摘 要: 介绍了地铁施工中常见的几种过站方法,对各类过站方法进行详细比较,并重点介绍了滚杠式过站在地铁施工中的应用,指出滚杠式过站具有工期短、成本低、操作简单等特点,值得推广使用。 关键词:滚杠式过站,盾构机,地铁,成本,特点
随着社会的发展,国内大城市地面交通日益拥挤,挖掘地下空间已是大城市发展的必然趋势,这无疑给地铁行业带来美好前景。地铁盾构施工,往往离不开盾构机过站,目前行内主要的过站方法有整机过站和过站小车过站,但滚杠式过站较为少见。下面总结出各类过站方法的不同之处,以及滚杠式过站在地铁施工中的应用。
1 常见的过站方法
1.1 整机过站
1)工期。整机过站时间主要分为四部分:浇筑U型槽、整机过站、再次始发和拆除底部管片与U型槽。浇筑U型槽所需时间约6d,盾构机整机过站需时间约8d,再次始发需时间约4d,拆除底部管片和U型槽需时间约8d,所以整机过站所需总时间约26d。
2)成本。整机过站所需费用主要包括:浇筑U型混凝土槽、购买大量废旧管片和始发架,始发架主要用于盾构机再次始发。浇筑U型槽约10万元,废旧管片16万元,始发架14万元,按150m站区长度计算,需要100块A1和100块A2管片,约需10万元,共计40万元。
3)特点。整机过站的特点在于过站区间不需要分离盾构主机与后配套,省去了拆机、装机、调试的时间,对维持盾构机性能有很大的好处。且浇筑U型槽可在过站前提前完成,底部管片和U型槽也可待工程完工后再拆除,但缺点是需要浇筑很长一段混凝土U型槽和大量的废旧管片,且拆管片和混凝土槽需要大量的人力、物力和时间。该过站操作简单、方便,适用于无工期压力的盾构工程,且公司有大量的废旧管片。
1.2 过站小车过站
1)工期。过站小车过站所需时间主要分为:分离主机与后配套、小车过站、装机和调试、再次始发。分离主机与后配套所需时间约3d,小车过站所需时间约10d,装机和调试所需时间5d,再次始发所需时间4d,本次过站所需总时间约为22d。
2)成本。过站小车所需的费用主要是始发架、过站小车、液压站。始发架主要用于接收盾构机出洞,以及盾构机再次始发。过站小车和始发架重量均为13t左右,按目前钢铁市场价计算,一套始发架约14万,过站小车约20万,液压站2万,总计36万元。
3)特点。过站小车过站是地铁施工中较为常见的一种过站方法,施工单位对此类过站各项技术要领都比较熟悉,操作起来也比较容易。
1.3 滚杠式过站
1)工期。滚杠式过站所需时间主要分为:分离主机与后配套、盾构机过站、装机和调试、再次始发。分离主机与后配套所需时间约3d,盾构机过站所需时间约9d,装机和调试所需时间5d,再次始发所需时间4d,本次过站所需总时间约为21d。
2)成本。滚杠式过站所需的费用主要是始发架、滚杠、钢板和液压站。始发架主要用于接收盾构机出洞,以及盾构机再次始发。一套始发架约14万,钢板约1.5万,滚杠5000元,总计16万元。
3)特点。滚杠式过站最大的特点就是成本低,相比过站小车过站,不需要在站区内装、拆过站小车,尤其在狭小站区场地优越性更为明显,但这种过站技术性较强,目前地铁行业掌握这种技术还比较少。
1.4各种过站方法的详细比较(见表1)2 滚杠式过站
2.1 定义
滚杠式过站是指分离盾构机主机与后配套,盾构机落在改造的始发架上,利用液压站推动始发架在滚杠上前进。滚杠式过站最大的特点就是将几根滚杠代替过站小车,所以选用合适的滚杠和推力是滚杠式过站的关键所在。
2.2 计算
为选择合理推力千斤顶,估算滚杠的大小和数量,特对滚杠式过站各种数据进行计算,根据《机械设备安装手册》可得:斜坡滚运设备牵引拉力计算公式:
S=Qcosa(f1+f2)/D+Qsina=Qcosa[(f1+f2)/D+tga]。
由于站区坡度很小,cosa≈1,tga=1/n,
故S起=Q(f1+f2)/D±Q/n。
其中,Q为设备重量,kg;f1为辊轮与沿着辊轮平面之间的滚动摩擦系数,cm;f2为辊轮与放置荷载的拖排之间的滚动摩擦系数,cm;D为辊轮的直径,cm。起动时的牵引拉力:S起=K起[Q起(f1+f2)/D+Q起/n]。根据过站实际情况可知:
盾构机重Q1=400t,始发架和钢板重Q2=25t,站区长度按150m计算,为保证盾构机在滚杠上更好地滚动,通常需在钢板和滚杠之间撒沙或者木榍,所以取f1=0.5,f2=0.5。
取K动=1.1,K不=1.3,K起=1.5。
Q计=K动×K不×Q=1.1×1.3×425=607.8t。
由公式可得S起=K起[Q起(f1+f2)/D+Q起/n]
=1.5×[607.8×1.0/D+607.8/150]
=910.5/D+6。
D取4cm,则S≈228t;D取6cm,则S≈157t;D取8cm,则S≈120t。
根据站区特点,结合施工需要,选用滚杠直径为8cm,考虑实际与计算差异,选择100t的千斤顶两个。
为使辊杠受压后不变形,则辊杠W≤[W]。根据公式可得:
W=Q计/ml≤[W],
故m≥607.8×103/53×8×100=14.3。
由上可得:辊杠必须多于15根,由于实际情况与计算不可能完全相符,所以采用20根辊轮承受盾构机主体过站。
2.3 改造
由于本次过站是采用盾构机和始发架整体在辊轮上滚动前进,为保证辊轮上下接触面平整,所以在始发架底部左右两边各焊上20mm钢板;底部铺设的钢板为6000×1000×20,并在钢板一侧焊制千斤顶反力座。
2.4 盾构机过站
按照地铁站区设计特点,盾钩机过站一般分为平移、前移、再次平移,滚杠式过站也是如此。
1)平移。按照地铁站区设计,盾构机出洞后,要通过站区,必须先平移,平移时需注意几个工作:a.盾构机主体上始发架后,用型钢支撑连接桥,分离主体与后配套,拆开连接的水管、气管、液压管、电路;b.盾尾焊支撑钢管,防止后体变形;c.固定盾体和始发架,确保盾体与始发架不发生相对移动;d.在始发架右边安装两台75t千斤顶,找好支撑反力,始发架平移。
2)前移。平移到位后,拆开右边两台千斤顶,安装在始发架后部,在始发架底部放置好钢板、滚轮80×500,用千斤顶推动始发架前移。
3)再次平移。将始发架前移至洞门1000mm时,始发架再次平移,对准始发状态,详细过站演练见图1。3 结语
滚杠式过站工期短、成本低、操作简单,过站所用的钢板还可重新利用。操作灵活,只需要加工几根滚杠就可以施工过站,不需要在站区内吊运任何大型设备,给安全施工带来很大的保证。因此,滚杠式过站具有良好的推广前景。
参考文献:
[1]孙东瑞.城市地铁施工中超前支护加固施工技术应用[J].山西建筑,2007,33(17):297-298.
