封閉式捷運車站盾構調頭施工工法

封閉式捷運車站盾構調頭施工工法

《封閉式捷運車站盾構調頭施工工法》是中建三局集團有限公司完成的建築類施工工法;作者分別是袁志強、楊黎明、王飛、高顯江、肖正東、賈坤、何兵兵、楊揚;適用範圍是捷運工程封閉式捷運車站狹小空間環境(調頭區域最大寬度大於台車長度)下的盾構調頭施工。

《封閉式捷運車站盾構調頭施工工法》主要的工法特點是:調頭速度快;調頭過程易於控制;施工安全可靠、實施簡便。

2019年12月11日,《封閉式捷運車站盾構調頭施工工法》被廣東省住房和城鄉建設廳評定為2019年度廣東省省級工法。

基本介紹

  • 中文名:封閉式捷運車站盾構調頭施工工法
  • 工法編號:GDGF277-2019
  • 完成單位:中建三局集團有限公司
  • 主要完成人:袁志強、楊黎明、王飛、高顯江、肖正東、賈坤、何兵兵、楊揚
  • 審批單位:廣東省住房和城鄉建設廳
  • 主要榮譽:廣東省省級工法(2019年度)
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,

形成原因

隨著城市交通壓力不斷增大,越來越多的捷運車站採用了頂板全封閉的結構形式,以便於及早恢復道路來緩解地面交通壓力。在封閉式捷運車站內盾構接收出洞後,盾構機及後配套台車不具備吊出條件,需經過平移、調頭轉移至另一條線路後進行二次始發。在分析該類盾構機調頭施工時,其技術難點主要體現在以下兩個方面。一是盾構機調頭區域為密閉空間,施工作業場地狹小,空間受限,盾構機調頭前期準備工作難度大。二是盾構機調頭及後配套台車調頭時,軌跡難以控制,採用傳統的外置千斤頂頂推盾構機及托架進行平移和轉彎的單一模式效率慢,並且無法精準控制方向,容易造成盾構機或台車與側牆間的碰撞,影響施工進度及安全。因此,如何快速、高效、精準地在封閉式車站內實現盾構調頭是盾構施工領域急需解決的難題。
中建三局集團有限公司承接的深圳捷運9112標工程、成都捷運11號線工程、鄭州捷運3號線工程中遭遇到密閉狹小空間調頭施工難題,經過一系列的技術攻關,完成了封閉式捷運車站盾構調頭施工,並結合現場情況,形成了《封閉式捷運車站盾構調頭施工工法》。

工法特點

《封閉式捷運車站盾構調頭施工工法》的工法特點是:
1.調頭速度快
根據所受阻力差異及路徑模擬分析,分別採用多種方式實現盾構機、電瓶車、台車調頭,提高調頭效率。台車調頭採用一種特製台車調頭平台和動滑輪組系統,調頭速度快。(以下簡稱調頭平台,該結構及相應的施工方法已受理髮明專利1項,申請號:201910492472.6。)
2.調頭過程易於控制
運用物理仿真和BIM模擬技術超前確定調頭各階段關鍵位置,在施工時通過調節千斤頂頂推或滑輪組牽引來控制盾構機、後配套台車依次到達關鍵位置,使得調頭路徑控制更加精準,保證軌跡可尋。
3.施工安全可靠、實施簡便
(1)盾構機調頭前,在托架主要受力位置採用鋼板逐層疊焊的方式製作簡易滑動板,整體穩定性好,現場實施簡便。
(2)製作一種用於多台千斤頂同步水平頂推的頂鐵結構(以下簡稱頂鐵,該結構已受理實用新型專利1項,申請號:201920315841.X)用於盾構機頂推,頂鐵設定肋板、壓梁,整體穩定性好,增加調頭施工的可靠性。
(3)製作一種盾構台車限位固定裝置(以下簡稱限位裝置,該裝置已受理實用新型專利1項,申請號:201920192953.0),安裝在台車或電瓶車車輪與調頭平台之間,保證兩者連線牢固,增加調頭施工的安全性。

操作原理

適用範圍

《封閉式捷運車站盾構調頭施工工法》適用於捷運工程封閉式捷運車站狹小空間環境(調頭區域最大寬度大於台車長度)下的盾構調頭施工。

工藝原理

《封閉式捷運車站盾構調頭施工工法》的工藝原理敘述如下:
一、利用INTERACTIVE PHYSICS生成盾構機和台車調頭路徑,再利用REVIT建立三維模型導入NAVISWORKS進行碰撞檢查形成最優路徑,導出路徑中各階段坐標及約束力作用位置數據,並在施工現場進行放樣。
二、盾構機主機調頭。在調頭區域滿鋪鋼板,鋼板上部塗抹黃油降低托架和鋼板接觸面的摩擦力,採用千斤頂作為動力,頂推託架及盾構機移動,油缸達到最大行程後,放入頂鐵,以此循環頂推盾盾構機移動至預設位置。改變千斤頂位置在托架側邊的組合形式,實現轉彎。
三、電瓶車調頭。採用限位裝置將電瓶車與調頭平台固定,並在調頭平台內設定多個千斤頂卡槽,通過改變千斤頂在卡槽中的位置和控制油缸伸長量差,頂推調頭平台和電瓶車在鋼板上旋轉、平移直至到達始發站台區軌道處。
四、後配套台車調頭。利用限位裝置將單節台車與調頭平台固定,再利用電瓶車作為動力拉動鋼絲繩,鋼絲繩另一端通過滑輪組與調頭平台預留孔相連,通過改變鋼絲繩在調頭平台的連線位置,實現調頭平台旋轉、平移,依次到達模擬放樣位置(見圖1、2)。

施工工藝

  • 工藝流程
《封閉式捷運車站盾構調頭施工工法》的工藝流程見圖3。
封閉式捷運車站盾構調頭施工工法
圖3 工藝流程圖
  • 操作要點
《封閉式捷運車站盾構調頭施工工法》的操作要點如下:
一、路徑模擬
(一)模型建立(見圖4)
(1)採用物理仿真軟體INTERACTIVE PHYSICS建立側牆、站台、盾構機,後配套台車、調頭構件,滑輪、電瓶車等模型。
(2)在盾構機主機和後配套台車上設定約束力及監測點,滑輪之間設定繩約束。
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圖4 調頭設備及構件模型建立
(二)盾構機調頭路徑生成
盾構機位於直線段時,將所定義的約束力移動至盾構機尾部對稱位置,啟動軟體生成調頭路徑及時間。轉彎過程中,保持其中一個力的位置不變,等距改變另一個力的頂推位置,生成多個調頭運動路徑,選取距側牆距離最大的運動路徑,導出位置信息(見圖5)。
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圖5 等距改變單個約束力頂推位置進行盾構機轉彎模擬
(三)後配套台車路徑生成(見圖6)
(1)將後配套台車、調頭平台、滑輪組、電瓶車通過約束固定,初步設定後配套台車坐標。
(2)將所定義的約束力添加到電瓶車上,啟動模擬,等距改變後配套台車坐標或定滑輪坐標(即保持一個變數),生成多個台車調頭運動路徑,選取距側牆(站台)距離最大的運動路徑,導出位置信息。
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圖6 等距改變後配套台車位置進行台車調頭模擬
(四)碰撞檢查及路徑最佳化
(1)根據實際尺寸,利用REVIT建立盾構機、後配套台車、調頭平台、調頭車站三維模型。(見圖7)
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圖7 調頭設備及構件三維模型建立
(2)將三維模型導入NAVISWORKS,添加上述模擬生成的運動路徑,進行三維碰撞檢查,根據結果,最佳化調頭路徑,直至盾構機、台車上所有部位均不與側牆、站台、翻梁發生碰撞,最後生成調頭各個階段坐標及約束力作用位置數據(見圖8)。
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圖8 三維碰撞檢查
二、施工準備
(一)材料轉運
(1)通過車站結構標準段預留孔洞,吊運手叉車、卷揚機、軌道、鋼板、型材、水泥等材料下井,利用手叉車將卷揚機移動至調頭區域處固定。
(2)沿線路方向鋪設臨時軌道,在軌道上用鋼管和鋼板製作簡易轉運小車,鋼板前端開孔,固定鋼絲繩,另一端與卷揚機相連。其它所有材料均放置在鋼板上,隨鋼板轉運至調頭區域。
(二)調頭區域底板找平
對調頭區域進行標高採集,局部高差超過1厘米位置均勻鋪設砂漿。砂漿採用袋裝水泥與細沙混合,現場拌制。砂漿凝固後進行測量覆核,保證砂漿鋪設平整度。
(三)調頭區域滿鋪鋼板(見圖9、10)
(1)在調頭區域邊界處每隔1米採用電鑽鑽25毫米圓孔,清孔後植入Φ22鋼筋。
(2)將手拉葫蘆固定在鋼筋上,人工配合將鋼板沿區域邊界依次擺放,鋼板與鋼板之間的接縫焊接牢固,焊縫長度30厘米,間距1米,表面進行打磨處理。
(四)支撐件、頂鐵、限位塊製作(見圖11)
(1)支撐件採用2厘米正方形鋼板和三角鋼板焊接製作。
(2)頂鐵採用200H型鋼切割而成,在型鋼腹板和翼板交接處焊接鋼板塊加肋,沿型鋼側邊採用螺栓固定連線鋼板,連線鋼板上部切割凹槽,用於放置槽鋼增加整體穩定性。頂鐵長度設定為35厘米,50厘米,75厘米,100厘米。
(3)限位塊採用2厘米厚鋼板切割成半圓狀。
封閉式捷運車站盾構調頭施工工法
圖11 支撐件、頂鐵、限位塊示意圖
(五)預設位置放樣
將經過仿真模擬和碰撞檢查後的路徑參數導出,得到各個階段盾構機和台車的坐標,用全站儀測量放點,並在鋼板上做好標記。
三、盾構機調頭
(一)托架改裝
(1)根據找平後始發、接收側底板高差並結合盾構始發姿態,確定托架加高高度(以10厘米為例)。
(2)將托架最底層鋼板平鋪在接收位置,並在下部塗抹黃油,鋼板之間的接縫焊接牢固,打磨平整。拼裝完成後沿鋼板四周打磨坡口。
(3)托架加高採用鋼板墊塊逐層疊焊。在托架底層鋼板上平鋪鋼板墊塊,下層墊塊比上層墊塊單邊長2厘米,頂層墊塊至少應伸出托架導軌壓板和支座橫樑2厘米。墊塊縱向布置位置位於托架導軌壓板下端,橫向布置位置位於托架橫樑下端,墊塊間距設定為20厘米。平鋪完成後沿四面採用三角焊,將托架底層鋼板、墊塊連線牢固(見圖12、13)。
封閉式捷運車站盾構調頭施工工法
圖12 托架加高大樣圖
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圖13 托架加高平面示意圖
(4)最後將托架整體放置在加高的鋼板上,焊接固定(見圖14)。
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圖14 托架加高橫斷面示意圖
(二)托架定位及加固(見圖15)
(1)測量放樣確定盾構機出洞位置,調整托架與該位置重合。
(2)在托架兩側焊接三角鋼板,並在三角鋼板周圍鑽孔植筋,將鋼筋與三角板焊接牢固。
(3)在托架前端滿鋪鋼板位置鑽孔植筋,鋼筋與鋼板塞焊,凸出鋼板的鋼筋切割打磨,保證鋼板頂面光滑平整。
封閉式捷運車站盾構調頭施工工法
圖15 托架加固平面示意圖
(三)盾構機接收及固定
盾構機刀盤破除端頭牆後,將其空推至托架上。採用槽鋼將盾構機與托架焊接形成一個整體。
(四)盾構機與後配套台車分離
在連線橋下預留一節板車,板車上用型鋼製作支撐保持連線橋前端與盾構機相對位置不變,最後拆除連線橋與盾構機之間的行程控制插銷。
(五)盾構機及托架平移至預設位置1(見圖16、17)
(1)在測量放樣確定位置a、b處焊接支撐件。
(2)選用2個100噸千斤頂,放置在支撐件與托架之間,然後啟動千斤頂開始頂推託架,當千斤頂頂進至最大行程後,收縮油缸,在千斤頂與支撐件之間放入頂鐵(頂鐵通過高強度螺栓安裝,在兩個平行頂鐵上部的凹槽內放入槽鋼壓頂梁),然後繼續頂推,重複上述步驟,直到頂推至預設轉彎位置1。
封閉式捷運車站盾構調頭施工工法
圖16 盾構機及托架平移示意圖
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圖17 頂鐵安裝示意圖
(六)盾構機及托架轉彎(見圖18)
(1)在測量放樣確定位置c、d、e、f處焊接反力架。
(2)將千斤頂分轉移至c、d位置支撐件前端,啟動千斤頂頂推託架,形成旋轉力矩,使盾構機和托架沿預定軌跡行走,完成45°轉彎。
(3)將c、d位置千斤頂轉移至e、f處,同時啟動千斤頂,使盾構機和托架再次向內側旋轉45°,完成轉彎。
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圖18 盾構機及托架轉彎示意圖
(七)盾構機及托架平移至預設轉彎位置2(見圖19)
(1)在測量放樣確定位置d、g處焊接支撐件。
(2)將千斤轉移至d、g位置支撐件前端,按照上述平移方法,頂推託架和盾構機到達預設轉彎位置2。
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圖19 盾構機及托架平移示意圖
(八)盾構機及托架二次轉彎(見圖20)
(1)在測量放樣確定位置i、h、j、k處焊接支撐件。
(2)將千斤頂轉移至i、h位置支撐件前端,啟動千斤頂頂推託架,使盾構機和托架完成45°轉彎。
(3)將i、h位置千斤頂轉移至j、k處,同時啟動千斤頂,使盾構機和托架再次向內側旋轉45°,完成轉彎。
封閉式捷運車站盾構調頭施工工法
圖20 盾構機及托架二次轉彎示意圖
(九)盾構機及托架平移至預設始發位置(見圖21)
(1)在測量放樣確定位置l、m處焊接支撐件。
(2)將千斤頂轉移至l、m位置,按上述平移方式,頂推託架及盾構機平移至始發位置。
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圖21 盾構機及托架平移至始發位置示意圖
四、電瓶車及台車調頭
(一)台車調頭平台製作及滑輪組安裝
(1)採用2厘米厚鋼板拼接製作調頭平台底板,底板底面四周打磨坡口;採用200H型鋼製作門型支架,並用槽鋼將門型支架連線牢固。在底板上設計位置焊接千斤頂卡槽,卡槽壁預留圓孔。在門式架上部安裝鋼軌。調頭平台軌道與外部軌道通過連線板連線固定。(見圖22、23)
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圖22 平台底板大樣圖
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圖23 調頭平台整體圖
(2)在已放樣確定位置焊接3個支撐件,支撐件上預留圓孔,用於懸掛10噸滑輪和固定鋼絲繩(見圖24)。
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圖24 滑輪、支撐件安裝示意圖
(二)1#電瓶車、台車牽引至接收側站台區
(1)在始發側站台、接收側站台及接收區域鋪設軌道。
(2)利用1#電瓶車牽引後配套台車移動至接收側站台區。
(三)各節台車及連線橋分離
用型鋼製作馬鐙焊接在連線橋末端作為支撐,使連線橋與1#台車相對位置不變,拆除各節台車之間的連線銷。
(四)1#電瓶車、6#台車牽引至調頭平台並固定
用1#電瓶車將6#台車牽引至調頭平台上,通過台車限位固定裝置將1#電瓶車和6#台車車輪在調頭平台軌道上鎖緊固定(見圖25)。
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圖25 台車限位固定平面布置及大樣圖
(五)1#電瓶車、6#台車調頭及調頭平台復位(見圖26)
(1)拆除調頭平台軌道與外部軌道之間的連線板,將液壓千斤頂放入卡槽內,在預定位置焊接支撐件,通過更換千斤頂位置及調整油缸行程差來進行平移調頭,其施工方法與盾構機調頭施工方法基本一致。調頭完成後,將調頭平台軌道與始發側站台區軌道連線,用1#電瓶車將6#台車牽引至站台區。
(2)拆除調頭平台與站台區之間的軌道連線板,將鋼絲繩套入滑輪系統,並在調頭平台側邊設定動滑輪,動滑輪通過鋼絲繩與調頭平台兩端卡槽預留圓孔相連。滑輪系統中的鋼絲繩一端固定在1#電瓶車上,一端固定在支撐件上。啟動1#電瓶車,橫向平移調頭至初始位置。
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圖26 1#電瓶車、6#台車調頭及調頭平台復位示意圖
(六)5#台車牽引至調頭平台
將調頭平台軌道與接收側站台軌道相連。用2#電瓶車將5#台車牽引至調頭平台上,用上述限位裝置固定台車。
(七)調頭平台、5#台車轉彎(見圖27)
(1)拆除調頭平台軌道與站台區軌道之間的連線板。在調頭平台卡槽①位置懸掛動滑輪,將鋼絲繩套入滑輪組,鋼絲繩一端連線在1#電瓶車尾部,另一端連線在支撐件上。
(2)啟動電瓶車拖拽調頭平台、5#台車完成轉彎,到達預設位置3。
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圖27 調頭平台、5#台車轉彎示意圖
(八)調頭平台、5#台車平移至預設轉彎位置3(見圖28)
將調頭平台卡槽①處動滑輪轉移至卡槽②,連線鋼絲繩,啟動1#電瓶車,拖移調頭平台及5#台車至預設轉彎位置4。
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圖28 調頭平台、5#台車平移示意圖
(九)調頭平台、5#台車二次轉彎
將卡槽②處動滑輪移動至平台外側,用鋼絲繩將動滑輪與平台卡槽②、③連線,啟動1#電瓶車,拖拽台車及平台進行轉彎,最後利用千斤頂進行微調,使調頭平台軌道與始發側站台區軌道對齊(見圖29)。
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圖29 調頭平台、5#台車二次轉彎示意圖
(十)5#台車牽引至始發側站台區及調頭平台復位
將調頭平台軌道與始發側站台區軌道連線,用1#電瓶車將5#台車牽引至站台區。然後再用“(五)1#電瓶車、6#台車調頭及調頭平台復位”中同樣的方法進行調頭平台平移復位。
(十一)其餘台車及2#電瓶車重複上述步驟進行調頭
其餘後配套台車按照4#、3#、2#、1#、連線橋的順序,依次完成調頭,和上述5#台車調頭過程一致。
(十二)各節台車連線,完成調頭
連線所有台車、連線橋之間的插銷,最後將連線橋與盾構機進行連線,接通各路管線,完成盾構機及後配套台車調頭。

材料設備

一、材料
《封閉式捷運車站盾構調頭施工工法》所用的材料見表1。
表1 材料表
序號
材料名稱
規格
標準
用途
1
鋼軌
43千克/米
合格
調頭平台軌道;電瓶車、台車行走軌道
2
鋼板
2000×8000,t=20毫米
合格
調頭區域滿鋪鋼板;托架改裝;調頭平台、支撐件、頂鐵、限位塊等構件製作
3
H型鋼
200×200,t=20毫米
合格
調頭平台、頂鐵製作
4
槽鋼
100×9000
合格
調頭平台、軌枕製作
5
鋼筋
Φ=22,HRB400
合格
調頭區域、托架加固植筋
6
植筋膠
DLJ-3005桶裝
合格
調頭區域、托架加固植筋
7
水泥
袋P.042.5
合格
調頭區域底板找平
8
河砂
細砂
合格
調頭區域底板找平
9
黃油
S2V2202
合格
調頭區域鋼板黃油塗抹
二、機具設備
《封閉式捷運車站盾構調頭施工工法》所用的機具設備見表2。
表2 施工所需機具設備表
序號
名稱
規格
性能
用途
1
電鑽
GBM13RE
良好
混凝土鑽孔植筋
3
電焊
BX-500-1
良好
各類構件焊接加工
4
手持砂輪機
SIM-FF-100A
良好
鋼板坡口打磨
5
卷揚機
JKJM5T
良好
材料轉運
6
手拉葫蘆
3噸
良好
鋼板鋪設
7
磁力鑽
DX-35DX-50CHT
良好
鋼板鑽孔
8
千斤頂
100噸
良好
盾構機、調頭平台頂推
9
鋼絲繩
Φ18
良好
調頭平台牽引
11
滑輪
雙槽滑輪,10噸
良好
調頭平台牽引
12
吊耳
10噸美式弓形
良好
調頭平台牽引

質量控制

《封閉式捷運車站盾構調頭施工工法》的質量控制要求如下:
一、相關規範與標準
(1)《鋼結構焊接規範》(GB50661-2011);
(2)《液壓傳動系統及其元件的通用規則和安全要求》(GBT3766-2015);
(3)《起重機械滑輪》(GB/T27546-2011)。
二、質量控制措施
(1)由技術部和機電部共同編制調頭施工方案,對頂推過程中的動力進行核算,確定與之匹配的機具設備。
(2)底板滿鋪鋼板後,相鄰鋼板表面高差不超過±2毫米。
(3)托架改裝、支撐件、頂鐵、調頭平台焊接製作前應將焊縫表面的鐵鏽、水分、油污等清理乾淨,焊接作業焊縫等級均應達到二級。
(4)托架改裝、支撐件、頂鐵,調頭平台經過受力驗算,並經有資質的單位確定其可行性。
(5)托架底層鋼板和調頭平台底座鋼板坡口打磨不宜太厚,應控制在5毫米內。
(6)限位塊、支撐件水平定位偏差不超過1厘米,安裝前應保證鋼板整潔。
(7)盾構機與台車調頭前應進行試頂進,確保千斤頂和滑輪組的可靠性。其中滑輪與鋼絲繩應匹配,輪徑與繩徑的尺寸之比不可小於16~28。
(8)千斤頂須設定油壓報警值,防止頂推過程中超載。
(9)調頭過程中千斤頂行程和到達位置嚴格按照模擬確定的位置來進行控制,並且與周邊結構保證25厘米以上的安全距離。

安全措施

採用《封閉式捷運車站盾構調頭施工工法》施工時,除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外,尚應遵守注意下列事項:
(1)施工應遵守《建築施工安全檢查標準》(JGJ59-2011)等國家和地方有關施工現場安全生產管理規定。
(2)施工現場的臨時用電嚴格按照《施工現場臨時用電安全技術規範(附條文說明)》(JGJ46-2005)的規定執行。
(3)焊接應有接火裝置,並設專人看火,配備滅火器及其他消防設施,避免發生火災。
(4)加強現場指揮,盾構機調頭和台車調頭時在施工區域用白紅繩圍住,不允許有閒雜人等圍觀。
(5)施工前應保證電氣系統完好,液壓油壓滿足要求,千斤頂工作正常。同時確認調頭平台結構焊縫、限位固定裝置的完好性;
(6)滑輪系統使用前,檢查滑輪組運動情況,滑輪與鋼絲繩均要動作靈活,無卡繩,磨繩等現象,滑輪滾動時,不得有鋼絲跳槽的情況。
(7)施工現場施工時,必須確保足夠亮度的照明燈光,現場電工加強值班巡視,及時修復損壞燈具。移動照明器具,必須用手持式專用移動燈。

環保措施

《封閉式捷運車站盾構調頭施工工法》的環保措施如下:
(1)堅持現場材料合理碼放,防止現場雜亂。
(2)對施工區域實行封閉式管理,以減少粉塵、噪音等對周邊環境的影響。
(3)施工現場制定排污控制,合理棄土措施,施工過程中加強文明施工,盡力創造清潔衛生的作業環境。

效益分析

《封閉式捷運車站盾構調頭施工工法》的效益分析如下:
一、經濟效益
常規盾構調頭施工,採用千斤頂頂推調頭平台的方式,單節台車調頭需12小時。該工法利用電瓶車作為動力,通過滑輪組系統牽引台車調頭,僅需3個小時,提升效率3倍。同時工法中使用的千斤頂、調頭平台、頂鐵、支撐件、限位裝置及鋼材均可周轉使用,在頂推過程中,所有構件隨盾構機、台車的位置改變而周轉,基本無材料損耗,具有良好的經濟效益。
表3
項目
內容
施工方法
封閉式捷運車站盾構調頭施工工法
對比項目
傳統千斤頂頂推託架及後配套台車調頭的方法
材料對比
型材投入基本相同該工法中製作的調頭平台、拼裝式頂鐵、台車限位裝置共10噸考慮5次周轉,購買的設備考慮10次周轉
設備對比
台車調頭過程中多投入2組10噸滑輪,考慮5次周轉;
台車調頭過程中節省3組20噸千斤頂的租賃
勞動力對比
台車調頭施工期間節省支撐件焊工5人,節省頂推配合雜工10人
工期對比
盾構機調頭施工周期相同;
後配套台車調頭施工節省工期20天
經濟效益
封閉式捷運車站盾構調頭施工共耗時15天
型材費用4300元/噸,考慮周轉後,材料投入節省費用:10噸×4300×(4/5(周轉次數))=34400元
10噸滑輪費用1000元/個,考慮周轉後,設備投入增加費用:2個×1000×(1/10(個))=200元,20噸液壓千斤頂租賃費用500/天·個,設備投入節省費用:3個×500×20天=30000元,總計節省:30000-200=29800元
焊工工資7000元/月·人,雜工工資4500/月·人,勞務節約費用:20天×5人×(7000/30)+20天×10人×(4500/30)=53333元
綜上合計節省費用34400+29800+53333=117533元
註:施工費用以2019年施工材料價格計算
二、社會效益
該工法是基於路徑仿真模擬+現場施工最佳化相結合的綜合技術,經過多個工程檢驗,可有效控制調頭施工路徑,提高了施工效率,降低了施工安全風險,研究成果總體達到了中國國內領先水平,既為2019年後類似工程提供了理論依據,又為實際施工操作提供了多種方法。

套用實例

《封閉式捷運車站盾構調頭施工工法》的套用實例如下:
一、實例情況
(1)深圳捷運9112標2部分共設2站1區間。其中南油站為南油西站~南油站區間的接收站,為2層三柱四跨4線平行換乘車站。受南海大道交通影響,結構端頭左右線吊裝井口在盾構接收時均已封閉。
南油西站~南油站區間左線於2018年7月27日接收,因受地面交通影響,施工組織困難,於2018年8月20日完成調頭施工準備工作,2018年8月22日完成盾構機與後配套及各路管線的分離,2018年9月4日完成調頭施工並進行二次始發,共耗時15天(見圖30)。
封閉式捷運車站盾構調頭施工工法
圖30 南~南區間線路示意圖
(2)成都捷運11號線四標共設4站6區間和1座中間風井。其中西博城站為天府商務區站~西博城站盾構區間的接收站,為2層結構,負二層空間狹小。盾構接收時,車站上部已施工完畢,僅在標準段預留一個通風孔。
該工程開始日期為2018年12月20日,調頭完成時間為2019年1月4日。2018年12月15日,項目開始調頭前施工準備工作,總共耗時5天。2018年12月20盾構機完成接收,並頂推上托架。2018年12月23日,盾構機完成調頭。2018年12月30日,製作調頭平台、安裝滑輪組並完成台車調頭。2019年1月4日完成盾構機與節台車及管線之間的連線,具備始發條件。自盾構機接收至具備二次始發條件僅耗時15天(見圖31、32)。
封閉式捷運車站盾構調頭施工工法
圖31 成都捷運 11 號線 4 標線路走向示意圖
封閉式捷運車站盾構調頭施工工法
圖32 天~西區間線路示意圖
(3)鄭州捷運3號線一期工程A2部分共設10站12區間,其中農業路站為東風路站~農業路站區間的接收站,該站為鄭州市軌道交通3號線一期工程的第5站,結構形式為兩層單柱雙跨島式站台形式。其中農業路高架橋下鋪蓋和東南角鋪蓋區域採用蓋挖法施工,區間盾構接收時頂板封閉施工,不具備盾構機吊裝條件。
東風路站~農業路站右線於2019年2月20日接收,2019年2月21日進行盾構機及後配套台車分離,2019年3月4日完成盾構機及後配套台車調頭,2019年3月6日完成盾構機、後配套台車及各路管線之間的連線,共耗時14天(見圖33、34)。
封閉式捷運車站盾構調頭施工工法
圖33 鄭州市捷運 3 號線一起工程 A2 部分線路走向示意
封閉式捷運車站盾構調頭施工工法
圖34 農業路站平面示意圖
二、實施效果及照片
從實施效果上看,工法中採用的物理仿真模擬、BIM技術並使用滑輪組系統和特製調頭平台,使調頭路徑控制更加精準,保證調頭過程中盾構機、台車離側牆最小距離在50厘米和25厘米以上。同時該工法工序更加簡單,台車調頭施工速度快,工法中涉及到各個構件均可周轉,基本無材料損耗。另一方面,該工法採用多種方式實現調頭,給類似施工提供了多種思路,套用範圍廣。

榮譽表彰

2019年12月11日,廣東省住房和城鄉建設廳以“粵建市函〔2019〕1270號”檔案發布《廣東省住房和城鄉建設廳關於公布2019年度廣東省工程建設省級工法的通知》,《封閉式捷運車站盾構調頭施工工法》被評定為2019年度廣東省省級工法。

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