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盾构机组装机下井方案

盾构机地面预组装及下井方案

（出厂编号：

S-550）

编制：

审核：

批准：

2013-3-23

一、编制依据

1、GB50299-1999《地下铁道工程施工及验收规范》

2、TJ321

（一）-95《机械设备安装及验收规范》

3、《机械设备安装手册》中国建筑工业出版社

4、GB5306-85《特种作业人员安全技术管理规则》

5、《建筑安装工程安全技术规程》、《建筑安装工人安全技术操作规程》、《建筑施工高处作业安全技术规程》

6、GB50194-93《建筑工程施工现场供用电安全规范》

7、JGJ46-2005《建筑施工临时用电施工组织设计及标准电箱》

8、GBJ147-90《电气装置安装工程高压电器施工及验收规范》

9、GB50168-92《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》

10、DJ-OHS-4.4.6-5《消防管理程序》

11、CW-LDSJ-04《隧道管线布置图》

12、JGJ79-2002，J220-2002《水泥搅拌桩设计计算公式》

13、海瑞克盾构机随机附带的技术资料和图纸

14、360t门式起重机使用说明书

15、400t汽车吊起重机使用说明书

16、广深港客运专线ZH-4标盾构井吊装场地图和车站横、纵剖面图

17、本公司盾构机吊装经验总结

二、施工条件

1、工程概况

广深港客运专线深圳福田站及相关工程项目线路全长11.419公里，起止里程为DK104+500～DK115+919.29。

起点为新深圳站（不含），直行下穿深圳市公安局警犬基地、第二劳教所、华达石场及南坪快速路后，右转从101民防工程北侧通过，下穿预管看守所及中康公寓，沿梅林路折向莲花山公园后，再下穿益田路，在市政府位置处下设福田站，至深港分界，终点在深圳河中线。

工程范围示意图

皇岗盾构隧道（DK112+089～DK113+607），隧道长1518m，最大坡度为（DK112+750～DK114+400）10.7‰，单孔双线隧道，隧道埋深28～48m。

皇岗隧道位于深圳市中南部－福田区，深圳市会展中心至皇岗公园一带，线路大至南北向，场地内分布较多市政道路，可到达场地各处，交通十分便利。

拟建皇岗隧道场地原生地貌北部为丘间谷地，中部为丘陵，南部为海积平原。

仅中部保留有低矮丘陵（皇岗双拥公园内），其余地表均经人工改造，修建为城市街区，现总体地形平坦，地势由北略向南倾斜，地表建筑物及市政道路密布，建筑多为高大的商用、办公、公共及住宅楼。

道路来往车辆及行人众多。

皇岗隧道盾构区间主要以（8）1-1全风化花岗岩（W4）、（8）1-2强风化花岗岩（W3）、（8）1-3弱风化花岗岩地层为主（W2），隧道在局部地段存在软硬（土岩分界面）不均工作面，盾构掘进时应防止偏心；弱风化岩岩石强度变化较大，最大值为226.3MPa；弱风化岩部分地段裂隙发育，地下水丰富，盾构施工时应注意隧道涌水及其水头压力。

皇岗隧道穿越地层表

工程

名称

里程

长度

（m）

岩土围岩分级

分

级

隧底

边墙

拱顶

岩土特征

围岩

分级

岩土特征

围岩

分级

岩土特征

围岩

分级

皇岗隧道

DK112+229～DK112+341

112

强风化花岗岩

Ⅴ

砾质粘性土；全、强风化花岗岩

Ⅴ

砾质粘性土；全风化花岗岩

Ⅴ

Ⅴ

DK112+341～DK112+355

14

微风化花岗岩

Ⅱ

全、强、中、微风化花岗岩

Ⅴ

全风化花岗岩

Ⅴ

Ⅴ

DK112+355～DK112+365

10

强、中风化花岗岩

Ⅴ

全、强、中风化花岗岩

Ⅴ

全风化花岗岩

Ⅴ

Ⅴ

DK112+365～DK112+375

10

微风化混合岩

Ⅱ

全、强、中、微风化混合岩

Ⅴ

砾质粘性土

Ⅴ

Ⅴ

DK112+375～DK112+385

10

强风化花岗岩

Ⅴ

全、强风化花岗岩

Ⅴ

全风化花岗岩

Ⅴ

Ⅴ

DK112+385～DK112+415

30

中、微风化混合岩、中风化花岗岩

Ⅲ

砾质粘性土；全、强、中、微风化混合岩；全、强、中风化花岗岩

Ⅴ

砾质粘性土；全风化混合岩、花岗岩

Ⅴ

Ⅴ

DK112+415～DK112+525

110

强风化花岗岩

Ⅴ

全、强风化花岗岩

Ⅴ

全风化花岗岩

Ⅴ

Ⅴ

DK112+525～DK112+535

10

中风化花岗岩

Ⅴ

全、强风化花岗岩

Ⅴ

全风化花岗岩

Ⅴ

Ⅴ

DK112+535～DK112+545

10

强风化花岗岩

Ⅴ

全、强风化花岗岩

Ⅴ

全风化花岗岩

Ⅴ

Ⅴ

DK112+545～DK112+625

80

中、微风化花岗岩

Ⅲ

全、强、中、微风化花岗岩

Ⅴ

全、强风化花岗岩

Ⅴ

Ⅴ

DK112+625～DK112+635

10

微风化花岗岩

Ⅱ

中、微风化花岗岩

Ⅲ

中风化花岗岩

Ⅲ

Ⅲ

DK112+635～DK112+770

135

微风化花岗岩

Ⅱ

全、强、微风化花岗岩

Ⅴ

强风化花岗岩

Ⅴ

Ⅴ

DK112+770～DK112+785

15

微风化花岗岩

Ⅱ

中、微风化花岗岩

Ⅲ

中风化花岗岩

Ⅲ

Ⅲ

DK112+785～DK112+815

30

中风化花岗岩

Ⅲ

强、中风化花岗岩

Ⅴ

强风化花岗岩

Ⅴ

Ⅴ

DK112+815～DK112+865

50

微风化花岗岩

Ⅱ

中、微风化花岗岩

Ⅲ

中、微风化花岗岩

Ⅲ

Ⅲ

DK112+865～DK112+945

80

中、微风化花岗岩

Ⅲ

强、中、微风化花岗岩

Ⅴ

强、中风化花岗岩

Ⅴ

Ⅴ

DK112+945～DK112+955

10

微风化花岗岩

Ⅱ

强、中、微风化花岗岩

Ⅴ

强风化花岗岩

Ⅴ

Ⅴ

DK112+955～DK113+110

155

微风化花岗岩

Ⅲ

强、中、微风化花岗岩

Ⅴ

强风化花岗岩

Ⅴ

Ⅴ

DK113+110～DK113+145

35

微风化花岗岩

Ⅱ

强、中、微风化花岗岩

Ⅲ

强风化花岗岩

Ⅴ

Ⅴ

DK113+145～DK113+265

120

中、微风化花岗岩

Ⅱ

中、微风化花岗岩

Ⅲ

中、微风化花岗岩

Ⅲ

Ⅲ

DK113+265～DK113+285

20

微风化花岗岩

Ⅱ

强、中、微风化花岗岩

Ⅴ

强、中风化花岗岩

Ⅴ

Ⅴ

DK113+285～DK113+560

275

微风化花岗岩

Ⅱ

微风化花岗岩

Ⅱ

微风化花岗岩

Ⅴ

Ⅴ

DK113+560～DK113+607

47

微风化花岗岩

Ⅱ

强、中、微风化花岗岩

Ⅴ

强、中、微风化花岗岩

Ⅴ

Ⅴ

2、工作竖井

皇岗隧道1号工作竖井井口沿隧道纵向长度17.0m，宽度17.6m，盾构机主体及后配套长度共150m，由于盾构机组装时，1号竖井前方隧道直到始发断面已经矿山法开挖完成，盾构机可以在1号竖井及前部矿山法隧道内进行组装。

盾构机吊装场地平面图见附件图1，始发井纵剖面图详见附件图2。

3、盾构机吊装参数

盾构机主要部件尺寸及重量

表2-1-1盾体尺寸及重量

01Shield盾体

Weigt重量

Length长度

Wrdth宽度

Height高度

Shieldsegment1

95.00t

7，400mm

5，000mm

3，850mm

Shieldsegment2

85.00t

7，400mm

4，700mm

3，800mm

Shieldsegment3

85.00t

7，400mm

5，000mm

3，850mm

Shieldsegment4

90.00t

7，400mm

4，900mm

3，800mm

Shieldsegment5

145.00t

7，400mm

6，400mm

4，000mm

Shieldsegment6

90.00t

7，400mm

4，900mm

3，850mm

Shieldsegment7

90.00t

7，400mm

5，000mm

3，850mm

Shieldsegment8

95.00t

7，400mm

4，750mm

3，850mm

Tailskinsegment1top

38.00t

5，200mm

8，000mm

3，800mm

Tailskinsegment2right

41.00t

5，200mm

9，900mm

2，400mm

Tailskinsegment3bottom

40.00t

5，200mm

9，200mm

2，000mm

Tailskinsegment4left

41.00t

5，200mm

9，900mm

2，400mm

Erectorcrossbeam

17.00t

5，100mm

4，300mm

1，300mm

表2-1-2刀盘尺寸及重量

02Cuttingwheel刀盘

Weigt重量

Length长度

Width宽度

Height高度

Cuttingwheel刀盘

290.00t

13，200mm

13，200mm

1，750mm

表2-1-3主驱动尺寸及重量

Cuttingwheelmaindrive

Weigt重量

Length长度

Width宽度

Height高度

刀盘主驱动

175.00t

6，350mm

6，350mm

3，450mm

表2-1-4拼装机尺寸及重量

04Erector拼装机

Weigt重量

Length长度

Width宽度

Height高度

Erectorwithoutplatform

拼装机

75.00t

8，500mm

7，500mm

3，500mm

Erectorcarrierbeam

拼装机托架

40.00t

8，000mm

4，320mm

3，500mm

表2-1-5后配套系统尺寸及重量

05Backupsystem

后配套系统

Weigt重量

Length长度

Width宽度

Height高度

BU-Trailer1（incl.wheels45t）台车1

335.00t

22，500mm

10，500mm

8，000mm

BU-Trailer2（incl.wheels45t＆segmentcrane）台车2

237.00t

22，000mm

10，900mm

8，000mm

BU-Trailer3.1（incl.wheels20t）台车3.1

90.00t

15，000mm

10，900mm

8，000mm

BU-Trailer3.2（incl.wheels20t）台车3.2

80.00t

14，000mm

10，500mm

8，000mm

BU-Trailer3.3（incl.wheels20t）台车3.3

80.00t

14，000mm

10，500mm

8，000mm

BU-Trailer4（incl.wheels20twithoutbackpart）

200.00t

20，000mm

8，500mm

8，000mm

三、人员组织机构

图4.1人员组织机构

各级人员主要职责

（1）项目经理：

对工程全面负责，在组织工程施工中，制定措施，确保施工处于受控状态，工程质量达到合同要求，对工程的质量、安全负全面责任。

（2）机电总工：

提供吊装过程中的技术指导，负责吊装过程的技术交底、车辆进行检查工作，保证过程施工始终处于受控状态。

（3）机电部：

配合吊装队伍完成盾构机下井组装。

（4）物资部：

配合盾构机吊装施工所需材料工具的采购。

（5）安质部：

对施工过程中的吊装安全、文明施工、临建等进行综合管理，制定各种安全技术措施，对工程安全生产目标进行控制，负责对施工过程中的安全技术交底。

（6）测量班：

配合吊装施工所需的技术测量。

（7）施工队：

对吊装施工范围内的进度进行具体管理、调度，吊装操作。

四、吊装设备和工具

1、吊装设备选择

本次吊装采用一台360吨门式起重机和一台400吨汽车吊配合完成。

2、钢丝绳及卸扣的选择

2.1起吊用钢丝绳和卸扣的选用

表4-1钢丝绳和卸扣明细表

名称

规格

数量

备注

卸扣

110t

2

卸扣

55t

4

卸扣

200t

2

卸扣

45t

4

卸扣

35t

4

卸扣

25t

4

钢丝绳

Ф60，10m

8

钢丝绳

Ф60，8m

8

钢丝绳

Ф50，8m

8

钢丝绳

Ф50，10m

4

钢丝绳

Ф40，10m

8

钢丝绳

Ф35，10m

8

钢丝绳

Ф30，10m

8

表4-2起重机用钢丝绳选择

名称

规格

数量

吊重（t）

钢丝绳

VeroproΦ50-1960

2对

400

钢丝绳

VeroproΦ28-1960

2对

180

钢丝绳

VeroproΦ16-1960

2对

60

钢丝绳

6×37-14-170

2对

30

3、吊装所需工具及材料

表4-3吊装所需材料表1

序号

名称

规格

数量

备注

1

液压站

30MPa

1台

2

千斤顶

50t

2个

3

槽钢

14b；长度L=2050mm

21根

4

H型钢

HW200×200、100×100

20m

5

角铁

50×50×5

100m

6

φ150钢管，

管壁厚≥6mm

20#

L=1000mm

2支

L=500mm

2支

L=200mm

2支

7

钢板

δ=30，6000×2500

4块

δ=20，6000×2500

10块

δ=7，10，12等若干

6m2

8

枕木

200×200×1000

20条

200×200×500

20条

9

铁丝

Φ0.5～Φ2；

各20kg

10

尼龙扎带

200条

11

绝缘胶布

100卷

12

防雨布

10m×10m

15张

13

编织袋

100个

14

细沙

8m2

铺垫用

表4-4吊装所需设备及工具表2

序号

名称

规格

数量

备注

1

手拉葫芦

2～10T

10个

2

液压千斤顶

50t

4个

3

机械千斤顶

30t/15t

各2个

4

手拉葫芦

2～5T

2个

5

安全带

10个

6

灭火器

10个

7

对讲机

5个

8

叉车

7t

1台

9

常规工具

各三套

锤子、扳手、钳子等

10

麻绳

20m

2根

11

量具

3米/5米

各一套

12

卷扬机

25t

2台

表4-5盾构机吊装所需工具表3

葫芦

带手柄的0.75吨，1.5吨,3吨,5吨,8吨,10吨,15吨

吊环

5，8，13，25，35，55，85，200吨（至少2个用来吊刀盘）

吊链

 3吨，8吨，15吨各15米

吊带

 5吨2米，15吨3米

安全带

水平尺

电子水平尺

台钳

千斤顶

6t，10t，50t,机械式一套，液压式一套

钳子

钢丝钳,尖嘴钳

锤

大小型号若干套

切割机

擦拭机

叉车（手动）

套丝机

电钻

电锤

气割

梯子竹三角

 竹三角

升降车

变头、万向接头

木料

 方木木板

钢丝绳

钢材

工字钢

槽钢

角钢

口子钢

方钢

表4-6盾构机吊装及连接用螺栓

序号

名称

螺栓规格

级别

数量

1

刀盘与主驱动连接

M42x340

10.9

2

主驱动与盾体连接

M60x540

10.9

106

3

盾体各分块连接

M36x220、M36x150

10.9

4

碎石机油缸与盾体连接

M27x170

8.8

5

行走梁盾体连接

M36x200

10.9

6

台车之间的连接

小立柱

M30x140

8.8

6

大立柱

M33x80

8.8

一层平台

M18x90

8.8

二层平台

M33x80

8.8

左右分块连接

M27x120

8.8

7

台车行走轮连接

M30x140

8.8

16

8

水路

M20x65、M16x60、M16x45、M16x75

8.8

9

气路

M20x100、M20x85、M20x80

8.8

10

油路

M16x80大多为内六角

8.8

11

泥浆罐固定管夹螺栓

M20x80、M24x150

8.8

12

楼梯、护栏连接

M18x60、M12x50

8.8

8

13

吊耳连接

小吊耳

M18x5、M27x100

8.8

13

大吊耳

M33x150

8.8

14

泥浆管路

DN100

M16x90、M16x110

8.8

14

15

泥浆管路

DN150

M20x95

8.8

DN200

M20x95、M20x110

8.8

DN250

M24x100M24x110、M24x120

8.8

DN450

M27x150、M27x120、M27x170

8.8

表4-7其他常用工具

气保焊焊机

4台

普通焊机

4台

焊条烘干箱

1台

焊条保温桶

12个

便携式排烟机

5台

气割设备

2套

气刨

3套

移动梯

2个

防雨棚

2个

加热板及焊条

若干

旋转翻身架

1套

1m高的刀盘法兰支腿

4根

1.6m高的刀盘辐臂支腿

6根

Φ50无接头钢丝绳10米

6根

无接头绳圈Φ60,10m

8根

X光探伤仪

1台

气动扳手

2套

液压扳手

1套

其它小型机具

若干

五、前期吊装施工准备

1、始发断面前期准备工作

由于本隧道始发断面与工作竖井有120米的矿山法隧道，因此很多设备要在盾构机主题下井之前予以运输至始发处并进行初步安装定位。

首先是洞门钢环的吊运安装，其次是反力架的吊运，在安装部位进行定位、拼接再拆解。

盾构机在隧道的前行必须预制混凝土导台。

这样盾构机才能在空推段顺利前行。

2、始发托架吊装

测量投点后，始发架分前后两段放在井下托台上，始发托架端部里程为DK113+607.00。

两段轨面必须在同一水平面上，符合盾构机始发定位的要求，前后两段托架必须固定在地面上。

在始发洞门口安装完毕的始发托架，经测量定位后焊接左右前后支撑固定。

始发托架下井之前要确认两点：

一是找出底板的水平中心线，保证始发架组装后与洞门的水平中心线重合；二是始发架所垫的高度必须保证盾构机组装完毕后盾构机中心线要比洞门中线高10mm，以防止盾构机进洞时栽头。

始发托架的下井组装，要以测量人员给出的数据作为施工指导。

六、盾构机进场预组装及吊装

盾构机主要由刀盘、主驱动、前盾、中盾、尾盾、连接桥、管片拼装机、1-5号台车及辅助设备等构成。

盾构机的设备非常多而且庞大，并且受现场场地限制，盾构机主体各部件进场安放在管片存放场。

当需组装时，把各部分依次运至竖井，并按场地布置图用汽车吊配合龙门吊卸到指定位置。

（一）主机部分的组装

1、总体介绍

盾构机主机的主要组成部分：

刀盘、主驱动、八块盾体、井字架、管片拼装机行走梁、管片拼装机、盾尾。

盾构机主体部分分布图：

刀盘

连接桥

管片拼装机

主驱动

Ⅰ

盾体划分图：

Ⅷ

Ⅱ

Ⅶ

Ⅲ

Ⅵ

Ⅴ

Ⅳ

2、预拼装场地的准备

（1）工具、设备、材料的准备：

焊机一台、气割设备一套、δ40钢板若干、钢丝绳及吊具、通用工具及相关辅材、手拉葫芦2个。

（2）施工人员：

电气焊工1人、组装人员6人。

（3）工期要求：

1天

工作要求：

在盾体预拼装区域内用δ40钢板铺出一个16m*14m的工作平台。

3、Ⅴ号盾体的下井吊装

Ⅴ号盾体块总重约145t，长7.4米，宽为6.4米，高为4米。

Ⅴ号盾体的吊装图3.1。

图3.1Ⅴ号盾体吊装图

3.1准备工作

（1）工具、设备、材料的准备：

焊机一台、气割设备一套、方木4根、钢丝绳及吊具、通用工具及相关辅材、手扳葫芦2个、55T卸扣4只，无接头钢丝绳Φ50,10m8根，30T手拉葫芦2台，30米长尼龙绳四根，八块定位钢板、水平尺（带刻度）。

（2）施工人员：

电气焊工1人、测量人员1人，组装人员5人、辅助工4人。

（3）工期要求：

1天

3.2具体操作步骤

（1）盾体块的连接面、孔及螺纹孔除油、除锈、除漆、清洗、打磨，螺纹孔过扣，安装密封条；

起吊前应首先确认始发托架两条导轨位置无误，并在导轨上事先涂抹油脂，以减小盾体移动时的摩擦力，在确认以上工作全部完成后方可进行吊装作业。

（2）吊装的吊点示意图图3.2

图3.2吊装示意图

由于竖井太深，吊装距离过长，为防止盾体发生偏转，用4根30米长的尼龙绳绑在盾体上，人工拉住防止转动。

（3）由于前盾与中盾存在着20mm的锥度，为保证盾体尾部与盾尾连接连接圆面与导轨相垂直，从而保证盾尾的顺利安装，因此，在盾体块完全下放前，应在中盾尾部与导轨接触位置焊接厚10mm，200x200mm的小钢板，该钢板焊于盾体之上，随盾体前后移动，在焊接位置进入始发止水环之前予以割除。

（4）当5号盾体块放到始发基座以后，应有现场测量人员协助组装人员调整盾体姿态（带刻度的水平尺），调整时使用两个50t手拉葫芦，使盾体块的轴线方向和隧道轴线方向一致（即盾体块接缝与中间始发基坐两侧边线基本保持平行）。

调整完毕后拆除临时重型吊耳。

（5）当五号盾体调整好姿态后，用事先准备好的8块定位钢板，在其两侧紧贴中间始发托架两侧竖直面焊四块。

这样使盾体在以后的安装过程中不至于左右转动。

3.3具体安装设备

盾体下井前，要对一下描述的所有设备进行全面完善的检查维护，保证设备在始发后处于良好的运行状态。

Ⅴ号盾体主要包括：

四组推力油缸、三组盾尾密封控制阀组、D组六个小支撑