昆明地铁建设管理有限公司 云南昆明 650011
摘要：复合式土压平衡盾构是我国大多数城市地铁隧道施工的主要盾构类型，通过加强复合式土压平衡盾构组装和拆除的过程控制并根据调试结果适当调整和优化，保证盾构机正常运行，从而实现对工程质量、形象进度的控制。
关键词：复合式土压平衡盾构 安装 拆除 安全措施
随着社会与经济的发展,轨道交通以其运量大、速度快的技术优势已成为城市交通结构中不可缺少的组成部分,它较好地解决了大、中城市交通日益增长的供需矛盾问题，它也是世界公认的低能耗、少污染的“绿色交通”，是解决“城市病”的一把金钥匙。昆明轨道交通运营里程已达到88.76公里，车站57座，在昆明轨道交通施工过程中盾构机是必不可少的重要装备。它具有（1）掘进速度快；（2）盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业; （3）不影响地面交通与设施，同时不影响地下管线等设施；（4）穿越河道时不影响航运，施工中不受季节、风雨等气候条件影响，施工中没有噪音和扰动； （5）在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性等优点。但是由于盾构机造价昂贵，盾构机的运输、机械安装、拆除工艺比较复杂，需要专业化人员完成。
一、盾构施工现场的吊装、组装
盾构的吊装及下井组装是盾构施工的一个重要组成部分，是隧道掘进的前提和保障为。为保证盾构吊装安全有序的完成以及盾构的组装质量，为盾构顺利施工做好准备，需要提前制定盾构机的吊装、组装方案并严格按照此方案的技术要求进行操作。
1．吊装单位
要求具备资质：壹级（具备大型设备吊装资质,有过相关盾构下井组装吊装经验）。盾构吊装过程中的指挥、司索等与安全相关的工作均由吊装单位具有相应资质的人员担任，吊装单位对吊装过程中的安全负主要责任。
2．组装前的准备工作
盾构运输次序及协调工作，根据组装需要和场地使用合理安排盾构各零部件进场，其中主机在夜间22点后进场，其余根据组装进度和组装方便的原则进行运输。
吊装场地要求：一般由于受施工场地的限制，组装对大件运输的总要求是首先组装的部件先行运输。在运输的同时进行设备的组装工作以减缓工作场地的压力，考虑运输和临时场地安排的矛盾，需要在工作现场准备一定的缓冲存储场地，对场地的要求按照设备和现场的情况予以综合考虑。施工前，应清理道路和场地，以方便吊机行驶和站位。工作井口吊机作业一侧，C30混凝土硬化地面，硬化厚度为200毫米，保证地面耐力不小于25t/㎡。按照经济、快速原则，各盾构始发宜采用整机始发，始发阶段轨线从端头井向后铺设长度为80米，满足盾构车架的组装长度。同时对施工场地上下井口的楼梯通道做详细的布置，既要上下井口安全方便，又要不干涉盾构的吊装工作。由于盾构组装时分白班、夜班两班工作，所以夜班的照明工作尤为重要，它不仅关系到组装质量的好坏，而且关系到工作人员的生命安全。照明方案设计以布线简单、安装方便、亮度适合、经济合理、美观大方为原则。通过在每个井口安装镝灯一个，地面安装镝灯3个，每层安装汞灯5个，井下准备移动式工作灯4个来保证组装场地的照明。
3．所需设备
主吊机械：德国生产利勃海尔LTM1500(500t)汽车吊，自重240吨。使用吊臂长度26.5m，在作业半径14m时，额定起重量为97吨，能满足盾构吊装作业中最大件的要求。
配合翻转机械：KMK6200，200吨汽车吊一台，在作业半径为12m时，额定起重量为59吨，能满足盾构前盾、中盾的翻转要求。
辅助机械：50吨汽车吊1台，吊装拖车及附件。
4.组装的总体要求
对中盾、前盾、刀盘结合面、管片拼装机、螺旋输送机等的防锈油进行清洗，去除蓬布。集装箱内零部件在盾构组装前运输至工地并且开箱清理，不占用盾构的组装时间。提前用钢筋混凝土制作条形基础并准确定位，铺设拖车轨道，在组装开始前把方案向所有参加组装的人员进行技术交底，并对职工进行培训，便于理解和执行。
对于机械部件的组装，组装前需要弄清其结构及安装尺寸的关系、螺栓连接紧固的具体要求等机械安装的基本常识，对配合精度要求高的结合面必须进行清洗，同时在组装过程中要严格要求，杜绝野蛮操作，确保盾构组装按计划完成。
液压系统组装前必须检查泵、阀及其连接管路等液压件的封堵是否可靠，如有可疑情况，必须进行现场清洗处理，管件在组装过程中也必须严格清洗，确保盾构液压系统不受任何侵蚀污染。
对于高低压设备和电气组件的安装，严格执行制造厂家所提供的有关标准和我国电力电气安装的有关规定和标准。
组装前必须对所使用设备、工具进行安全检查，杜绝一切安全隐患，保证组装过程的安全顺利进行，该项工作是组装过程中极为重要的内容。
认真填写交接班记录，由两个组装班的值班工程师和工班长共同填写签认，后交物资部内业工程师保存。要认真填写本班完成任务和质量及存在的问题，下个班次需要注意事项和需要做的准备工作。
5．组装过程
（1）安装拖车
检查拖车上的附件安装是否牢靠，连接螺栓有无松动等情况，确保拖车起吊时不会发生移位、掉落等危险情况，同时对易损部位要进行保护。
在拖车组装场地摆放四垛枕木，枕木间距要避开轮对的安装位置，高度略高于轮对高度450mm。
将拖车整体起吊并放置在枕木上，清洁所有结合面上的油漆、毛刺等。同时安装左右侧轮对，先用风动扳手进行预紧，再用扭矩扳手进行复紧。紧固拖车上的螺栓并在门架底部用2个手拉葫芦拉紧，以免门架变形影响拖车轨距，以便于拖车在轨道上的放置。
（2）安装连接桥 ：
安装连接桥两侧管线，安装前要保证后部高度不小于850mm,以便于安装连接桥两侧管线。下放管片车至始发井前部，支撑架高度约3020mm。在连接桥后部挂两个10t手拉葫芦，在地面上起吊连接桥，起吊至组装井口后，放松手拉葫芦链条使连接桥倾斜至水平距离略小于组装井口长度10m，下放连接桥至组装井后，收缩手拉葫芦链条，使之处于水平状态。与一号拖车连接，前端放置在管片车支撑上焊接牢固，并将一号拖车与连接桥推至站台内15m。
（3）下放螺旋输送机：
下放一个碴车底盘至始发井内，并在上面放置两层枕木，起吊螺旋输送机并放置在碴车底盘上，将其推入站台。
（4）中盾下井：
用500吨汽车吊和200吨汽车吊配合将中盾翻身放置在组装井始发台导轨上，与前盾预留位置距离约800mm，再次清洗前盾、中盾结合面,然后安装中前盾结合面间密封圈，型号为φ15mm，长度约18950mm。
（5）前盾下井：
用500吨汽车吊和200吨汽车吊配合将前盾翻身放置在组装井始发台导轨上距组装井前沿2米处的位置，清洗前盾、中盾结合面。
（6）连接中前盾：
安装中盾上的定位销（安装前需要打磨），用500吨汽车吊和50吨液压油缸将中盾与始发台导轨上的前盾对接。安装螺栓并保证人舱上部盲孔螺栓和人舱连接螺栓能够安装，螺母带圆台面的一侧应朝向垫圈有倒角的一侧，螺栓由中盾向前盾插入；然后紧固螺栓，紧固时按对角线顺序进行紧固。先用风动扳手进行预紧，再用液压扭矩扳手进行初紧和终紧，初紧液压扳手调定压力为300bar,终紧调定压力为480bar，第一次和第二次紧固应连续进行。完成终紧须进行检查，在完成终紧后1h---24h之间完成，检查数目不少于16个。如不合格，应进行扩大检查，检查数目增加不少于16个。如仍有不合格，则整个中前盾间螺栓应重新拧紧。
（7）吊装刀盘：
吊装前，前盾与始发井前部距离应保证不小于2m。分别清洗刀盘和前盾结合面，然后用200吨汽车吊和50吨汽车吊配合将刀盘翻身下井，用一个5吨手拉葫芦牵引刀盘与前盾对接。安装刀盘前部螺柱（M42×330）、（M42×635）, 螺纹短端（螺纹长L=100mm）旋入主驱动法兰内, 尾部留92mm。采用液压拉拔器进行紧固，双头螺柱预紧力875kN。
（8）安装盾壳内平台及附件：
依次下井中盾内平台、管线、附件等并紧固螺栓，起吊管片安装机轨道梁与中盾进行对接并紧固螺栓。
（9）吊装管片拼装机：
用两台汽车吊配合将管片拼装机翻身套入管片拼装机轨道内并固定，防止拼装机在轨道上翻转。
（10）安装盾尾：
清洗应急密封槽和铰接密封结合面，在槽内涂少许油脂。安装应急密封时从充气口阀一侧安装，用橡皮榔头轻微敲击使之在密封槽内密贴。两台汽车吊配合将盾尾翻身并与中盾对接，与中盾间距离140mm。安装第一道铰接密封搭接处不小于1200坡口，安装第一道支撑环尼龙压条型号34mm×20mm；安装第二道密封搭接处与第一道密封顺时针错开1200角度，安装第二道支撑环尼龙压条，型号34mm×10mm；安装第三道铰接密封与第二道密封顺时针错开1200角度，安装铰接密封压板，与盾尾间距15mm,外部锁紧固定螺杆长度为20mm螺栓。调节螺栓型号为M12×70,锁紧固定螺栓为M12×60。
（11）吊装螺旋输送机：
安装螺旋输送机先将反力架和钢环下部下放在始发井内，方便安装。将放置在碴车底盘上的螺旋输送机推向始发井，用汽车吊起吊螺旋输送机并穿入盾壳内。此过程中，需用10吨手拉葫芦3个、5吨手拉葫芦3个在前部牵引。前部插入前盾到位后，安装螺旋输送机中部固定销，安装M30×156连接螺栓,初紧力矩800Nm，终紧力矩1250Nm（100bar,180bar）。
（12）安装皮带机：
将一号拖车、连接桥与主机对接并进行输送带的硫化。
（13）连接液压、 风水管线：
组装主机和后配套的液压管线、风、水管线。管线的清洗和连接。水管和压缩空气管路要能够保证接头的密封性能，管路只需用5-8bar压缩空气进行吹洗即可。而液压管线则需要较高清洁度和密封性，除按上述方法完成后，还需要进一步的清洗，需要用碱性溶剂进行清洗，最后用清洁的液压油进行清洗。管线除要按照设备功能和结构功能完成连接，还要保证可更换性和维修性，要保证有足够的维修空间（例如管片安装机梁区域的管线），最后还要进行准确明显的标识。
二、盾构拆机
1.刀盘出井翻身
（1）刀盘重量60t；止水帘卡在前体上后焊接吊耳拆除刀盘。用一对φ65×8m的钢丝绳挂在500t履带式起重机的大钩上，将2个35t卡环分别连接到钢丝绳的2个头上，再将2个35t卡环连接到已焊接好的2个吊装吊耳上。
（2）吊机慢慢起钩使吊机受到刀盘的重量，检查钢丝绳、卡环受力和吊耳情况正常后，安装人员拆除刀盘与前体的连接螺栓，确认已全部解开。吊机缓慢起钩，完全脱离后吊机起钩将刀盘吊出井面，吊机通过回转、行走、变幅、松钩等动作将刀盘放置到空旷场地，在刀盘下方垫上枕木，一边松钩一边回转吊臂，直至刀盘放平。
（3）在刀盘的正下方均匀垫200×200mm的方木8至10条，吊机慢慢松钩使刀盘置于枕木上，检查受力情况正常后吊机松钩，刀盘翻身完成。将刀盘存放于另一条线的井口，放平垫稳。
2.盾构拆除和吊出
（1）盾构盾体全部推进至接收托架，用钢支撑将最后一环管片顶出盾尾，盾构即停机进行盾体解体。解体时先切开盾尾，将盾尾上半部吊出运走；
（2）将螺旋机拆除。拆除时用200T汽车吊配合以25T手拉葫芦将螺旋机拔出，然后暂时放在平板车上；
（3）拆除拼装机，用200T汽车吊吊出竖井，直接装车运走；拆除拼装机时，首先在连接桥架1上加工支撑，支撑于隧道管片上，支撑安装位置为桥架变坡处，用H20型钢焊接于桥架上；
（4）拆除盾尾下半部分，用履带吊吊出装车；
（5）拆除前体和中体铰接和其他联系，在前体和后体上焊接牛腿，然后用两个100T的液压千斤顶将两部分分开2m，直到人舱全部与中体脱离；前体和中体上各焊接4个吊耳，用500T履带吊分别吊出竖井；在200T吊车的配合下，用抬吊法将盾体翻身打平，装车运输；
（6）将轨道延伸至接收托架上，螺旋机运输至接收井内，然后吊出装车；
（7）拆除盾体的同时，将拖车上的油管和电缆全部拆除并标记，对油管和油箱内的液压油进行回收；
（8）将1#桥架的临时支撑改移至平板车上，用电瓶车将拖车牵引至井口轨道上，拆除拖车间的联系，吊出装车，依次拆除1#桥架～6#拖车的所有配套拖车，并装车运输。每节拖车在吊出时，用工10型钢连接底部轨道梁，防止在吊出过程中，拖车发生变形。
3.盾构拆除注意事项
盾尾吊出时，开口应用工字钢连接，防止吊出时变形；各管线拆出时，接口必须同步编号并标识；液压油排放时，由专门人员看护，并注意及时密封，防止二次污染； 所有拆除的螺栓等易丢失小构件，必须按型号和类型分类摆放，并统一入库； 拆除的零部件需要清理及需要进行其他存放前处理的，应当以正确的方法保养后入库；拖车在起吊前，底部开口必须用型钢或钢管连接，防止吊出时发生变形； 拖车上固定不牢，易脱落且不能有效固定在拖车上的部件，应拆除后单独吊出接收井；
4.安全控制措施
施工前做好技术交底工作，并成立吊装指挥小组，负责整个过程的指挥工作。进入施工现场作业人员必须戴安全帽，高空作业系好安全带，吊装作业应设置危险警戒区，吊装过程中对出入井口的人员要严格限制并派人值守，确保吊装作业安全有序的进行，同时应对参加施工的机械、工机具进行认真检查，确认其性能及状况，防止施工意外。在重物起吊前应对组件认真检查，吊点是否正确可靠、检查吊运过程有无障碍物等；吊装作业中严禁超载，起吊大件和重件时，要先进行试吊。在起吊离地面50mm后静置10s后再进行后续作业。双机抬吊过程中设专人监护盾构和起重机，操作应同步平稳；两机抬吊翻转时，应注意保证同步，吊物吊离地面约40cm时，注意观察吊机负荷变化。由于吊装作业过程受天气的影响较大，吊装过程中如遭遇大雨、风力在六级以上天气，必须停止吊装作业，吊装工作顺延。 加强现场洞外施工场地的用电管理、照明，保证场地的吊装在足够的光线下作业。夜间施工应照明充足，作业人员提高警惕，注意安全。组装过程中需要用到的电器设备在使用前必须经过相关的绝缘检查，合格后方可使用。组装前由安检主任和机械工程师对有关人员进行安全质量讲解。
结束语
综上所述，复合式土压平衡盾构组装和拆除的正确、有效实施，能够保证盾构机的稳定运行，对施工质量和进度提供了保证。同时通过组装过程及拆除过程，可以显著提升盾构机操作人员的专业综合素质。因此掌握复合式土压平衡盾构组装和拆除在施工过程中具有重要的现实意义。
参考文献
[1]蒙先君. [J].工程机械与维修，2008，(10):104-107
论文作者:路彩云
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/5
标签：盾构论文; 拖车论文; 螺栓论文; 作业论文; 管片论文; 场地论文; 管线论文; 《建筑学研究前沿》2017年第31期论文;