地鐵區(qū)間盾構(gòu)施工中側(cè)滾的調(diào)整

王 同 緒

(希格瑪工程造價(jià)咨詢有限公司，陜西 西安 710065)

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·機(jī)械與設(shè)備·

地鐵區(qū)間盾構(gòu)施工中側(cè)滾的調(diào)整

王 同 緒

(希格瑪工程造價(jià)咨詢有限公司，陜西 西安 710065)

論述了地鐵區(qū)間盾構(gòu)施工中側(cè)滾的危害，闡述了盾構(gòu)掘進(jìn)與空推兩種狀態(tài)下側(cè)滾的調(diào)整措施，并探討了空推狀態(tài)下糾正側(cè)滾的力學(xué)原理與注意事項(xiàng)，為同類(lèi)工程施工積累了經(jīng)驗(yàn)。

盾構(gòu)施工，側(cè)滾，空推狀態(tài)，千斤頂

1 側(cè)滾的危害

在盾構(gòu)施工中，由于盾構(gòu)機(jī)的刀盤(pán)在不停的旋轉(zhuǎn)，受盾構(gòu)刀盤(pán)回轉(zhuǎn)的影響，盾構(gòu)產(chǎn)生側(cè)滾的情況就不可避免。一般微小的側(cè)滾并不影響正常施工，但若不及時(shí)對(duì)側(cè)滾進(jìn)行糾正，側(cè)滾角度積累到警戒值，就會(huì)對(duì)施工造成較大影響。具體影響如下：1)對(duì)設(shè)備造成損壞，側(cè)滾較大情況下，盾構(gòu)機(jī)設(shè)備橋和雙梁都處于受扭狀態(tài)，達(dá)到極限時(shí)就會(huì)突然發(fā)生脆性破壞；2)存在很大安全隱患，如果由于側(cè)滾較大，設(shè)備損壞后危及作業(yè)人員的安全；3)造成測(cè)量誤差較大，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)侵限。

鑒于以上原因，施工過(guò)程中隨時(shí)關(guān)注盾構(gòu)側(cè)滾情況，并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。下面結(jié)合西安地鐵施工過(guò)程中的實(shí)踐，在使用小松土壓平衡盾構(gòu)(TM614PMX-8)掘進(jìn)時(shí)對(duì)側(cè)滾的幾種調(diào)整方法。小松盾構(gòu)規(guī)定的側(cè)滾報(bào)警值為3°，極限值為5°。超過(guò)3°就會(huì)顯示側(cè)滾過(guò)大，以提醒盾構(gòu)司機(jī)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

2 側(cè)滾的調(diào)整

盾構(gòu)機(jī)開(kāi)始掘進(jìn)，側(cè)滾就會(huì)產(chǎn)生，導(dǎo)致側(cè)滾的產(chǎn)生的方式是多種多樣的，同樣調(diào)節(jié)側(cè)滾的方法也不是唯一的，不同的模式下調(diào)節(jié)側(cè)滾的措施也不是相同的。主要分為盾構(gòu)掘進(jìn)模式下側(cè)滾的糾正和盾構(gòu)空推模式下側(cè)滾的調(diào)整兩種方式。

2.1 盾構(gòu)掘進(jìn)狀態(tài)下側(cè)滾的調(diào)整

掘進(jìn)狀態(tài)下的側(cè)滾是由刀盤(pán)回轉(zhuǎn)造成的，積累相對(duì)比較緩慢，調(diào)整時(shí)同樣通過(guò)刀盤(pán)回轉(zhuǎn)進(jìn)行調(diào)整，同樣調(diào)整也是比較緩慢的。由于物體間的作用是相互的，使刀盤(pán)回轉(zhuǎn)方向與側(cè)滾方向一致，就能使側(cè)滾得到調(diào)整。譬如，盾構(gòu)有負(fù)向側(cè)滾，即側(cè)滾是逆時(shí)針?lè)较虻?，需要盾體向正方向旋轉(zhuǎn)才能使側(cè)滾消除，要想使盾構(gòu)進(jìn)行正方向旋轉(zhuǎn)，根據(jù)物體間的作用是相互的原理，這就要求刀盤(pán)的回轉(zhuǎn)方向必須要與盾體的旋轉(zhuǎn)方向相反，即刀盤(pán)負(fù)向回轉(zhuǎn)。由此可以看出，刀盤(pán)的回轉(zhuǎn)方向與盾體實(shí)際側(cè)滾的方向相同才能使側(cè)滾得到有效的調(diào)節(jié)。

為了使盾體側(cè)滾有效并且盡快的得到調(diào)整，需要附加一些額外量布局兩個(gè)方面。扭矩的增大主要是通過(guò)增加油缸推力和增大刀盤(pán)轉(zhuǎn)速兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為了改變盾體的質(zhì)量布局，經(jīng)常使用的方法是利用管片拼裝機(jī)吊一塊管片至盾體側(cè)滾的相反一側(cè)，為了保證安全和調(diào)整效果，管片吊裝螺栓要求是全新的，盡可能的將吊裝螺栓要擰到最底，并用管片拼裝機(jī)上的小千斤頂將管片頂緊穩(wěn)固。管片要選擇最大塊的，并保證管片螺栓孔處于水平位置。

另外一個(gè)調(diào)整側(cè)滾的方法就是固定盾構(gòu)機(jī)。盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)在不停的旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)的側(cè)滾在不停的變化，但盾尾的管片是固定的不動(dòng)的，想辦法使盾體與管片連接起來(lái)，在某種程度上也能遏制盾體側(cè)滾的變化。但這種辦法會(huì)對(duì)管片的拼裝質(zhì)量造成一定的影響，在通常狀態(tài)下不建議采用。

2.2 空推狀態(tài)下側(cè)滾的調(diào)整

空推時(shí)的盾構(gòu)側(cè)滾主要來(lái)自掘進(jìn)時(shí)本來(lái)就有的側(cè)滾和空推過(guò)程中因?qū)_(tái)做的不理想而產(chǎn)生的側(cè)滾兩大部分。

在盾構(gòu)將要出洞前的一段，即在盾構(gòu)接收的幾十環(huán)內(nèi)，由于出洞時(shí)怕破壞掌子面，掘進(jìn)時(shí)要求的各項(xiàng)參數(shù)都比較小，譬如總推力、土壓等等，這樣就很難控制側(cè)滾的變化，所以導(dǎo)致接收時(shí)盾構(gòu)都有較大的側(cè)滾。另外，在盾構(gòu)空推的過(guò)程中，由于混凝土導(dǎo)臺(tái)或軌道做的不是太理想，也同樣會(huì)使盾構(gòu)產(chǎn)生側(cè)滾，并且是空推過(guò)程中產(chǎn)生側(cè)滾的主要原因。

空推一般是在導(dǎo)軌或是在弧形導(dǎo)臺(tái)上進(jìn)行的，由于在導(dǎo)軌上空推時(shí)，盾體與導(dǎo)軌之間的摩擦力相對(duì)較小(相對(duì)于在弧形導(dǎo)臺(tái)上)，調(diào)整起來(lái)也比較靈敏，但對(duì)導(dǎo)軌的穩(wěn)定性和軌距的要求也比較高，若導(dǎo)軌的穩(wěn)定性達(dá)不到要求，在重力的作用下，軌道就會(huì)崩開(kāi)。

空推時(shí)調(diào)側(cè)滾的方法一般是在具有側(cè)滾的一側(cè)焊2個(gè)～3個(gè)支撐，用液壓千斤頂同步頂起，在盾體本身重力的作用下，盾體就會(huì)發(fā)生反向滾動(dòng)，從而達(dá)到調(diào)整側(cè)滾的目的。具體配置如圖1，圖2所示。

2.3 空推狀態(tài)下糾正側(cè)滾的力學(xué)原理

如圖3，圖4所示，盾構(gòu)機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的重心在盾體的中心線上，在一側(cè)千斤頂頂起的情況下，盾體的重心被抬高，由于盾體是圓柱形的，重心會(huì)向另一側(cè)移動(dòng)，在受盾體自身重力的作用下，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)切線方向與千斤頂伸出方向相同的扭矩，這個(gè)扭矩就會(huì)驅(qū)使盾構(gòu)機(jī)的側(cè)滾發(fā)生變化，從而達(dá)到糾正側(cè)滾的目的。

2.4 空推狀態(tài)下糾正側(cè)滾的安全注意事項(xiàng)

為了確保側(cè)滾糾正的順利進(jìn)行，由于盾體的質(zhì)量比較大(一般為300 t左右)，左右的鋼板支撐要焊接牢固，鋼板支撐一般是由幾塊15 mm厚的鋼板平行焊在盾體上的，鋼板與盾體采用角焊縫雙面焊接，角焊縫的高度不小于8 mm。焊條種類(lèi)采用與盾體和鋼板合金含量相符合的型號(hào)。

一側(cè)支撐是支持盾體的重量，另一側(cè)則是為了防止盾體的糾正過(guò)大，盾體糾正過(guò)大就會(huì)導(dǎo)致盾體跑出軌道。因?yàn)槎荏w的絕大部分質(zhì)量集中在前盾與中盾，所以支撐一般焊在前盾和中盾區(qū)域。幾個(gè)千斤頂伸出時(shí)，一定要同步，防止因不同步而破壞鉸接油缸。

在導(dǎo)軌上調(diào)整時(shí)，對(duì)導(dǎo)軌的穩(wěn)定性要求較高，并且導(dǎo)軌下面高度和強(qiáng)度要均勻，防止導(dǎo)軌被崩開(kāi)或壓斷。

在調(diào)整側(cè)滾的過(guò)程中，一側(cè)支撐下面用千斤頂頂起，另一側(cè)支撐不要直接撐在導(dǎo)臺(tái)上，而是要預(yù)留5 cm～10 cm的距離，以便側(cè)滾的調(diào)整。在調(diào)整側(cè)滾的過(guò)程中，這個(gè)距離會(huì)減小，等到支撐抵住混凝土導(dǎo)臺(tái)時(shí)，再割去5 cm～10 cm，直至側(cè)滾調(diào)整完畢。

總之，盾構(gòu)調(diào)整側(cè)滾的方法是多種多樣的，各種方法單一進(jìn)行時(shí)，如果效果不明顯，可以幾種方法綜合起來(lái)同時(shí)進(jìn)行，這樣效果會(huì)比較明顯一點(diǎn)。由于筆者經(jīng)驗(yàn)和文筆水平有限，有不到之處望同行或其他專(zhuān)業(yè)人士批評(píng)指正。

[1] 鄭 堅(jiān).雙圓盾構(gòu)機(jī)側(cè)向滾動(dòng)控制技術(shù)研究[J].建筑施工,2010，32(5):373-374.

[2] 陳 平.盾構(gòu)推進(jìn)軸線控制技術(shù)[J].安徽建筑,2006，13(1):107-110.

The adjustment of side roll in metro interval shield construction

Wang Tongxu

(SigmaProjectCostConsultingLimitedCompany,Xi’an710065,China)

This paper discussed the harms in metro interval shield construction, elaborated the adjustment measures of side roll under shield tunneling and empty push two states, and discussed the correct mechanical principle and matters needing attention under empty push state, accumulated experiences for similar engineering construction.

shield construction, side roll, empty push state, jack

1009-6825(2016)20-0217-02

2016-05-04

王同緒(1981- )，男，工程師

U231

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