大直径土压平衡盾构机分体始发技术

大直径土压平衡盾构机分体始发技术

马润波施云龙郑高兵张天宇

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中铁工程装备集团技术服务有限公司河南郑州450000

摘要：以国外某深埋雨水隧道为例，对大直径土压平衡盾构机分体始发进行了系统描述，重点介绍了盾构机主机井下组装、延长管线安装和后配套井上布置的施工过程，根据现场工况，结合理论计算，选择合理的施工方案。本施工案例应用于国外，施工业主来自德国，结合国外的一些施工理念和施工方法，顺利完成盾构机的分体始发。本文为大直径土压平衡盾构机分体始发技术，积累了宝贵的国外经验，对我国盾构施工技术有重大意义。

关键词：盾构机；分体始发；土压平衡；大直径

1.始发概况

本项目为国外某深水排污主隧道DriveCS4～CS3标段，主要用于雨水的排放。施工区间为CS4-CS3，总长约5km，最大埋深约为30米。始发井口尺寸为直径22.5m的圆形井口，没有明挖隧道，从圆形井口出渣。由于主机长度为12m，整机总长约85m，须进行分体始发。首先把主机在井下进行组装，台车组装后放在地面，1号台车和主机部分使用延长管线进行连接，随后盾构机掘进到120m后，后配套台车、延长管线等拆机，最后再把台车下井，再次进行装机、调试、始发工作。

2.主机井下组装

盾构机始发前需要完成盾构机整机组装和调试，根据现场始发井和导洞的尺寸，合理安排整机的组装流程，主机在井下组装，后配套的拖车和设备桥在井上组装，并放置在洞孔附近。主机总长约12.5米，始发井口直径为Φ22.8米，螺机约长18米，重约65t，拼装机安装完成后，螺机的安装空间仅有约11m，为了减小螺机安装风险，需要将主机向前移动来增大螺机的安装空间。始发导台如图1所示，主机在始发导台上完成井下组装（包含刀盘、前盾、中盾、拼装机等）。安装螺机之前需要向前平移主机，可以采用两种方式：1、推进油缸步进；2、新增油缸推进。如果采用推进油缸步进，则尾盾底块不能安装，需要安装底部管片来提供反推力。如果采用新增油缸助推，则需要选用合适的油缸，安装在始发导台和盾体外侧之间。

现场采用推进油缸步进方案如图1所示，需要在始发导台上铺设临时钢管片来提供反推力，尾盾底块不可以提前安装，推进油缸需要判断使用几根：需要最小推力：Fmin=Mgf=1617KN选择推进油缸数量：选用合适数量的油缸，行程2900mm，最大工作压力35MPa，正常工作压力为300MPa，使用底部一组油缸，共需要三根油缸，底部一根，左右各一根，保持盾体均匀受力。

油缸推力：

F=3∗Π∗P∗d∗d/4=4239KN

根据上面计算可知F＞Fmin，安全系数n=F/Fmin≈2.62，

油缸的能力满足使用要求，同时需要35MPa的液压泵站来提供油源。

主机向前步进1.5米左右，到达始发台最前方，留出空间安装螺机，待螺机安装完成，拆除辅助钢管片，继续完成尾盾的组装和焊接工作，最终主机安装完成。如图2所示。

螺机安装，由于空间只有12.5m左右，安装螺机的困难比较大，现场经过反复模拟计算，最终确定螺机吊装角度在60°时，可以满足螺机安装条件。下图是螺机安装图片，如图3所示。

图1安装钢管片图2主机安装完成图3螺机安装图片

3.后配套井上安装

台车部分已经在地面完成组装，使用液压平板车运输到井口，并按顺序进行放置。在地面对台车的结构件、流体、液压、电气等部件的安装工作。如下图所示。

4.延长管线布置

提前计算需要延长管线的长度，计算所需要的管路。由于延长管线太长，需要在井下增加一个中继泵站，用于延长管线供油与回油使用。延长油管使用20米一根，在竖井墙壁上使用固定管夹把油管进行固定，防止液压油在加压时造成管路震荡。主驱电机的电缆使用180m的整根电缆，其它电缆也是使用180米整根电缆。

5.结论

大直径土压平衡盾构机分体始发方案，成功应用在国外某深埋雨水隧道，延长管线布局越合理越有利于盾构机分体始发，节省了开挖导洞的成本，有利于隧道施工的快速性。此案例也可在国内盾构施工中得到应用，有利于提升我国盾构施工水平，为我国盾构机全面走出国门贡献力量。

参考文献：

[1]中国最大的盾构法公路隧道日前在沪开工建设[J].铁道建筑技术.2003（04）

[2]周文波.盾构法隧道施工技术及应用[M].上海：中国建筑工业出版社，004.

[3]蒋华春，梁新权，傅鹤林.土压平衡盾构始发施工关键技术研究[J].企业技术开发，2016，35（31）：01-05.

作者简介：马润波（1990-），男，河南洛阳人，本科。