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中煤第三建设集团沈阳地铁九号线皇姑屯至北一路盾构区间工程1沈阳地铁九号线皇姑屯至北一路盾构区间工程盾构机平移专项方案措施编制人：审核人：批准人：2017年6月中煤第三建设集团沈阳地铁九号线皇姑屯至北一路盾构区间工程2一、编制依据1、《钢结构设计规范》（GB50017-2002）；2、《建设工程施工现场安全资料管理规程》(DB11/383-2006)；3、《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》（建质[2009]87号）；4、小松盾构机图纸资料，盾构机使用维护技术文件；5、盾构始发井和接收井主体结构设计图6、施工现场考察资料及有关调查材料；7、沈阳地铁九号线一期工程皇姑屯站～北一路站区间施工图、技术文件；8、《绿色施工管理规程》（DB11513-2008）二、工程概况2.1区间隧道概况本工程为沈阳地铁9号线皇姑屯至北一路区间，采用盾构法施工，现已完成隧道掘进工程。盾构机以上接收架，接收架尺寸为9470mm*4800mm，接收位置净尺寸为12000mm*11630mm,接收架前端距离侧墙1730mm,后端距离墙800mm。目前施工区域障碍物已清除，基坑周边安全护栏已安装，现场照明布置完成。2.2盾构机调头、平移总体方案概述隧道主体结构已贯通，出洞口处未设置盾构机吊出井，而是在隧道出洞口右侧22米处设置吊出井。因此盾构机需在出洞以后进入接收架以后，先进行台车之间、双梁与盾尾之间断开，利用管片车将台车按照6#、5#、4#、3#、2#、1#、双梁的顺序原路返回，从始发洞口起吊。盾体则调头90度，使盾尾朝起吊井,再平移一段距离，到达起吊井口下方时再逐步拆解起吊。详见下图：中煤第三建设集团沈阳地铁九号线皇姑屯至北一路盾构区间工程32.3盾构机参数本标段盾构机采用小松公司设计制造的TM625PMX-4型土压平衡盾构机，此次参与调头、平移的盾构机主机具体参数详见表。2.4工程重、难点分析1、盾构主机重约300t，在接收井内旋转90°后平移约25米到达起吊井口，而接收井为封闭状态，且调头空间小，顶推距离长，盾构机调头是本工程的重点。2、在空间狭小的场地进行盾构机调头，抬升，长距离顶推，如何确保设备及人员安全是本工程的难点。三、盾构机调头、平移作业资源配置3.1人员配备及主要职责名称重量（T）尺寸（M）刀盘32Φ6.260*1.395前盾98Φ6.250*3.135中盾85Φ6.250*3.1上盾尾壳17下盾尾壳16中煤第三建设集团沈阳地铁九号线皇姑屯至北一路盾构区间工程4盾构机调头、平移施工需要多工种人员配合，项目部成立以项目经理为主要领导小组的组织机构，组织机构及主要职责详见图：3.1.1人员的职责、分工人员职责与分工备注项目经理对项目实施的全面管理，安全第一责任人安全生产经理安全工作的主要负责人，编写安全措施的组织人平移工作总指挥总工负责项目实施的技术工作，对施工中存在的问题及时提出整改意见和措施，对施工过程中的质量进行监控和测量，发现问题及时提出整改意见机电经理机电设备的主要负责人，确保在施工中的机械安全、正常使用安全部长安全措施的贯彻、施工现场的安全检查、监督工程部长对工程的技术问题进行指导，检查施工中存在的问题，对存在的问题及时上报，并提出建议测量部长负责数据的收集、整理、指导施工作业队机电队长合理安排班组工作任务，调配各工种人员，安全生产、质量第一作业班组服从安排、听从指挥、严格按照规程和交底的内容作业3,.1.2人力资源及劳动力配备计划表序号工种数量分工1现场负责人1负责盾构机调头、平移作业管理协调工作2技术负责人1负责施工作业技术管理工作3安全员1负责施工作业安全管理工作，持证上岗4普通作业工人10现场实施作业5电焊工3切割、焊接6电工1现场接电及安全用电管理7机修工2设备操作及维修保养8合计19中煤第三建设集团沈阳地铁九号线皇姑屯至北一路盾构区间工程53.2施工机具及材料准备3.3施工安排盾构调头、平移施工主要工程为盾构调头的接收、盾构主机调头、平移、台车拆解、撤回、盾构调头及平移采用整体不拆卸原则，通过千斤顶顶推，盾体整体在钢板上滑移的方式，本标段盾构调头平移及拆解吊装施工计划工期为10天。整个盾构机的拆除吊装施工工期进度安排如下表：序号任务名称工期1拆除油管、水管、浆管、电缆、5工作日2盾体整体旋转90º，整体向接受井平移3工作日3150t、350t吊车吊进场、拆除、吊装盾尾、拼装平台、拼装机、螺旋机、中盾、刀盘、前盾5工作日4拆除台车，台车退至始发井，起吊，及双梁起吊4工作日拆除吊装总工期（包括平行施工）14工作日序号名称型号单位数量备注1接收架套12钢板16mm平方4403黄沙立方1004液压泵站套15液压油缸100吨件26手拉葫芦10吨件27手拉葫芦5吨件28手拉葫芦3吨件29卷尺5米把210撬棍把411钢丝绳根若干12卷扬机5吨台113电焊机500A台2中煤第三建设集团沈阳地铁九号线皇姑屯至北一路盾构区间工程63.4施工工艺流程图四、盾构机主机调头、平移施工4.1施工准备4.1.1施工场地找平安排人员对降水井进行检查，抽水工作（24小时），确保水位低于工作区域，保证现场无水溢流；由于车站板面浇筑的平整度并不能完全达到盾构机调头施工的要求，拟采用80mm黄沙将黄沙铺在地面，抄平后，将钢板铺在黄沙上；黄沙的铺垫高度应以80mm为宜，铺垫层太厚会造成基础过软，在盾构平移过程中因重压导致钢板变形，过薄则会无法保证钢板铺设面的水平度。铺设16mm钢板，以保证调头施工中板面的平整度和有效降低调头施工中产生的摩擦力。钢板接缝处每隔一米，开坡口焊接，焊接完成后打磨至钢板面平齐，钢板铺设要求：1、接收井底板填充时需要水平尺校准，严格控制填充后底板顶面的高程与坡度，保证填充底板顶面平整，钢板与钢板接缝处应平顺。2、钢板与钢板之间紧密靠拢，钢板之间缝隙进行焊接，并打磨处理。中煤第三建设集团沈阳地铁九号线皇姑屯至北一路盾构区间工程73、将预留的钢筋采用机械的方法压倒，切勿采用火焰加热。4.1.2接收基座安装及加固在钢板上安装接收架，接收托架轴线和纵向均采用20#工字钢加固与型钢支架系统焊死，支架与车站主体结构顶死，以避免盾构机进洞时接收托架滑移。接收架立图如下图。接收托架整体长度为9.5m，宽度为4.8m。由工字钢焊接而成，与钢板的接触面积约在10平米左右。承载约270t。则每平米承受约为300Kpa的压力，再加上钢板下面的黄沙层也能提供一定的支撑力。故选择δ16mmQ235钢板铺设即可。（Q235钢板屈服强度为≥230Mpa）。接收架在安装时，接收架的中心轴线应与隧道设计轴线一致，接收架的轨面标高除适应于线路情况外，作适当调整，以便盾构机顺利上接收架。对接收架进行加固，利用轨枕、工字钢等材料将接收架接架牢牢与钢板焊接成的整体，对焊点进行严格检查。尤其要对接收架纵向加固，保证盾构机能顺利到达接收基座上。施工前，方案应进行报批，交底。4.1.3盾构与后配套台车分离中煤第三建设集团沈阳地铁九号线皇姑屯至北一路盾构区间工程8（1）、调整拼装机的位置，使拼装机的前移、定位机构位于正下方；旋转螺旋机，使螺旋机内部渣土清理干净；（2）、利用盾构机千斤顶，将盾体往前移动直至盾体完全处于接收架上；（3）、在管片车上焊接支架，利用支架将双梁与管片车固定牢靠；（4）、断开盾体和台车之间的水电、液压管线以及钢结构的连接，管线作编号，并做好清洁保护；4.2盾构机主机调头、平移由于接收架下部有两道工字钢粱支撑，在调头、平移前需要将粱取出。采用液压千斤顶将盾构机连带接收架顶起，配合垫块的方法，取出支撑梁。在盾构机两侧，从前后两端开始各2米处，焊接四个挡块。要求满焊，焊缝无缺陷。（1）先将液压千斤顶立于前盾两侧的挡块上。缓慢顶起30至50mm，用垫块支撑顶住。（2）再将液压千斤顶移至盾尾两侧的挡块处，缓慢顶起30~50mm，同样也用垫块支撑顶住。（3）此时盾体及接收架已被垫块支撑悬空，抽出支撑梁。（4）支撑底粱取出后，需将盾构机及接收架缓慢落下，至地面铺设的钢板上，因重量太大，需使盾构机两端每次分别缓慢下降30至50mm，逐次取出垫块。直至接收架完全落在地面钢板上。在盾构机抬起及掉头平移过程中，为防止发生倾覆翻转采取在盾构机两侧将盾体和接收架焊死的方法，将盾体固定在接收架上。并在盾体外壳焊接防止盾体倾覆的限位钢板20*100*200，每侧焊6个，分别焊于前盾、中盾、盾尾各2中煤第三建设集团沈阳地铁九号线皇姑屯至北一路盾构区间工程9件，除中盾间隔800mm外，其余均间隔2000mm，焊缝要求满焊。同时焊接防止铰接活动的钢板每侧2件，焊缝要求满焊；利用千斤顶的推力使基座与盾构机一起平移、旋转到预定的位置。盾构机从静止开始向前移动初始推力控制在1000KN以内，在随后的旋转和平移过程中推力控制在300KN～500KN之间。在托架旋转中心的角上焊接钢块，用千斤顶在托架最佳顶推位置附近顶推托架，形成旋转力偶，使托架以固定转轴为旋转中心按预定旋转轨迹旋转。盾构机主机在右线接收井内旋转90然后通过卷扬机拉至左线接收井并旋转90°盾构机平移的指导思路是使用液压千斤顶顶推接收架，盾构机上接收架后，利用液压千斤顶顶推接收架使其旋转90º后整体平移，钢板上抹黄油或其他润滑油，以减少接收架和钢板之间的摩擦阻力，准备工作完成后进行平移施工。施工流程步骤如下图中煤第三建设集团沈阳地铁九号线皇姑屯至北一路盾构区间工程10盾构机主机在接收井内的调头步骤如下：第一步：将钢板上的泥和土等杂物清理干净，检查钢板的焊接牢固度，并在钢板上抹涂黄油。第二步：盾构机主机旋转90°，准备用卷扬机牵引纵向平移，盾构主机在右线接收井内旋转90°。第二步：盾构机主机旋转90°后，盾尾朝向起吊井，将液压千斤顶安装在盾体两侧事先焊好的挡块上，共同往一个方向推进，使盾构机整体移动。慢慢移至起吊井口处。掉头旋转时，液压千斤顶分别位于接收架两侧，相对顶，焊接支座利用20mm钢板制作而成，满焊，并加筋板。焊接时，工作面应于地板平面垂直。中煤第三建设集团沈阳地铁九号线皇姑屯至北一路盾构区间工程11如图所示：具体液压千斤顶的位置从两端开始，各1000mm，液压千斤顶两侧各焊接挡块2个，用于固定液压千斤顶，防止油缸侧向打滑，如图所示：每次旋转10º，分9次旋转。第一次应进行试顶，人员应撤离到安全区域，一旦接收架发生转动，应立即停止继续加压，并由技术负责人安排相关人员对接收架的焊缝及地基钢板，顶块的焊缝等外观进行检查，查看是否有焊缝开裂、构件变形等情况，并对检查的内容进行记录。检查后无异常方可继续旋转，每次油缸推进的距离不得超过30mm，并且每次推进30mm后都要检查关键部位的质量情况，确认安全继续施工。同时，在液压推进设备上安装至少2处急停开关，两个千斤顶观测点处各一个，防止出现紧急情况时能及时制停。中煤第三建设集团沈阳地铁九号线皇姑屯至北一路盾构区间工程12盾构机旋转过程轨迹模拟图：盾体支撑架在钢板上平移时，为滑动摩擦，M=μN，通过查阅资料，钢与钢之间的摩擦系数在有润滑剂的情况下为0.05~0.10之间，考虑到铺设钢板表面难以完全干净光滑，故取偏大一点的0.3作为滑动摩擦系数则摩擦力为M=3000000N*0.2=900KN平移推进所选取的100t液压千斤顶所能提供的推力为1000KN，＞摩擦力900KN，故100t液压千斤顶足以满足推进。4.3台车的拆解退出台车由始发井吊出，每次运输一节台车，从6#台车开始，依次是5#到2#台车，1#台车和双梁一起拉出。将2台管片车利用槽钢或工字钢焊接成一个整体，将管片车开置台车下，用千斤顶将台车顶起，在管片车上焊接工字钢，将台车中煤第三建设集团沈阳地铁九号线皇姑屯至北一路盾构区间工程13落工字钢之上，在利用钢管或槽钢、手拉葫芦将台车与管片车固定牢靠，再利用电机车将固定在一起的管片车和台车整体拉直始发井，利用吊车将其吊出。4.4双梁的平移双梁与1#台车一起拉至始发井，为了保证双轨梁后移方便，管片车上焊接好钢支架便于临时放置双轨梁，钢支架需满足支撑双轨梁的重量和双轨梁整体后移的强度及刚