封閉式地鐵車站盾構(gòu)調(diào)頭施工工法

PAGEPAGE459封閉式地鐵車站盾構(gòu)調(diào)頭施工工法1前言中建鐵路投資建設(shè)集團(tuán)有限公司承接的成都地鐵11號(hào)線工程工程中遭遇到密閉狹小空應(yīng)的工法，并在成都地鐵11號(hào)線工程、鄭州地鐵3號(hào)線工程、深圳地鐵91121212項(xiàng)BIM應(yīng)用全國(guó)比賽一等獎(jiǎng)，1篇國(guó)家級(jí)論文。

2工法特點(diǎn)（以下1201910492472.6調(diào)頭過(guò)程易于控制運(yùn)用物理仿真和BIM（以該技術(shù)為BIM全國(guó)BIM應(yīng)用大賽，榮獲施工組一等獎(jiǎng)。）施工安全可靠、實(shí)施簡(jiǎn)便穩(wěn)定性好，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施簡(jiǎn)便。（用新型專利1項(xiàng)，授權(quán)號(hào)：201920315841.X）用于盾構(gòu)機(jī)頂推，頂鐵設(shè)置肋板、壓梁，整體穩(wěn)定性好，增加調(diào)頭施工的可靠性。制作一種盾構(gòu)臺(tái)車限位固定裝置（以下簡(jiǎn)稱限位裝置，該裝置已獲得實(shí)用新型專利1項(xiàng)，授權(quán)號(hào)：201920192953.0），安裝在臺(tái)車或電瓶車車輪與調(diào)頭平臺(tái)之間，保證兩者連接牢固，增加調(diào)頭施工的安全性。適用范圍（調(diào)頭區(qū)域最大寬度大于臺(tái)車長(zhǎng)度盾構(gòu)調(diào)頭施工。工藝原理利用INTERACTIVEPHYSICSREVIT建立三維模型導(dǎo)入NAVISWORKS進(jìn)行碰撞檢查形成最優(yōu)路徑，導(dǎo)出路徑中各階段坐標(biāo)及約束力作用位置數(shù)據(jù)，并在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行放樣。摩擦力，采用千斤頂作為動(dòng)力，頂推托架及盾構(gòu)機(jī)移動(dòng)，油缸達(dá)到最大行程后，放入頂鐵，板上旋轉(zhuǎn)、平移直至到達(dá)始發(fā)站臺(tái)區(qū)軌道處。的連接位置，實(shí)現(xiàn)調(diào)頭平臺(tái)旋轉(zhuǎn)、平移，依次到達(dá)模擬放樣位置。圖4.1-1盾構(gòu)機(jī)頂推調(diào)頭示意圖圖4.1-2后配套臺(tái)車牽引示意圖施工工藝流程及操作要點(diǎn)工藝流程支撐件、頂鐵、限位塊制作盾支撐件、頂鐵、限位塊制作盾構(gòu)機(jī)調(diào)頭電瓶車及臺(tái)車調(diào)頭瓶驟車電步車上#述臺(tái)復(fù)余重其碰撞檢查及路徑優(yōu)化預(yù)設(shè)位置放樣托架改裝5#臺(tái)車牽引至始發(fā)側(cè)站臺(tái)區(qū)及調(diào)頭平臺(tái)復(fù)位模型建立盾構(gòu)機(jī)調(diào)頭路徑生成后配套臺(tái)車調(diào)頭路徑生成各節(jié)臺(tái)車連接，完成調(diào)頭材料轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)頭區(qū)域底板找平調(diào)頭區(qū)域滿鋪鋼板盾構(gòu)機(jī)及托架平移至預(yù)設(shè)始發(fā)位置盾構(gòu)機(jī)及托架二次轉(zhuǎn)彎盾構(gòu)機(jī)及托架平移至預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)彎位置2盾構(gòu)機(jī)及托架轉(zhuǎn)彎盾構(gòu)機(jī)及托架平移至預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)彎位置1盾構(gòu)機(jī)與后配套臺(tái)車分離盾構(gòu)機(jī)接收及固定托架定位及加固調(diào)頭平臺(tái)制作及滑輪組安裝1#電瓶車、臺(tái)車牽引至接收側(cè)站臺(tái)區(qū)各節(jié)臺(tái)車及連接橋分離1#電瓶車，6#臺(tái)車牽引至調(diào)頭平臺(tái)并固定1#電瓶車、6#臺(tái)車調(diào)頭及調(diào)頭平臺(tái)復(fù)位5#臺(tái)車牽引至調(diào)頭平臺(tái)調(diào)頭平臺(tái)、5#臺(tái)車轉(zhuǎn)彎調(diào)頭平臺(tái)、5#臺(tái)車平移至預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)彎位置3調(diào)頭平臺(tái)、5#臺(tái)車二次轉(zhuǎn)彎路徑模擬圖5.1-1工藝流程圖操作要點(diǎn)路徑模擬模型建立采用物理仿真軟件INTERACTIVEPHYSICS調(diào)頭構(gòu)件，滑輪、電瓶車等模型。在盾構(gòu)機(jī)主機(jī)和后配套臺(tái)車上設(shè)置約束力及監(jiān)測(cè)點(diǎn)，滑輪之間設(shè)置繩約束。

圖5.2-1調(diào)頭設(shè)備及構(gòu)件模型建立生成多個(gè)調(diào)頭運(yùn)動(dòng)路徑，選取距側(cè)墻距離最大的運(yùn)動(dòng)路徑，導(dǎo)出位置信息。后配套臺(tái)車路徑生成將后配套臺(tái)車、調(diào)頭平臺(tái)、滑輪組、電瓶車通過(guò)約束固定，初步設(shè)定后配套臺(tái)車坐標(biāo)。（即保持一個(gè)變量（站臺(tái)動(dòng)路徑，導(dǎo)出位置信息。圖5.2-2等距改變后配套臺(tái)車位置進(jìn)行臺(tái)車調(diào)頭模擬碰撞檢查及路徑優(yōu)化根據(jù)實(shí)際尺寸，利用REVIT建立盾構(gòu)機(jī)、后配套臺(tái)車、調(diào)頭平臺(tái)、調(diào)頭車站三維模型。圖5.2-3調(diào)頭設(shè)備及構(gòu)件三維模型建立將三維模型導(dǎo)入NAVISWORKS，添加上述模擬生成的運(yùn)動(dòng)路徑，進(jìn)行三維碰撞檢碰撞，最后生成調(diào)頭各個(gè)階段坐標(biāo)及約束力作用位置數(shù)據(jù)。

圖5.2-4三維碰撞檢查材料轉(zhuǎn)運(yùn)材料下井，利用手叉車將卷?yè)P(yáng)機(jī)移動(dòng)至調(diào)頭區(qū)域處固定。區(qū)域。調(diào)頭區(qū)域底板找平對(duì)調(diào)頭區(qū)域進(jìn)行標(biāo)高采集，局部高差超過(guò)1cm位置均勻鋪設(shè)砂漿。砂漿采用袋裝水泥與細(xì)沙混合，現(xiàn)場(chǎng)拌制。砂漿凝固后進(jìn)行測(cè)量復(fù)核，保證砂漿鋪設(shè)平整度。調(diào)頭區(qū)域滿鋪鋼板在調(diào)頭區(qū)域邊界處每隔1m采用電鉆鉆25mm圓孔，清孔后植入φ22鋼筋。的接縫焊接牢固，焊縫長(zhǎng)度30cm，間距1m，表面進(jìn)行打磨處理。支撐件、頂鐵、限位塊制作支撐件采用2cm正方形鋼板和三角鋼板焊接制作。頂鐵采用200H度設(shè)置為35cm、50cm、75cm、100cm。限位塊采用2cm厚鋼板切割成半圓狀。預(yù)設(shè)位置放樣全站儀測(cè)量放點(diǎn)，并在鋼板上做好標(biāo)記。盾構(gòu)機(jī)調(diào)頭托架改裝（以10cm為例）。打磨平整。拼裝完成后沿鋼板四周打磨坡口。層墊塊單邊長(zhǎng)2cm，頂層墊塊至少應(yīng)伸出托架導(dǎo)軌壓板和支座橫梁2cm位于托架導(dǎo)軌壓板下端，橫向布置位置位于托架橫梁下端，墊塊間距設(shè)置為20cm成后沿四面采用三角焊，將托架底層鋼板、墊塊連接牢固。最后將托架整體放置在加高的鋼板上，焊接固定。

圖5.2-5托架加高橫斷面示意圖測(cè)量放樣確定盾構(gòu)機(jī)出洞位置，調(diào)整托架與該位置重合。保證鋼板頂面光滑平整。盾構(gòu)機(jī)接收及固定刀盤破除端頭墻后，將其空推至托架上。采用槽鋼將盾構(gòu)機(jī)與托架焊接形成一個(gè)整體。盾構(gòu)機(jī)與后配套臺(tái)車分離變，最后拆除連接橋與盾構(gòu)機(jī)之間的行程控制插銷。盾構(gòu)機(jī)及托架平移至預(yù)設(shè)位置1在測(cè)量放樣確定位置a、b處焊接支撐件。選用2個(gè)100t（頂鐵通過(guò)高強(qiáng)度螺栓安裝，在兩個(gè)平行頂鐵上部的凹槽內(nèi)放入槽鋼壓頂梁），直到頂推至預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)彎位置1。圖5.2-6盾構(gòu)機(jī)及托架平移示意圖

圖5.2-7頂鐵安裝示意圖在測(cè)量放樣確定位置c、d、e、f處焊接反力架。將千斤頂分轉(zhuǎn)移至c、d盾構(gòu)機(jī)和托架沿預(yù)定軌跡行走，完成45°轉(zhuǎn)彎。將c、d位置千斤頂轉(zhuǎn)移至e、f處，同時(shí)啟動(dòng)千斤頂，使盾構(gòu)機(jī)和托架再次向內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)45°，完成轉(zhuǎn)彎，如下圖所示。圖5.2-8盾構(gòu)機(jī)及托架轉(zhuǎn)彎示意圖盾構(gòu)機(jī)及托架平移至預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)彎位置2在測(cè)量放樣確定位置d、g處焊接支撐件。將千斤轉(zhuǎn)移至d、g設(shè)轉(zhuǎn)彎位置2，如下圖所示。

圖5.2-9盾構(gòu)機(jī)及托架平移示意圖在測(cè)量放樣確定位置i、h、j、k處焊接支撐件。將千斤頂轉(zhuǎn)移至i、h位置支撐件前端，頂推托架，使盾構(gòu)機(jī)和托架完成45°轉(zhuǎn)彎。將ih位置千斤頂轉(zhuǎn)移至jk45°，完成轉(zhuǎn)彎，如下圖所示。圖5.2-10盾構(gòu)機(jī)及托架二次轉(zhuǎn)彎示意圖盾構(gòu)機(jī)及托架平移至預(yù)設(shè)始發(fā)位置在測(cè)量放樣確定位置l、m處焊接支撐件。將千斤頂轉(zhuǎn)移至l、如下圖所示。圖5.2-11構(gòu)機(jī)及托架平移至始發(fā)位置示意圖電瓶車及臺(tái)車調(diào)頭臺(tái)車調(diào)頭平臺(tái)制作及滑輪組安裝采用2cm厚鋼板拼接制作調(diào)頭平臺(tái)底板，底板底面四周打磨坡口；采用200H留圓孔。在門式架上部安裝鋼軌。調(diào)頭平臺(tái)軌道與外部軌道通過(guò)連接板連接固定。平臺(tái)底板大樣圖圖5.2-12調(diào)頭平臺(tái)整體圖在已放樣確定位置焊接310T絲繩。圖5.2-13滑輪、支撐件安裝示意圖1#電瓶車、臺(tái)車牽引至接收側(cè)站臺(tái)區(qū)在始發(fā)側(cè)站臺(tái)、接收側(cè)站臺(tái)及接收區(qū)域鋪設(shè)軌道。利用1#電瓶車牽引后配套臺(tái)車移動(dòng)至接收側(cè)站臺(tái)區(qū)。各節(jié)臺(tái)車及連接橋分離1#節(jié)臺(tái)車之間的連接銷。1#電瓶車、6#臺(tái)車牽引至調(diào)頭平臺(tái)并固定用1#電瓶車將6#臺(tái)車牽引至調(diào)頭平臺(tái)上，通過(guò)臺(tái)車限位固定裝置將1#電瓶車和6#臺(tái)車車輪在調(diào)頭平臺(tái)軌道上鎖緊固定。圖5.2-14臺(tái)車限位固定平面布置及大樣圖1#電瓶車、6#臺(tái)車調(diào)頭及調(diào)頭平臺(tái)復(fù)位機(jī)調(diào)頭施工方法基本一致。調(diào)頭完成后，將調(diào)頭平臺(tái)軌道與始發(fā)側(cè)站臺(tái)區(qū)軌道連接，用1#電瓶車將6#臺(tái)車牽引至站臺(tái)區(qū)。繩一端固定在1#1#如下圖所示。圖5.2-151#電瓶車、6#臺(tái)車調(diào)頭及調(diào)頭平臺(tái)復(fù)位示意圖5#臺(tái)車牽引至調(diào)頭平臺(tái)2#電瓶車將5#述限位裝置固定臺(tái)車。調(diào)頭平臺(tái)、5#臺(tái)車轉(zhuǎn)彎將鋼絲繩套入滑輪組，鋼絲繩一端連接在1#電瓶車尾部，另一端連接在支撐件上。啟動(dòng)電瓶車拖拽調(diào)頭平臺(tái)、5#臺(tái)車完成轉(zhuǎn)彎，到達(dá)預(yù)設(shè)位置3，如下圖所示。圖5.2-16調(diào)頭平臺(tái)、5#臺(tái)車轉(zhuǎn)彎示意圖調(diào)頭平臺(tái)、5#臺(tái)車平移至預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)彎位置3將調(diào)頭平臺(tái)卡槽①處動(dòng)滑輪轉(zhuǎn)移至卡槽②，連接鋼絲繩，啟動(dòng)1#電瓶車，拖移調(diào)頭平臺(tái)及5#臺(tái)車至預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)彎位置4，如下圖所示。圖5.2-17調(diào)頭平臺(tái)、5#臺(tái)車平移示意圖調(diào)頭平臺(tái)、5#臺(tái)車二次轉(zhuǎn)彎臺(tái)區(qū)軌道對(duì)齊，如下圖所示。圖5.2-18調(diào)頭平臺(tái)、5#臺(tái)車二次轉(zhuǎn)彎示意圖5#臺(tái)車牽引至始發(fā)側(cè)站臺(tái)區(qū)及調(diào)頭平臺(tái)復(fù)位1#電瓶車將5#用5.2-15中同樣的方法進(jìn)行調(diào)頭平臺(tái)平移復(fù)位。其余臺(tái)車及2#電瓶車重復(fù)上述步驟進(jìn)行調(diào)頭其余后配套臺(tái)車按照4#、3#、2#、1#、連接橋的順序，依次完成調(diào)頭，和上述5#臺(tái)車調(diào)頭過(guò)程一致。各節(jié)臺(tái)車連接，完成調(diào)頭連接所有臺(tái)車、連接橋之間的插銷，最后將連接橋與盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行連接，接通各路管線，完成盾構(gòu)機(jī)及后配套臺(tái)車調(diào)頭。材料

6材料與設(shè)備表6.1-1材料表序號(hào)材料名稱規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)用途1鋼軌43kg/m合格調(diào)頭平臺(tái)軌道；電瓶車、臺(tái)車行走軌道2鋼板2000×8000，t=20mm合格調(diào)頭區(qū)域滿鋪鋼板；托架改裝；調(diào)頭平臺(tái)、支撐件、頂鐵、限位塊等構(gòu)件制作3H型鋼200×200，t=20mm合格調(diào)頭平臺(tái)、頂鐵制作4槽鋼100×9000合格調(diào)頭平臺(tái)、軌枕制作5鋼筋Φ=22，HRB400合格調(diào)頭區(qū)域、托架加固植筋6植筋膠DLJ-3005桶裝合格調(diào)頭區(qū)域、托架加固植筋7水泥袋P.042.5合格調(diào)頭區(qū)域底板找平8河砂細(xì)砂合格調(diào)頭區(qū)域底板找平9黃油S2V2202合格調(diào)頭區(qū)域鋼板黃油涂抹機(jī)具設(shè)備表6.2-1施工所需機(jī)具設(shè)備表序號(hào)名稱規(guī)格性能用途1電鉆GBM13RE良好混凝土鉆孔植筋3電焊BX-500-1良好各類構(gòu)件焊接加工4手持砂輪機(jī)SIM-FF-100A良好鋼板坡口打磨5卷?yè)P(yáng)機(jī)JKJM5T良好材料轉(zhuǎn)運(yùn)6手拉葫蘆3T良好鋼板鋪設(shè)7磁力鉆DX-35DX-50CHT良好鋼板鉆孔8千斤頂100T良好盾構(gòu)機(jī)、調(diào)頭平臺(tái)頂推9鋼絲繩Φ18良好調(diào)頭平臺(tái)牽引11滑輪雙槽滑輪，10T良好調(diào)頭平臺(tái)牽引12吊耳10T美式弓形良好調(diào)頭平臺(tái)牽引

質(zhì)量控制本工法遵循標(biāo)準(zhǔn)：《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》（GB50661-2011）；本工法遵循標(biāo)準(zhǔn)：《液壓傳動(dòng)系統(tǒng)及其元件的通用規(guī)則和安全要求》（GBT3766-2015）；（GB/T27546-2011）。質(zhì)量控制措施由技術(shù)部和機(jī)電部共同編制調(diào)頭施工方案，核算頂推力，確定與之匹配的機(jī)具設(shè)備。底板滿鋪鋼板后，相鄰鋼板表面高差不超過(guò)±2mm。清理干凈，焊接作業(yè)焊縫等級(jí)均應(yīng)達(dá)到二級(jí)。托架底層鋼板和調(diào)頭平臺(tái)底座鋼板坡口打磨不宜太厚，應(yīng)控制在5mm內(nèi)。限位塊、支撐件水平定位偏差不超過(guò)1cm，安裝前應(yīng)保證鋼板整潔。繩應(yīng)匹配，輪徑與繩徑的尺寸之比不可小于16~28。千斤頂須設(shè)置油壓報(bào)警值，防止頂推過(guò)程中超載。結(jié)構(gòu)保證25cm以上的安全距離。

8安全措施（JGJ59-2011）等國(guó)家和地方有關(guān)施工現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)管理規(guī)定。（附條文說(shuō)明（\hJGJ\h46-2005）的規(guī)定執(zhí)行。焊接應(yīng)有接火裝置，并設(shè)專人看火，配備滅火器及其他消防設(shè)施，避免發(fā)生火災(zāi)。觀。臺(tái)結(jié)構(gòu)焊縫、限位固定裝置的完好性；等現(xiàn)象，滑輪滾動(dòng)時(shí)，不得有鋼絲跳槽的情況。損壞燈具。移動(dòng)照明器具，必須用手持式專用移動(dòng)燈。9環(huán)保措施堅(jiān)持現(xiàn)場(chǎng)材料合理碼放，防止現(xiàn)場(chǎng)雜亂。對(duì)施工區(qū)域?qū)嵭蟹忾]式管理，以減少粉塵、噪音等對(duì)周邊環(huán)境的影響。施工現(xiàn)場(chǎng)制定排污、棄土的控制措施，加強(qiáng)文明施工，創(chuàng)造清潔衛(wèi)生的作業(yè)環(huán)境。10效益分析經(jīng)濟(jì)效益1233項(xiàng)目?jī)?nèi)容施工方法封閉式地鐵車站盾構(gòu)調(diào)頭施工工法項(xiàng)目?jī)?nèi)容施工方法封閉式地鐵車站盾構(gòu)調(diào)頭施工工法對(duì)比項(xiàng)目傳統(tǒng)千斤頂頂推托架及后配套臺(tái)車調(diào)頭的方法材料對(duì)比型材投入基本相同特制的調(diào)頭平臺(tái)、拼裝式頂鐵、臺(tái)車限位裝置考慮5次周轉(zhuǎn)，購(gòu)買的設(shè)備考慮10次周轉(zhuǎn)設(shè)備對(duì)比臺(tái)車調(diào)頭過(guò)程中多投入2組10T滑輪，考慮5次周轉(zhuǎn)；臺(tái)車調(diào)頭過(guò)程中節(jié)省3組20T千斤頂?shù)淖赓U勞動(dòng)力對(duì)比臺(tái)車調(diào)頭施工期間節(jié)省支撐件焊工5人，節(jié)省頂推配合雜工10人工期對(duì)比盾構(gòu)機(jī)調(diào)頭施工周期相同；后配套臺(tái)車調(diào)頭施工節(jié)省工期20天經(jīng)濟(jì)效益封閉式地鐵車站盾構(gòu)調(diào)頭施工共耗時(shí)15天盾構(gòu)機(jī)費(fèi)用40000元/日，龍門吊2800元/日，電瓶車1600元/日，元/日）×20（日×2=952000（元）；型材費(fèi)用4300元/T，考慮5次周轉(zhuǎn)后，材料投入節(jié)省費(fèi)用：10（T