[发明专利]盾构机在工作井内的掉头方法

说明书

技术领域

本发明涉及隧道开挖工程，尤其涉及隧道开挖工程中的盾构机在工作井内的掉头方法。

背景技术

盾构调头，即在进行上、下行隧道开挖工程中，当完成上行隧道掘进施工后，将盾构机在工作井内进行调头并平移至下行线的工作井内，以便进行下行隧道的掘进工作。

目前国内外盾构机调头工程案例较少，一般只是针对直径较小，重量轻的盾构进行调头。此类盾构机传统的调头方法，可根据竖井尺寸、设备、盾构直径、重量及移动距离等决定。盾构在竖井内水平移动距离较大时，可采用移车台。小直径且重量轻的盾构，可用起重机直接起吊调头。

现有的盾构机在工作井内的掉头方法基本步骤如下：

1、井内准备

在盾构进入接收井前，先在井内满铺的粗砂，并振实平整，然后在砂垫层上铺钢板。盾构转向基座安放在井底钢板上。盾构进入接收井，座落于转向基座上后，将盾构与转向基座焊接牢固，并将隧道内清理干净准备调头。在井壁焊制牵引点。在接收井井底布置电动卷扬机。

2、盾构调头

盾构转向，移位作业步骤：

1)盾构顶升，采用人工监控，每顶升几厘米后，暂停顶升，测量顶升是否同步，顶升过程采用临时垫块进行支撑；

2)顶升完成后，放置滚杠或盘式轴承，取出临时支撑垫块，盾构落低降至滚杠或盘式轴承上；

3)利用卷扬机牵引将盾构尾向出发井90°水平转向。

4)盾构水平位移，穿过井下横梁到达上行线出洞位置。

5)盾构头向出洞方90°水平转向(完成盾构180°转向)。

6)盾构对准定位轴线方位。

7)盾构顶升，撤去滚杠或。

8)盾构按轴线就位，作业完成。

上述现有的盾构机在工作井内的掉头方法存在以下几方面的不足；

1、顶升控制方法的不足

顶升采用人工控制顶升，顶升行程靠人工监控，同步控制性差，特别是对于重量重、体积大的盾构机，下落过程中如果不同步，将会使某个下落速度慢的千斤顶受力增加急剧增加，可能产生多米诺现象，引起整个顶升体系的崩溃；

2、摩擦方式的不足

传统的盾构调头方法，采用滚杠或盘式轴承作为摩差方式。所谓滚杠可分为实心钢质滚杠和钢管混凝土滚杠两种。盘式轴承即为事先在钢板上均匀挖洞，然后在钢板下设置实心钢珠。这两种摩擦方式虽然具有磨擦系数小、需提供的移动动力小、造价低的优点，但是还是存在一些缺点，如：

1)、滚动产生竖向震动，于结构安全不利；

2)、滚杠方向不宜控制，旋转时只有采用锤击的方法来调整方向；

3)、底部铺设钢板受力方式为线性或点受力，对重量大的盾构调头工程，此种受力方式对工作井顶板钢板及上部托盘结构要求高，需耗用大量钢材，经济效果差；。如果工作井底部钢板铺设不平整，易引起部分滚珠的脱空，造成结构受力不均，对上部体系结构安全性差；

3、旋转方式的不足

1)、旋转动力的不足：

旋转动力由卷扬机提供，每次旋转开始时，卷扬机钢丝绳要完成弹性变形后方能牵引盾构机进行移位。所以盾构每次由静到动的过程是瞬间的，启动加速度大，且不可控。

2)、旋转路线的不足：

旋转时，盾构机是按折线逐渐完成调头的，而不是绕某一个旋转中心点进行调头移位。这就需要整个场地内的钢板接缝都要满焊且需打磨处理，增加了工程造价。且旋转方向不宜控制，调头精度不高，工期长。

上述现有技术中的掉头方法只能适应直径较小，重量轻的盾构的调头，对实现大型盾构机的掉头非常困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可控性腔、安全稳定、能实现大型盾构机掉头的盾构机在工作井内的掉头方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种盾构机在工作井内的掉头方法，其步骤为：

a、将工作井底板上铺满钢板，作为滑移的滑动摩擦面；

b、安装基座搁架，在基座搁架底部安装平移悬浮式滑脚，顶升起基座搁架并在其底部放置垫块将基座搁架调成与隧道上行方向一致的坡度，并将基座搁架与工作井四壁进行支撑固定；

c、将盾构机缓慢移到基座搁架上，并将盾构机焊固在基座搁架上；

d、顶升基座搁架并撤除垫块，并将整个基座搁架和盾构机放平，由平移悬浮式滑脚进行支撑；

e、对基座搁架施以推力或旋转力带动盾构机平移或旋转，使盾构机于预定位置完成掉头；

f、再次顶升起基座搁架并再在其底部放置垫块将基座搁架调成隧道下行方向一致的坡度。