目前,盾構(gòu)法施工以其高效、安全的優(yōu)點,在我國地鐵建設(shè)中廣泛使用。在該工法中,盾構(gòu)機因為價值大、技術(shù)復(fù)雜等特點在選型時往往受到高度重視;而后配套設(shè)備由于金額相對較低、機型雜、數(shù)量多等特點往往不被人重視。但在施工中,盾構(gòu)機與后配套設(shè)備形成一個施工流水線,任何一個環(huán)節(jié)上的設(shè)備出現(xiàn)問題,都直接影響著生產(chǎn)效率。在具體的施工中,因為后配套設(shè)備的故障或不匹配影響施工進度的事例并不少見。因此在重視盾構(gòu)機選擇的同時,也應(yīng)重視后配套設(shè)備的選用。這里筆者結(jié)合我單位的施工技術(shù)和習(xí)慣,以一次性出碴方案,即每環(huán)管片的掘土量采用一次性出碴為例,總結(jié)出影響盾構(gòu)后配套設(shè)備選用的有關(guān)因素,供同行參考。
1 選用基本原則
按照一次性運輸每環(huán)掘土量及單線運輸?shù)姆桨?,后配套設(shè)備尤其是碴土車、漿車、管片車及龍門吊的選用,既要保證盾構(gòu)機的正常掘進,又要最大限度的滿足各自的特點,充分發(fā)揮各自作用,而且要以最小的投入獲得最大的效益。
2 碴土車選用
碴土車是運輸碴土的直接載體,在設(shè)計時務(wù)必要遵循以下幾點:
(1)碴土車必須具有一定的剛度和強度,保證在龍門吊吊運時不發(fā)生變形或斷裂,同時也不能設(shè)計過重,否則,將造成龍門吊超過45t的設(shè)計;
?。?)碴土車的碴斗和底盤必須是相對獨立的兩部分,以使龍門吊在吊運時只吊起碴斗,而底盤不同時吊起;
?。?)五節(jié)碴土車的容積必須保證一次性裝載完每環(huán)掘土量;
?。?)碴土車的寬度不得超過盾構(gòu)機內(nèi)部的最大限寬,即1600mm,且有一定的富余量;
?。?)轉(zhuǎn)彎半徑不得大于25m;
?。?)碴土車的長度和漿車及管片車需同時考慮,整節(jié)列車的長度不能超過盾構(gòu)機內(nèi)水平皮帶輸送機的限定長度,否則,最后端的一節(jié)碴土車將無法裝運碴土;
每環(huán)最大碴土量為:
V=π/4*D2*L=π/4*6.252*1.5=45.99m3
D為直徑, L為管片寬度;
根據(jù)國內(nèi)各修建地鐵城市區(qū)域的地質(zhì)情況,碴土的膨脹系數(shù)在1.2―1.9之間,我們?nèi)?.5,故每環(huán)出土量約為45.99m3×1.5=69m3,考慮到應(yīng)有一定的富余量,每節(jié)碴車設(shè)計為17m3,即每節(jié)列車可輸送17×5=75m3;
每列列車為五節(jié)碴車、兩節(jié)管片車和一節(jié)漿車,按照每列不超過盾構(gòu)機內(nèi)水平皮帶機的長度49m,并結(jié)合管片車、漿車的長度考慮,各節(jié)車之間的距離取為650mm,碴土車因盾構(gòu)機內(nèi)部寬度限界為1600mm,故取為1500mm;
綜合以上因素并結(jié)合管片車及漿車設(shè)計,確定碴車設(shè)計尺寸為長×寬×高=6259mm*1500mm*2399mm;
?。?)考慮到碴土車在龍門吊吊出時需順利翻碴,因此在碴土車兩側(cè)分別設(shè)計了起吊軸和偏心翻轉(zhuǎn)軸。
3 漿車選用
漿車主要是將漿液從洞外運到盾構(gòu)機后方臺車上的儲漿池內(nèi),滿足每環(huán)同步注漿的最大注漿量,故做如下考慮:
?。?)最大注漿量7m3;
?。?)滿足盾構(gòu)機內(nèi)限界尺寸限制,限界1600mm,故設(shè)計寬度為1400mm;
?。?)轉(zhuǎn)彎半徑不得大于25m;
?。?)漿液需從漿車中順利抽出,故設(shè)置防止沉淀的專用攪拌機構(gòu),且攪拌驅(qū)動機構(gòu)噪音要低,攪拌功率為18.5 kW;
?。?)設(shè)置適合于對含有固體顆粒的砂漿流體進行的密封結(jié)構(gòu);砂漿輸送泵質(zhì)量可靠,使用耐久,砂漿出口壓力1.2 MPa,功率11 kW;
?。?)料箱體與行走懸掛裝置為一體。
綜合考慮,漿車設(shè)計尺寸為長×寬×高=5480mm*1400mm*2300mm。
4 管片車的選用
管片車是將管片從洞外運到盾構(gòu)機管片拼裝結(jié)構(gòu)跟前的唯一載體,每列車兩節(jié),每節(jié)裝三片管片,設(shè)計時應(yīng)注意如下:
?。?)同時考慮盾構(gòu)機內(nèi)部限界尺寸及管片設(shè)計尺寸,但按照國內(nèi)管片設(shè)計有兩種,即1200mm和1500mm,所以,管片車設(shè)計時寬度一般分別不超過此兩種規(guī)格;
(2)管片疊放在管片車上時,必須和管片車是柔性接觸,即設(shè)置專門的橡膠墊,橡膠墊位置應(yīng)適于管片受力,防止運輸過程中管片的損壞;
(3)按照管片的弧形應(yīng)將管片車設(shè)計成“凹”行結(jié)構(gòu),以保證最底層管片和管片車“三線”的充分接觸,并應(yīng)留有管片吊繩抽出的空間;
?。ǎ矗┤芷B放在管片車上,盾構(gòu)機起重小車起吊最上一片管片時,必須從第二片最上部順利通過,即管片車第一塊和第二塊管片到軌頂?shù)木嚯x分別為2014 mm和1593 mm;
?。ǎ担┺D(zhuǎn)彎半徑不得大于25m;
?。ǎ叮┬凶哐b置應(yīng)設(shè)置緩沖裝置,制動可靠;
綜合考慮各方面因素,最終確定,管片車設(shè)計尺寸為長×寬×高=3440mm*1460mm*540mm。
5 電瓶車的選用
電瓶車是將碴土從盾構(gòu)機運輸至吊出井的動力工具,選用是否得當(dāng)直接關(guān)系到洞內(nèi)運輸能否正常運行,故主要考慮如下:
?。?)每輛電瓶車必須具備牽引一節(jié)漿車、兩節(jié)管片車和五節(jié)碴土車并全負荷的能力;
(2)能保證在35‰坡道上安全起動并牽引整列車正常行駛;
(3)具備電制動、空氣制動和手制動三種制動方式;
?。?)具有變頻裝置,以適應(yīng)不同的工況;
?。?)配備的蓄電池單次充電需保證10kM的運輸;
?。?)因電瓶車和碴土車、漿車、管片車為一個統(tǒng)一的
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