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- 2021-05-14 发布
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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!