2020-04-14 09:37:53 來(lái)源：中華鐵道網(wǎng)
張富剛
摘要：我國(guó)運(yùn)用盾構(gòu)機(jī)施工城市地鐵隧道項(xiàng)目已日趨成熟，盾構(gòu)機(jī)進(jìn)場(chǎng)吊裝作業(yè)是盾構(gòu)施工的主要風(fēng)險(xiǎn)源之一，盾構(gòu)機(jī)組裝的控制也直接影響到盾構(gòu)機(jī)正式施工的運(yùn)行。在工期日趨緊張的現(xiàn)狀下分析和探討如何確保安全和安裝質(zhì)量的前提下將盾構(gòu)機(jī)組裝完畢，以便在今后的盾構(gòu)吊裝時(shí)提供參考。
一、盾構(gòu)機(jī)下井策劃
土壓平衡盾構(gòu)機(jī)整機(jī)總長(zhǎng)約98米，最大直徑6.3米，總重量500t；是一種應(yīng)用于盾構(gòu)法隧道施工的大型機(jī)械設(shè)備，是集機(jī)械、液壓、電氣、測(cè)量、控制于一體，具有開(kāi)挖切削土體、輸送渣土、測(cè)量糾偏、拼裝襯砌環(huán)等一系列功能的專用工程機(jī)械。目前主流盾構(gòu)直徑為6.2m及6.4m，以中鐵裝備盾構(gòu)機(jī)為例，分解后的盾構(gòu)機(jī)最重單間超過(guò)120t，最大結(jié)構(gòu)物尺寸12.2×4.24×3.92m，在保證安全施工的前提下，順利高效、保質(zhì)保量的完成盾構(gòu)機(jī)吊裝組裝工作已成為一項(xiàng)工作難題。
該土壓平衡盾構(gòu)機(jī)可分解為主機(jī)4大部分及6節(jié)后配套臺(tái)車，吊裝設(shè)備一般選用260t或300t帶副鉤的履帶式起重機(jī)，主副鉤配合完成盾構(gòu)機(jī)翻身下井。
主要配置1號(hào)拖車左側(cè)安裝有主控室、HBW密封油脂、EP2油脂、油脂吊機(jī)，右側(cè)布置有砂漿罐、注漿泵。2號(hào)拖車左側(cè)安裝有膨潤(rùn)土罐、膨潤(rùn)土泵、盾尾油脂、二次注漿B液，右側(cè)布置有液壓泵站。3號(hào)拖車左側(cè)安裝水循環(huán)冷卻系統(tǒng)、泡沫系統(tǒng)，右側(cè)布置有主配電柜。4號(hào)拖車左側(cè)安裝有空壓機(jī)、儲(chǔ)氣罐，右側(cè)布置有變壓器、高壓開(kāi)關(guān)柜，拖車頂部布置二次風(fēng)機(jī)。5號(hào)拖車左側(cè)安裝有污水箱，上部安裝有皮帶機(jī)渣土出口，右側(cè)布置有電纜箱、配電柜。6號(hào)拖車左側(cè)預(yù)留空間，上部安裝有儲(chǔ)風(fēng)筒及其起吊裝置，右側(cè)安裝有有2個(gè)水管卷筒。按照吊裝方案的倒置順序是從盾構(gòu)機(jī)6號(hào)臺(tái)車至1號(hào)臺(tái)車，依次把螺旋輸送機(jī)、設(shè)備橋、中盾、前盾、刀盤、尾盾分批先后吊裝下井，安置在軌道上存放進(jìn)行聯(lián)接。
二、吊裝控制技術(shù)
3.1、臺(tái)車下井
吊裝時(shí)應(yīng)利用拖車原有吊點(diǎn)，保持水平吊裝作業(yè)，確因井口空間受限而需要傾斜吊裝時(shí)，應(yīng)先行采取相應(yīng)處理措施，防止因過(guò)度偏心導(dǎo)致鋼絲繩受力不均而超載、運(yùn)動(dòng)部件滑移（如：雙梁行走梁和雙梁吊機(jī)行走機(jī)構(gòu)、托輥等）。對(duì)五個(gè)重點(diǎn)把關(guān)，一是依據(jù)拖車處于水平位置而進(jìn)行的，拖車處于過(guò)度傾斜狀態(tài)時(shí)可能導(dǎo)致安裝困難，臺(tái)車與臺(tái)車無(wú)法聯(lián)接；二是拖車在井下的移動(dòng)應(yīng)盡量使用電瓶車推動(dòng)，慎用卷?yè)P(yáng)機(jī)；三是拖車移動(dòng)到位后應(yīng)做好阻軌工作，防止溜車。四是每節(jié)臺(tái)車直接的銷子連接好后，安插好保險(xiǎn)銷，防止傾斜銷子脫落；五是風(fēng)管和輪對(duì)，走道板等地面預(yù)安裝部件應(yīng)當(dāng)進(jìn)行充分緊固。
3.2、螺旋機(jī)下井
始發(fā)井裝機(jī)空間位置過(guò)小受限而無(wú)法直接將螺機(jī)進(jìn)行下井后直接安裝，而需利用管片車在臺(tái)車內(nèi)暫存，此時(shí)應(yīng)注意選好兩個(gè)支點(diǎn)進(jìn)行焊接支架并將螺機(jī)固定于單個(gè)管片小車上，支點(diǎn)的位置選擇不合適或者將兩支點(diǎn)分布于兩管片小車上都易產(chǎn)生危險(xiǎn)。同時(shí)載有螺機(jī)的管片車移動(dòng)到位后應(yīng)鎖住小車剎車，并進(jìn)行額外阻軌。
3.3、設(shè)備橋下井
?。?）對(duì)于始發(fā)井裝機(jī)，當(dāng)空間位置受限時(shí)，需將設(shè)備橋搭接在1號(hào)臺(tái)車上后移并放置，放置時(shí)需做門字架支撐（方便螺機(jī)進(jìn)出），門字架支撐必須牢靠，簡(jiǎn)單立柱支撐較易造成危險(xiǎn)，防止安全事故發(fā)生。
（2）設(shè)備橋接在1號(hào)臺(tái)車上連接好銷子和鎖緊片固定到位，防止脫落。
3.4、主機(jī)下井
當(dāng)?shù)踯囂幱谪Q井前方或側(cè)位時(shí)應(yīng)盡量按：中盾、前盾、刀盤的順序，當(dāng)?shù)踯囂幱谪Q井后部時(shí)應(yīng)盡量按：前盾、刀盤、中盾的順序，若需對(duì)前盾及刀盤進(jìn)行推移時(shí)，應(yīng)采取措施防止刀盤和前盾連接體由于重心處于較不穩(wěn)定位置而傾翻。（吊車處于車站上方較少,需考慮能否承受起重力。）
三、組裝控制技術(shù)
（1）設(shè)備部件需要焊接作業(yè)時(shí)應(yīng)注意搭鐵線的放置，防止電流對(duì)元器件造成損傷。（如：焊接盾尾防扭塊時(shí)不得在油缸上搭鐵，以免損傷油缸及密封內(nèi)泄。）
（2）所有設(shè)備的大件連接，應(yīng)當(dāng)在定位完成后，裝上定位銷，并預(yù)緊一部分連接螺栓后才可對(duì)吊車卸力，否則將由于吊車過(guò)早卸力而導(dǎo)致部件錯(cuò)位，影響安裝質(zhì)量。
?。?）各貼合面應(yīng)當(dāng)利用鋼絲刷、柴油、清洗劑等材料充分清理。
?。?）密封圈（條）不得漏裝，同時(shí)密封條的粘接應(yīng)當(dāng)使用專用粘接劑。同時(shí)在密封條安裝槽內(nèi)涂抹適當(dāng)量黃油以將密封條穩(wěn)定于密封槽內(nèi)。
?。?）對(duì)于部分刀盤，共有翻身和下井兩組吊耳，且不可替換（不對(duì)稱），此時(shí)應(yīng)注意選擇以防安裝法蘭螺栓孔不對(duì)位而造成返工。（吊裝吊耳和翻身吊耳選錯(cuò)造成安裝困難，超挖刀需從新復(fù)核復(fù)位。）
?。?）因現(xiàn)場(chǎng)情況可能利用單吊車對(duì)提前卸車平放的刀盤進(jìn)行翻轉(zhuǎn)起吊和下井，此時(shí)應(yīng)注意墊塞，使得刀盤圈梁成為翻轉(zhuǎn)的支點(diǎn)，嚴(yán)防刀具成為翻轉(zhuǎn)時(shí)的支點(diǎn)，損壞刀具。（可墊30*30cm的大方木）
（7）中前盾連接時(shí)應(yīng)當(dāng)在人倉(cāng)貼合面涂抹平面密封膠。
（8）螺栓的緊固應(yīng)按順序、分步驟緊至規(guī)定扭矩，同時(shí)對(duì)于雙頭螺柱應(yīng)當(dāng)進(jìn)行尺寸和拉力的雙重卡控。第一次是800KN，第二次是1200KN。
?。?）使用液壓專用工具時(shí)，由于有psi、bar、N、N.M、MPa等不同單位的指示表盤，應(yīng)注意換算。中前盾螺栓控制在340bar。
（10）安裝拼裝機(jī)時(shí)不得將吊點(diǎn)選錯(cuò)，進(jìn)而造成下井后與盾體上平臺(tái)干涉而無(wú)法安裝。（如：用導(dǎo)鏈調(diào)節(jié)時(shí)選用合適的導(dǎo)鏈，防止導(dǎo)鏈過(guò)小斷裂，發(fā)生安全事故。）
?。?1）安裝螺機(jī)時(shí)應(yīng)當(dāng)在人倉(cāng)底部焊接輔助吊耳，若吊點(diǎn)選于米字梁橫梁上，應(yīng)做好防護(hù)措施，防止銳角勒斷鋼絲繩而造成危險(xiǎn)，同時(shí)也防止損壞元器件。螺機(jī)與前盾連接時(shí)貼合面涂抹平面密封膠，螺旋擰緊，按隨機(jī)圖紙預(yù)緊力拒擰緊。
（12）盾尾安裝時(shí)，應(yīng)按照?qǐng)D紙的要求來(lái)安裝鉸接密封，緊急氣囊，內(nèi)側(cè)可涂小量黃油，同時(shí)調(diào)解螺栓可在地面初緊，待完成與中盾的連接后將調(diào)解螺栓擰緊至規(guī)定量。在使用中應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)彎情況進(jìn)行調(diào)整。
?。?3）盾尾防扭塊焊接時(shí)應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確定位，防止未考慮鉸接油缸回收行程而定位靠前，造成防扭塊的一端與防扭支腿的軸向干涉，造成盾尾不能完全回收。同時(shí)焊接時(shí)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行工藝控制，防止過(guò)熱而損傷鉸接密封系統(tǒng)。
四、實(shí)踐應(yīng)用創(chuàng)新
隨著中國(guó)地鐵經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，各省會(huì)城市的地鐵建設(shè)越來(lái)越密集，從2013年深圳地鐵、2015年沈陽(yáng)地鐵、2017年南寧地鐵、2018年武漢地鐵大型設(shè)備盾構(gòu)機(jī)吊裝管理過(guò)程實(shí)踐來(lái)看，通過(guò)對(duì)以往12個(gè)盾構(gòu)區(qū)間吊裝作業(yè)進(jìn)行完善、改進(jìn)，盾構(gòu)機(jī)吊裝技術(shù)在不斷的改進(jìn)中越來(lái)越成熟，對(duì)吊裝設(shè)備、機(jī)具的選用也會(huì)更加合理、更加完善；在實(shí)踐中，盾構(gòu)機(jī)及后配套設(shè)備在運(yùn)輸和吊裝過(guò)程中發(fā)生的一切安全質(zhì)量事故和第三方事故由乙方承擔(dān)全部責(zé)任。
在地鐵施工實(shí)踐中，親自參與了一種盾構(gòu)后配套快速旋轉(zhuǎn)橫移裝置的安裝，本方案的主要原理是通過(guò)盾構(gòu)后配套快速旋轉(zhuǎn)橫移裝置（圖1）實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)后配套原地旋轉(zhuǎn)180°及橫移目的。其施工操作如下：⑴通過(guò)2個(gè)10噸千斤頂將盾構(gòu)后配套一端頂起，拆除原有后配套的行走輪。⑵然后采用M20螺栓通過(guò)連接板1將旋轉(zhuǎn)橫移裝置固定在原后配套行走輪的位置。⑶再通過(guò)千斤頂將另一端后配套行走輪也更換為旋轉(zhuǎn)橫移裝置。⑷旋轉(zhuǎn)橫移裝置固定好后，在后配套的兩端采用10噸手拉葫蘆施加拉力，使支架3、輪子4圍繞中心轉(zhuǎn)動(dòng)裝置2旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)后配套進(jìn)行180°旋轉(zhuǎn)及橫移。⑸旋轉(zhuǎn)、橫移到位后再通過(guò)10噸千斤頂，將旋轉(zhuǎn)橫移裝置拆除，并重新將后配套行走輪復(fù)位，即完成盾構(gòu)后配套在封閉車站內(nèi)旋轉(zhuǎn)橫移工作。本實(shí)用新型徹底解決了盾構(gòu)后配套在封閉車站內(nèi)調(diào)頭的問(wèn)題，采用該旋轉(zhuǎn)橫移裝置后，施工總工期較傳統(tǒng)調(diào)頭方式節(jié)約10天，且加工制作量減少，同時(shí)旋轉(zhuǎn)橫移裝置可重復(fù)使用，節(jié)約成本。
在地鐵施工實(shí)踐中，親自參與了一種運(yùn)漿車抽漿裝置的安裝，本實(shí)用新型的主要原理是通過(guò)立式泥漿泵控制柜控制開(kāi)關(guān)。其施工操作如下：⑴首先待電瓶車到達(dá)放漿指定位置，通知放漿手接通立式泥漿泵控制柜電源。（2）放漿手將放漿口與臺(tái)車儲(chǔ)漿罐連接，啟動(dòng)立式泥漿泵控制柜開(kāi)始抽漿。（3）待漿液抽完停止立式泥漿泵控制柜，開(kāi)始向運(yùn)漿車內(nèi)進(jìn)行沖洗2分鐘。（4）打開(kāi)污水口球閥，啟動(dòng)立式泥漿泵控制柜，待沖洗的污水抽盡即可。本實(shí)用新型徹底解決原有的臥式泥漿泵的缺陷，采用立式泥漿泵抽漿后解決了施工過(guò)程中抽漿泵堵塞現(xiàn)象和降底了維保過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，由原來(lái)需停工清理改進(jìn)到無(wú)需清理，大大提高了施工效率。
在地鐵施工實(shí)踐中，親自參與了沈陽(yáng)地鐵東北大馬路站-滂江街克泥效總結(jié)，克泥效控制地面沉降的方法是一種完全創(chuàng)新的方法，首先在施工工藝上克泥效填補(bǔ)了盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，控制盾體上方沉降控制的空白。在原有盾構(gòu)施工地面沉降控制中，只是對(duì)掘進(jìn)撐子面前方及上方地表的控制采取了一些措施，采用快速通過(guò)的掘進(jìn)方法，然后采用同步注漿、二次注漿的方式進(jìn)行管片間隙填充沉降控制及后續(xù)下陷的控制。
掘進(jìn)過(guò)程中盾殼外注入膨潤(rùn)土的方法，但受到膨潤(rùn)土材料本身性質(zhì)的限制，膨潤(rùn)土漿液流動(dòng)性較強(qiáng)，很難起到支撐填充作用，達(dá)不到控制沉降的效果。然而克泥效漿液可通過(guò)同水玻璃的不同混合比例，可調(diào)節(jié)克泥效漿液的凝固強(qiáng)度及凝固速度，可滿足盾體外側(cè)的填充作用但又沒(méi)有水泥-水玻璃漿液的最終強(qiáng)度，使盾體有卡死的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)本次克泥效施工措施，根據(jù)房屋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反映，采用克泥效注漿能夠更好的控制盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)引起的地層變形及地表建筑物的沉降，對(duì)保證地表兩棟房屋的變形及沉降控制在允許范圍內(nèi)起到了良好的效果。我們較好地掌握盾構(gòu)機(jī)一系列大型設(shè)備安全吊裝技術(shù)運(yùn)用及實(shí)踐應(yīng)用創(chuàng)新，確保盾構(gòu)設(shè)備吊裝完好率達(dá)98%以上，為企業(yè)工期、質(zhì)量增效，節(jié)約成本支出數(shù)萬(wàn)元。