盾构施工配套设备介绍

盾构施工配套设备介绍

一、盾构施工配套设备简介 三、其它配套设备 　 二、轨道运输系统 一、盾构施工配套设备简介 　　 盾构施工配套设备主要包括：轨道运输设备、二次运输设备、垂直提升设备、砂浆搅拌设备、通风设备、供电系统、供水系统、排污系统、二次注浆设备等。 　　轨道运输设备主要包括牵引设备（一般采用电瓶车或内燃机车）、出渣设备、砂浆运输设备、管片运输设备、电瓶充电设备。 　　垂直提升设备主要是龙门式起重机。 　　砂浆搅拌设备主要包括强制式搅拌机和混凝土配料机。 　　通风设备主要包括主通风设备（一般采用轴流通风机）和辅助通风设备（盾构上的二次风机和局部通风设备）。 　　供电系统主要包括箱式变压器（带高、低压开关）、备用电源（发电机）、已成洞段的照明线路和灯具、应急照明设施等。 　　供水系统主要包括盾构机冷却循环水箱、 ( 冷却塔 ) 、手动板阀等。 　　排污系统主要包括管道、抽水设备、沉淀池等。 　　二次注浆设备主要是单（双）液注浆机。 二、轨道运输系统 1 、地铁盾构法施工的场地特点 　　一般来说，地铁车站就是盾构机的始发点。地铁车站主框架施工完毕后，盾构机开始在车站里面组装始发。盾构机施工期间，车站主框架要为盾构机设一安装井，同时也作为出渣井。有时除安装井外还专门另设出渣井。施工运输包含了水平运输和垂直运输两大部分。 龙门吊实例 牵引机车实例 龙门吊吊渣 　　由提升门吊、门吊上的翻转倒碴装置（或固定在地面上的翻转倒碴装置）、门吊轨线、地面渣仓等组成垂直运输系统。包括渣土的垂直运输及管片、材料垂直下放运输。 　　由牵引机车、碴土运输车、砂浆运输车、管片运输车及轨线组成水平运输系统。 2 、轨道运输系统设备组成 　　编组列车如上图所示，管片运输车在前方，列车进入盾构机后配套系统时，刚好使管片运输车位于管片吊机下方。管片运输车前面不能有其他车辆，否则会防碍管片的吊卸。其次紧跟砂浆运输车，进入时恰好位于盾构机注浆罐附近。再次为渣土车，机车在最后。 　　由钢轨、轨枕、浮放轨组成隧道运输轨线，轨线根据需要可以设计是单线、四轨双线或复合式轨线。 3 、轨道运输系统循环过程 　　如下图所示： 编组列车进入隧道时，管片运输车、砂浆运输车为重车，将管片和砂浆和其他材料运进，运渣车为空车。驶出隧道时管片运输车、砂浆运输车为轻车，运渣车为重车，将渣土水平运出。列车到达洞口地出渣井后，提升门吊把渣车车箱吊离渣车底盘到达地面相应的高度后，车箱随门吊小车横移到渣仓纵方向位置，再随门吊大车移动到渣仓横向位置，利用设置在门吊上的翻转机构，随着吊钩地下落，车箱及渣土利用重心与转轴的不平衡而翻转卸渣。 　　但卸碴的总体布置与场地布置有很大的关系，根据出碴井与碴坑各自的位置，门吊的行走方向有的顺着出碴井，有的横着出碴井。有的翻碴装置在门吊上随门吊移动，有的固定在碴坑上。基本上取决于场地。所以在确定方案之前，首先要完成场地布置，才能确定门吊的主体结构和翻碴装置结构进行采购和制造。 4 、有轨运输方式的特点 　　有轨运输方式的优点是适用性强，能把从泥浆（指的是含水较多的渣土）到砂砾和卵石等各种类型的盾构机切削出来的碴土运出。把管片、背衬浆料，各种材料运进。能适应各种区间隧道长度，系统本身采用的工业技术及产品也极为成熟可靠。目前，国内的土压平衡式盾构法施工的运输系统均采用轨道方式。 　　 主运输轨线仍为单线制轨线，在后配套后部设两副浮放双开道岔组成会车点。当隧道特长时在隧道中部可增设双线会车点，可以是固定的或可移动式的。会车点间隔距离根据运输系统诸参数计算确定。既节省钢轨和轨枕材料又满足特长盾构区间施工运输需要。当隧道区间长度短时，复合式轨线相当于四轨三线制轨线，利用盾构机掘进时间，另一组空的编组列车可驶入在后配套后部等待 优点： 1 ）由于左右两线的运输互不干涉，运输是连续的，与区间隧道的长度无关。不管区间隧道长度是长是短都能适应。 2 ）编组列车的容量和编组列数受运行因素的影响较小，配置的灵活性大。 2 ）列车调度较为灵活，易于应付突发性故障和事件。 3 ）工序适应性较强，当工序临时变动或脱节时，便于临时调度。 5. 运输方案的设计、计算 5.1 、轨线制选择 5.2.1.6 　渣土的松方系数和容重的确定 　　地质情况不同将导致松方系数差别较大，如广东地区多为中风化、微风化岩层，隧道的松方系数达 1.8 ，在南京地铁、北京地铁遂道的松方系数只有 1.1 ，但后配套运输系统要适应多个盾构区间掘进，故一般按照 1.5 松方系数计算，如与实际不符则靠增减渣车数量来解决。根据经验，不管松方系数如何，实际容重多为 1.8 — 2.0 吨 / 立方左右，这是因为当切削的岩土粒度较大时，往土仓加的泥水填满了岩土的空隙。当切削的岩土粒度较小时，松方比较密实，与实方的重量差不多。 5.2.2 运输能力计算和设备配置 　　 以气流盾构区间为例进行计算、配置。设其工程参数为：盾构机切削直径： Φ6280mm ，盾构区间长度： 3034m ，施工平均进度指标： 300m/ 月，管片宽度： 1.5m ，出渣井提升高度： 20m ，。 5.2.2.1 　每循环渣量估算 每循环松方渣量： G=π×R 2 ×B×μ=3.14×3.14 2 ×1.5×1.5=69.7 立方米。 μ-- 松方系数，取 1.5 。 5.2.2.2 　每循环渣重估算 每循环渣重： 70×2.0=140t 为了有足够的牵引力能力储备，容重系数按 2.0 计算。 5.2.2.3 　门吊每车次卸渣循环时间估算 　　设：小车平均行走行程 10M ，大车平均行走行程 10M ，提升及下降平均速度 8M ／ min ，小车行走平均速度 12M ／ min ，大车平均行走速度 20M ／ min 。 每循环工序时间：∑＝ 10.2 分钟≈ 12 分钟（实测值）。 5.2.2.4 　门吊每工作日理论、实际极限卸碴车次 　　每工作日理论极限循环车次为： 24 小时 ×60 分钟／ 12 分钟＝ 120 车次 　　每工作日实际循环车次设为： 16 小时 ×60 分钟／ 12 分钟＝ 80 车次 5.2.2.5 　按门吊能力计算，不同容量渣车每工作日理论、实际垂直运输能力（环数） ： 由：环数 = 提升车次数 × 渣车容量（立方米） / 每环松方渣量（立方米）；得： 渣车容量 11.5 14.5 18.5 备注 理论环数 23.5 30 38.5 24 小时作业 实际环数 15.7 20 25.7 16 小时作业 5.2.2.6 水平运输能力计算和设备配置（气流区间隧道） · 轨线制：设盾构区间平均运输长度： 3000M 。设采用单线制轨线。 · 渣车容量：已知施工平均进度指标为 360 米 / 月（ 300 环），设每月掘进工作日为 25 天，则每天应完成 12 环。故根据 5.2.2.5 的计算，选择 11.5 立方米容量的渣车。 · 列车容量：采用每掘进循环渣量由一列车运出方案，每列车渣车数量为 5 辆。 · 运输循环和列车数量：根据实测，每循环平均掘进时间约为 30 分钟。每环管片平均安装时间为 30 分钟（熟练时）。循环总时间为 60 分钟。设：列车平均行驶速度为 8km/h 、得： 掘进循环时间 掘进 30 分钟 管片安装 30 分钟 掘进 30 分钟 管片安装 30 分钟 第一列车循环 装渣 30 分钟 驶出 15 卸渣 60 分钟（含管片、沙浆装车） 驶入 15 第二列车循环 卸渣 60 分钟 （含：同上） 驶入 15 装渣 30 分钟 驶出 15 接左格 1 、砂浆搅拌设备 　　 砂浆搅拌设备多采用 JS1000 双卧轴搅拌机及配料机 PLD1500 组成搅拌站。采用 根据砂浆需要量的不同而不同。 配料机有两个料斗能自动称量砂及粉煤灰，然后通过梭槽进入搅拌机搅拌仓内，控制方式为自动计量控制，袋装水泥和膨润土直接加进搅拌仓内，生产能力为 30m 3 /h 。每循环需要砂浆量为 6m 3 ，则生产 6m 3 砂浆所需时间为 T=6m 3 ÷30m 3 /h×60min ＝ 12min ，在碴车卸碴的同时进行砂浆的搅拌制作，保证盾构掘进所需的砂浆生产。当双线同时掘进时，一般采用在正常掘进时，在搅拌站下设有一台砂浆储浆罐，以保证两条线砂浆的拌制供应。 一、砂浆设备的选型： A 、盾构机同步注浆需用量的确定 盾构机开挖面直径为： φ 盾构机外经 ＝ 6280mm ， φ 管片外经 ＝ 6000mm ，每环管片宽 B = 1.5m ，注浆扩散系数 K 取 1.5 。 则 Q 同步注浆 ＝ = 6.07 （ m 3 ） 考虑部分消耗，所以取每环的 Q 同步注浆 ＝ 6.5m 3 。 B 、搅拌机按施工能力选型 双线掘进，每小时按两环考虑，则需砂浆搅拌能力为 2 × 6.5= 13m 3 /h 。保险系数取 2 （理论与实际操作相差较大），则需搅拌站能力为 13 × 2= 24 m 3 /h ；可按 30 m 3 /h 考虑设计能力。 初步选用 HZS35 搅拌站，其中搅拌机为 JS750 强制性搅拌机，配料斗为 HPJ1200A （砂石称最大称量值 2000kg 、配料精度 ±2% ；粉料称最大称量值 360kg 、配料精度 ±1% ；水称最大称量值 300kg 、配料精度 ±1% ） 。 C 、水泥罐的选型 良好地质，双线可掘进 30 环，则需要砂浆量为 30×6.5 ＝ 195m3 。而每 m3 中约含水泥 300kg ，则每天需要水泥量为 58.5T 。 需用 80-100T 水泥罐。 80T ，直径为 2.8m 。 即 100T 水泥罐，可持续隧道掘进 51.3 环同步注浆用量。 2 、通风设备 　　通风方式根据地铁隧道盾构施工情况选用机械压入式通风方式，风管采用 φ1m 的拉链式软风管，通过盾构风管储存箱进行延伸，将新鲜空气压入盾构机各工作区域。 37×2kw 隧道通风系统示意图 工作面需要的风量： Q 需≥ V×S ＝ 0.5×23×60min ＝ 690m³/min 。 V 取平均风速 0.5m/s S 为 隧道断面： S 断 = ∏ R 2 =3.1416*2.7*2.7=23 m 2 通风机风量考虑通风管的漏风， 风机风量为： Q 机＝（ Q 需 +Q 漏） ×η= （ 690+690×1.5%×3034/100 ） ×1.5 ＝ 1506m3/h 其中： L 为掘进长度， η— 风量储备系数 1.5 。 L 100 为百米漏风率， 风筒距离 L ＜ 200m 时 , 风筒漏风率 P≯15% 风筒距离 L=200-500m 时 , 风筒漏风率 P≯10% 风筒距离 L=500-1000m 时 , 风筒漏风率 P≯3% 风筒距离 L=1000-2000m 时 , 风筒漏风率 P≯2% 风筒距离 L ＞ 2000m 时 , 风筒漏风率 P≯1.5% 4 、其它设备 盾构施工还需要配置其它设备，如端头加固设备、盾构组装及调头设备、供水及排水设备、冷却设备、二次注浆设备、维修保养设备等。在这里就不一一赘述。 谢谢大家！