30,盾构机的组装和拆卸技术

盾构机的组装和拆卸技术
吕传田，刘东亮
（中铁隧道集团二处 联合掘进机工程公司，广东 深圳 !"#$!%）
［摘
要］介绍了城陵矶长江穿越隧道工程中，复合式泥水盾构机的组装、拆卸及恢复技术。 ［文献标识码］ + ［文章编号］"$$","(-（.$$!） $-,$$%-,$(
［关键词］盾构机；复合式泥水平衡；组装；拆卸；恢复 ［中图分类号］ &%!! ’ ( ) *
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盾构机的恢复
!）刀盘 切割下的刀盘运到盾构加工厂放
在平板上，用全站仪定位后焊接在一起。为保证 焊接后的强度，切割口须打磨处理。 "）盾壳 盾壳重新制作。新制作的盾壳与 原盾壳材质、结构相同。 ! 检修，大部分部件检修后 重新安装在盾构机主机或拖车上，如电气设备、
图$ 拖车结构图
(）其他部件
送排泥设备、液压设备；"打磨喷漆，钢结构件 打磨喷漆后重新安装在盾构机上；#更新，有些 部件损坏严重、无法再次使用的，更换新件，如 进排浆泵压力传感器、流量传感器等。
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盾构机的拆卸
多数盾构机的拆卸工作比较简单，盾构机进
洞后，将其逐节拆卸、吊出即可。城陵矶工程的 特殊性决定了盾构机只有在洞内拆卸，而且在隧 道未贯通、对面没有接收隧道时就要进行。 +*! 盾构机拆卸方案 盾构机的盾壳由于无法整体拆出，如采用切 割方法取出，焊接后无法保证精度和密封效果， 故留在隧道内。刀盘采用切割后运出回厂恢复， 其他部件尽量整体拆出。 鉴于钻爆段隧道未能按时完成和后续工程时 间紧迫，必须尽快将盾构机拆卸恢复，故盾构拆 卸分两次进行。盾构掘进结束（ ) 月 !( 日）隧 道未贯通时，拆卸盾构隧道内的管线、高压电 缆、盾构机拖车和盾构机主机大部分设备； !+ 月中旬钻爆段隧道完成后，制作接收隧道，拆卸
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!" #$%&’()*&’，!+, -.’/(0*&’/ 盾构机的组装、拆卸和恢复技术是盾构施工 中的难点和重点，是确保盾构机使用和再次使用 的前提。城陵矶盾构机的拆卸和恢复有异于大部 分工程，具有一定的特殊性，但是又有共同性， 盾构的恢复工作相当于旧盾构机的改造和翻新。 希望本文能对广大施工人员有一定的启示。 隧道埋深 .$ : %$0，在长江主河床穿过，地 下水按埋藏和径流条件可分为覆盖层孔隙潜水、 基岩裂隙水及孔隙承压水。脉状透水体局部具有 承压性，与基岩裂隙水联系密切，形成复杂的地 下渗流网络，开挖过程中，在脉状透水体分布的 洞段往往以滴水、渗水和喷射等形式流入洞室 内，对隧道的稳定性极为不利。穿越区地下水及 江水对钢结构具有弱腐蚀性，对砼无腐蚀性。 工程条件对盾构机组装和拆卸的影响：! 竖 井尺寸不足以满足盾构机的井下安装，必须施作 始发隧道；"动力源在 % ; 、 ! ; 拖车上，始发时 必须使用；#盾构机无法通过钻爆法隧道（钻爆 法隧道尺寸太小） ，刀盘、盾壳都无法完整取出。
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工程概况
城陵矶长江穿越隧道位于岳阳市城陵矶港下
游约 %/0 处，是重庆忠县至湖北武汉输气管道 潜（江） 1 湘（潭）支线的卡脖子工程，也是川 气入湘的重点控制性工程。主要由南岸竖井（! 、 北 岸 竖 井 （ ! %0， 深 2 ’ !0，深 (! ’ !0 ） 、盾构法施工隧道（ . $"" ’ (2*0） 、钻爆 -2 ’ !0） 法施 工 隧 道（ 2%!0 ）组 成，全 长 . 2!- ’ (2*0， 被誉为“长江第一长隧” 。 盾构隧道采用楔形管片衬砌（.3 ) .+ ) .4 模 式） ，隧 道 开 挖 直 径 ( ’ .%-0，管 片 内 径 . ’ %%0、 外径 . ’ *%0、厚度 .!$00，管片环宽 "0。 该工程地处长江中游江汉冲积平原与江南低 山丘陵区过渡地带，隧道穿越区河谷断面总体上 呈宽缓的“ & ”形，上覆第四系冲湖积覆盖层。 基岩为冷家溪群易家桥组上段（ 5678 9(）浅变质 岩，以绿泥石泥质板岩为主，部分为白云质泥质 板岩，局部分布浅变质粉砂岩。
图 # 盾尾设备拆除示意图
（下转第 %" 页）
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清孔与检验 !）清孔 清孔是孔桩施工保证成桩质量的
行检验：垂直允许偏差 !#-，孔底沉渣或虚土 厚 度 ! !%#’’， 桩 位 中 心 位 置 偏 差 纵 向 ! (#’’。 清孔后将孔口处杂物清理干净，方可进行下 步工 序。成 孔 后，待 灌 时 间 一 般 不 应 超 过 (.， 并应尽可能加快灌注速度，缩短灌注时间。
图!
刀盘切割及运出方法
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拆卸过程中遇到的问题 !）拖车拖出隧道 由于城陵矶所用盾构机后
，掘进中利用底座 配套拖车底座是圆弧形（见图 $） 在管片上滑动，拖车后的隧道内铺满了轨道；拖车 上设备全部装在右侧，掘进时拖车靠左侧的防转滚 轮（防转滚轮安装在管片上，压在拖车钢板上）保 证平直的。但拆卸时如果像掘进时一样，安装防转 滚轮将拖车直接拖出，则需要拆除轨道，这样的话 拆卸时间过长，日后还需要重新铺设轨道；如不拆 除轨道，拖车放在轨道上，防转滚轮无法准确压在 拖车上。经多方论证，先拆除拖车上的设备，保证 拖车重心在中心位置；在拖车前部焊接两车轮，拖 车前部放在轨道上，后部连接到电瓶车上，利用电 瓶车将拖车一一拖出，解决了此问题。
阀，一方面可以确保设备及隧道安全；另一方面 为加快完成盾构拆卸及恢复创造了条件。 ! 施作接收 隧道，并进行加固和预埋处理（保 证 能 起 吊 刀 盘） ，在接收隧道内铺满方木以保护刀盘；"固定 刀盘，拆卸主驱动、主轴承、变速箱组件并运出； ，按切割方法 #将刀盘缓慢放在方木上（见图 #） 切割刀盘前面；$ 切割切口环隔板、泥水舱内钢 板，内径不大于 " %’’((；% 延伸工字钢，刀盘 切割成三块，利用工字钢、葫芦、平板车运出。 &）主机拆除（隧道贯通后）
（编辑 金治勇）
重要一环。通过清孔确保桩孔的质量指标、孔底 沉渣厚度、循环液中含钻渣量和孔壁泥垢等符合 桩孔质量要求。在钻进到设计深度时或在下钢筋 笼前应立即清孔，常采用磨盘式捞渣钻头捞渣 法，可一次或多次进行捞渣，直至孔底沉渣达到 设计要求。清孔时必须保持浆液（水位）不降 低，防止塌孔。采用正循环回转钻进技术的清孔 方法为：桩孔终 孔 后，将 钻 具 提 高 "# $ %#&’， 泵入性能指标符合要求的新泥浆并维持正循环 (#’)* 以上，直到清除孔底沉渣且使孔壁泥质、 泥浆含砂量小于 +, 为止。工程桩孔因有较厚的 松散易坍土层，清孔后不能立即终孔，而在孔内 下入钢筋笼，安装好灌浆导管后进行二次清孔作 业，以使砼灌注前孔底沉渣厚度符合要求，保证 砼成柱质量。 "）检验 清孔后按下列质量标准对钻孔进
［收稿日期］"##+3!!3"4 ［作者简介］张启君（!54( 1 ） ，男，江苏徐州人，高工，研究 方向为工程机械，徐州市金山桥开发区工业一区 6
"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" 钢板采用了碳弧气刨切割。切割方法的选择一是 （上接第 +7 页） 工具的能力，一是切割后是否重新利用。
表!
项 目
"#$%&&’() 盾构机主要参数表
内 容 技术参数 !$#+! , %!&+（ --）%’. !$!)+ , %’&+（ --）$$. !$!(& , ($++（ --）&+. !$!(+ , %%++（ --）!&. !& / $$)’(!%%.
保证始发件的安装精度和洞门密封的可靠性； " 有些结构件或管线需要现场安装时定位，定位时 一方面要保证位置准确、布置合理，另一方面要 保证不侵入隧道净空；#安装管线及电气连线时 要保证准确性，防止接错。 %*+ 试掘进阶段的调整 有些部件、管线连接不合理，可以在试掘进 阶段进行调整和改进。 试掘进阶段盾构机磨合期过后，要进行一次 大保养，一方面对盾构机所用油、水进行检测； 另一方面对各部件紧固、调整。
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（1） #6789:,#9+67 ;<#=>7+?>9+67 3445
图!
!"# $%%&’( 复合式泥水平衡盾构机主机结构图
! " 刀盘；# " 压缩仓；$ " 导向油缸；% " 铰接密封；& " 盾壳；’ " 推进油缸；( " 盾尾密封； ) " 管片安装机；* " 主排浆泵；!+ " 进排浆管线及闸阀；!! " 主驱动及轴承；!# " 碎石器
切口环 主机各节 尺寸重量 支撑环前段 支撑环后段 盾尾 主机长度（联接后） 盾构总长 包括车架
盾构机主机总重量
工地组装一般内容是将主机在始发基座上拼 装在一起，将拖车在主机后（或井内、洞内、地 面上）连接起来。主要目的是为了最后检测和掘 进准备工作。 盾构机始发方式决定了其组装，如果竖井或 始发隧道足够主机和后配套拖车的安装，可以将 盾构机在洞口直接组装，组装后直接始发。城陵 矶工程始发采用了“动力车进盲洞、主机井下联 接、拖车逐步放下、全部进洞换装”的方案，所 以主机是在始发隧道内组装、 % 0 、 & 0 拖车地面 组装好后吊入盲洞内，其余拖车先在地面组装 好，待掘进足够长度后放下连接。 ! 场地准备（包含设备、机 具、工具、材料 准 备）和 人 员 培 训； " 基 座 安 装；# % 0 、 & 0 拖车地面组装好 后 吊 入 盲 洞 内； $主机吊装入井并组装、连接；%其余拖车在地 面上组装；&整机调试；’始发；(每掘进足够 长度，拖车吊下连接；)全部拖车连接完毕后组 装完成。 #）注意事项 ! 为了保证始发成