将盾构主机和设备桥调头,然后进行始发掘进;始发掘进时