2020-04-14 09:37:53 來源：中華鐵道網
張富剛
摘要：我國運用盾構機施工城市地鐵隧道項目已日趨成熟，盾構機進場吊裝作業是盾構施工的主要風險源之一，盾構機組裝的控制也直接影響到盾構機正式施工的運行。在工期日趨緊張的現狀下分析和探討如何確保安全和安裝質量的前提下將盾構機組裝完畢，以便在今后的盾構吊裝時提供參考。
一、盾構機下井策劃
土壓平衡盾構機整機總長約98米，最大直徑6.3米，總重量500t；是一種應用于盾構法隧道施工的大型機械設備，是集機械、液壓、電氣、測量、控制于一體，具有開挖切削土體、輸送渣土、測量糾偏、拼裝襯砌環等一系列功能的專用工程機械。目前主流盾構直徑為6.2m及6.4m，以中鐵裝備盾構機為例，分解后的盾構機最重單間超過120t，最大結構物尺寸12.2×4.24×3.92m，在保證安全施工的前提下，順利高效、保質保量的完成盾構機吊裝組裝工作已成為一項工作難題。
該土壓平衡盾構機可分解為主機4大部分及6節后配套臺車，吊裝設備一般選用260t或300t帶副鉤的履帶式起重機，主副鉤配合完成盾構機翻身下井。
主要配置1號拖車左側安裝有主控室、HBW密封油脂、EP2油脂、油脂吊機，右側布置有砂漿罐、注漿泵。2號拖車左側安裝有膨潤土罐、膨潤土泵、盾尾油脂、二次注漿B液，右側布置有液壓泵站。3號拖車左側安裝水循環冷卻系統、泡沫系統，右側布置有主配電柜。4號拖車左側安裝有空壓機、儲氣罐，右側布置有變壓器、高壓開關柜，拖車頂部布置二次風機。5號拖車左側安裝有污水箱，上部安裝有皮帶機渣土出口，右側布置有電纜箱、配電柜。6號拖車左側預留空間，上部安裝有儲風筒及其起吊裝置，右側安裝有有2個水管卷筒。按照吊裝方案的倒置順序是從盾構機6號臺車至1號臺車，依次把螺旋輸送機、設備橋、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行聯接。
二、吊裝控制技術
3.1、臺車下井
吊裝時應利用拖車原有吊點，保持水平吊裝作業，確因井口空間受限而需要傾斜吊裝時，應先行采取相應處理措施，防止因過度偏心導致鋼絲繩受力不均而超載、運動部件滑移（如：雙梁行走梁和雙梁吊機行走機構、托輥等）。對五個重點把關，一是依據拖車處于水平位置而進行的，拖車處于過度傾斜狀態時可能導致安裝困難，臺車與臺車無法聯接；二是拖車在井下的移動應盡量使用電瓶車推動，慎用卷揚機；三是拖車移動到位后應做好阻軌工作，防止溜車。四是每節臺車直接的銷子連接好后，安插好保險銷，防止傾斜銷子脫落；五是風管和輪對，走道板等地面預安裝部件應當進行充分緊固。
3.2、螺旋機下井
始發井裝機空間位置過小受限而無法直接將螺機進行下井后直接安裝，而需利用管片車在臺車內暫存，此時應注意選好兩個支點進行焊接支架并將螺機固定于單個管片小車上，支點的位置選擇不合適或者將兩支點分布于兩管片小車上都易產生危險。同時載有螺機的管片車移動到位后應鎖住小車剎車，并進行額外阻軌。
3.3、設備橋下井
（1）對于始發井裝機，當空間位置受限時，需將設備橋搭接在1號臺車上后移并放置，放置時需做門字架支撐（方便螺機進出），門字架支撐必須牢靠，簡單立柱支撐較易造成危險，防止安全事故發生。
（2）設備橋接在1號臺車上連接好銷子和鎖緊片固定到位，防止脫落。
3.4、主機下井
當吊車處于豎井前方或側位時應盡量按：中盾、前盾、刀盤的順序，當吊車處于豎井后部時應盡量按：前盾、刀盤、中盾的順序，若需對前盾及刀盤進行推移時，應采取措施防止刀盤和前盾連接體由于重心處于較不穩定位置而傾翻。（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
（1）設備部件需要焊接作業時應注意搭鐵線的放置，防止電流對元器件造成損傷。（如：焊接盾尾防扭塊時不得在油缸上搭鐵，以免損傷油缸及密封內泄。）
（2）所有設備的大件連接，應當在定位完成后，裝上定位銷，并預緊一部分連接螺栓后才可對吊車卸力，否則將由于吊車過早卸力而導致部件錯位，影響安裝質量。
（3）各貼合面應當利用鋼絲刷、柴油、清洗劑等材料充分清理。
（4）密封圈（條）不得漏裝，同時密封條的粘接應當使用專用粘接劑。同時在密封條安裝槽內涂抹適當量黃油以將密封條穩定于密封槽內。
（5）對于部分刀盤，共有翻身和下井兩組吊耳，且不可替換（不對稱），此時應注意選擇以防安裝法蘭螺栓孔不對位而造成返工。（吊裝吊耳和翻身吊耳選錯造成安裝困難，超挖刀需從新復核復位。）
（6）因現場情況可能利用單吊車對提前卸車平放的刀盤進行翻轉起吊和下井，此時應注意墊塞，使得刀盤圈梁成為翻轉的支點，嚴防刀具成為翻轉時的支點，損壞刀具。（可墊30*30cm的大方木）
（7）中前盾連接時應當在人倉貼合面涂抹平面密封膠。
（8）螺栓的緊固應按順序、分步驟緊至規定扭矩，同時對于雙頭螺柱應當進行尺寸和拉力的雙重卡控。第一次是800KN，第二次是1200KN。
（9）使用液壓專用工具時，由于有psi、bar、N、N.M、MPa等不同單位的指示表盤，應注意換算。中前盾螺栓控制在340bar。
（10）安裝拼裝機時不得將吊點選錯，進而造成下井后與盾體上平臺干涉而無法安裝。（如：用導鏈調節時選用合適的導鏈，防止導鏈過小斷裂，發生安全事故。）
（11）安裝螺機時應當在人倉底部焊接輔助吊耳，若吊點選于米字梁橫梁上，應做好防護措施，防止銳角勒斷鋼絲繩而造成危險，同時也防止損壞元器件。螺機與前盾連接時貼合面涂抹平面密封膠，螺旋擰緊，按隨機圖紙預緊力拒擰緊。
（12）盾尾安裝時，應按照圖紙的要求來安裝鉸接密封，緊急氣囊，內側可涂小量黃油，同時調解螺栓可在地面初緊，待完成與中盾的連接后將調解螺栓擰緊至規定量。在使用中應根據轉彎情況進行調整。
（13）盾尾防扭塊焊接時應當準確定位，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。同時焊接時應當進行工藝控制，防止過熱而損傷鉸接密封系統。
四、實踐應用創新
隨著中國地鐵經濟的高速發展，各省會城市的地鐵建設越來越密集，從2013年深圳地鐵、2015年沈陽地鐵、2017年南寧地鐵、2018年武漢地鐵大型設備盾構機吊裝管理過程實踐來看，通過對以往12個盾構區間吊裝作業進行完善、改進，盾構機吊裝技術在不斷的改進中越來越成熟，對吊裝設備、機具的選用也會更加合理、更加完善；在實踐中，盾構機及后配套設備在運輸和吊裝過程中發生的一切安全質量事故和第三方事故由乙方承擔全部責任。
在地鐵施工實踐中，親自參與了一種盾構后配套快速旋轉橫移裝置的安裝，本方案的主要原理是通過盾構后配套快速旋轉橫移裝置（圖1）實現盾構后配套原地旋轉180°及橫移目的。其施工操作如下：⑴通過2個10噸千斤頂將盾構后配套一端頂起，拆除原有后配套的行走輪。⑵然后采用M20螺栓通過連接板1將旋轉橫移裝置固定在原后配套行走輪的位置。⑶再通過千斤頂將另一端后配套行走輪也更換為旋轉橫移裝置。⑷旋轉橫移裝置固定好后，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圍繞中心轉動裝置2旋轉，從而實現盾構后配套進行180°旋轉及橫移。⑸旋轉、橫移到位后再通過10噸千斤頂，將旋轉橫移裝置拆除，并重新將后配套行走輪復位，即完成盾構后配套在封閉車站內旋轉橫移工作。本實用新型徹底解決了盾構后配套在封閉車站內調頭的問題，采用該旋轉橫移裝置后，施工總工期較傳統調頭方式節約10天，且加工制作量減少，同時旋轉橫移裝置可重復使用，節約成本。
在地鐵施工實踐中，親自參與了一種運漿車抽漿裝置的安裝，本實用新型的主要原理是通過立式泥漿泵控制柜控制開關。其施工操作如下：⑴首先待電瓶車到達放漿指定位置，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車儲漿罐連接，啟動立式泥漿泵控制柜開始抽漿。（3）待漿液抽完停止立式泥漿泵控制柜，開始向運漿車內進行沖洗2分鐘。（4）打開污水口球閥，啟動立式泥漿泵控制柜，待沖洗的污水抽盡即可。本實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程中抽漿泵堵塞現象和降底了維保過程中的安全風險，由原來需停工清理改進到無需清理，大大提高了施工效率。
在地鐵施工實踐中，親自參與了沈陽地鐵東北大馬路站-滂江街克泥效總結，克泥效控制地面沉降的方法是一種完全創新的方法，首先在施工工藝上克泥效填補了盾構掘進過程中，控制盾體上方沉降控制的空白。在原有盾構施工地面沉降控制中，只是對掘進撐子面前方及上方地表的控制采取了一些措施，采用快速通過的掘進方法，然后采用同步注漿、二次注漿的方式進行管片間隙填充沉降控制及后續下陷的控制。
掘進過程中盾殼外注入膨潤土的方法，但受到膨潤土材料本身性質的限制，膨潤土漿液流動性較強，很難起到支撐填充作用，達不到控制沉降的效果。然而克泥效漿液可通過同水玻璃的不同混合比例，可調節克泥效漿液的凝固強度及凝固速度，可滿足盾體外側的填充作用但又沒有水泥-水玻璃漿液的最終強度，使盾體有卡死的風險。通過本次克泥效施工措施，根據房屋監測數據反映，采用克泥效注漿能夠更好的控制盾構掘進時引起的地層變形及地表建筑物的沉降，對保證地表兩棟房屋的變形及沉降控制在允許范圍內起到了良好的效果。我們較好地掌握盾構機一系列大型設備安全吊裝技術運用及實踐應用創新，確保盾構設備吊裝完好率達98%以上，為企業工期、質量增效，節約成本支出數萬元。