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1、地铁工程土压平衡盾构机下井组装调试工艺工法1 前言1.1 工艺工法概况盾构机下井组装、调试作业根据始发方案的不同有两种情况，一种是整体始发下井组装方案，即盾构机主机和后配套台车全部一次性吊装到位，组装后即可正常掘进；另一种是分体始发下井组装方案，即先安装盾构机主机及桥架，台车临时组装在地面上，待井下具备安装台车条件后再将台车下井，并与盾构机主机进行最后组装。盾构机下井组装调试作业应按计划有组织地进行，以确保盾构下井组装调试有序、快速安全并为盾构始发和正常掘进提供状态良好的施工设备。1.2 工艺原理利于吊车的起重能力，将盾构机分块吊至井下，并在井下进行组装和调试，组装和调试要根据盾构机的功能和结
2、构进行。2 工艺工法特点根据不同场地情况、盾构机和车站结构尺寸，可采用不同的组装方式。3 适应范围本工艺工法适用于土压平衡盾构机下井、组装与调试作业。4 主要引用标准4.1起重机安全规程（GB6067）；4.2地下铁道工程施工及验收规范（GB50299）；4.3钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级（GB/T11345）；4.4建筑施工高处作业安全技术规程（JGJ80）。5 施工方法整体始发下井组装方法为：先后配套台车，后盾构主机。按由后到前部的顺序依次将各节台车下井、连接；台车组装完成后，再吊盾构基座、前盾、刀盘、中盾和盾尾，完成主机安装，最后用桥架将台车和主机连接。分体始发下井组装方法为：
3、先将1号台车下井，再吊盾构基座、前盾、刀盘、中盾和盾尾，完成主机安装，最后将1号台车和主机连接。同时在地面上将剩余台车连接，并通过加长管线将地面台车与井下连接。待井下具备安装台车条件后再将台车下井，并与盾构机主机进行最后组装。盾构机调试分为调试分空载调试和负载调试。6工艺流程及操作要点6.1施工工艺流程整体始发下井组装、调试流程见图1，分体始发下井组装、调试流程见图2，整体始发下井组装、调试施工顺序见图3，分体始发下井组装、调试施工顺序参考图3。图1 整体始发下井组装与调试流程图盾构组装场地分成三个区：后配套台车存放区、主机存放区、吊机活动及支设区。盾构机按后续台车、主机依次进场组装。凡不影响
4、到运输和下井工作的零部件，应连同各自的台车运输、下井。凡对下井有影响的台车零部件应拆下，在该车下井后，随即下井并按要求组装。图2 分体始发下井组装与调试流程图序号步骤施工顺序说明1组装始发台、托架盾构运输到施工场地;组装盾尾、焊接盾尾及盾尾密封刷;组装台车,临时托架吊入井内;洞内铺设轨道。2组装桥架 由后至前依次将台车下井；进行桥架组装;桥架吊入井内。3吊装螺旋输送机完成桥架与后配台车的连接;螺旋输送机吊入井内。4吊装中盾螺旋输送机后移；中盾吊入井内。5组装前盾与中盾中盾后移；前盾吊入井内。6组装刀盘前盾与中盾的连接及后移;刀盘吊入井内;7组装管片拼装机、盾尾主机连接及前移；管片拼装机及盾尾的
5、吊入井内拼装及盾尾焊接。8组装螺旋输送机螺旋输送机前移;螺旋输送机吊起及组装。9设备连接、安装反力架连接各台车的管线；反力架吊入井内；安装反力架；盾构机设备的连接。10完成组装、准备始发完成组装；盾构机调试,准备始发。图3 整体始发下井组装顺序图6.2操作要点6.2.1准备工作1根据盾构部件情况、现场场地条件，制定详细的盾构机下井组装方案。并按程序报批备案。2对作业场地布置进行模拟，吊机停放位置、大件摆放、台车摆放及如何能方便吊车作业，要有详细规划图。3对端头加固承载力及进场道路承载力计算，能够满足要求后方可进行下井组装作业。若地基承载力不能满足吊装要求时，在吊车下增设枕木，采用扩大支腿面积的
6、方法可以满足吊装要求；对于盾构机运输道路要结合正常施工阶段的要求进行布置，使之满足两者要求。4在盾构机下井组装过程中容易出现机械伤害、高空坠落等安全事故，在施工过程中要编制安全应急预案，应对突发情况。5在盾构机下井组装前，对吊装场地内的地下管线、建（构）物进行详细的调查和实地测量，对起吊范围地下管线和建（构）筑物进行保护或临时迁移，待施工完成后恢复。6现场的消防，安全保卫、防盗工作。7在作业前，进行技术、安全交底和培训工作。8盾构机在进入场地后需对盾构机进行检查和清理，对油管、水管的闷头进行复紧，防止油、污水在吊装过程中遗洒。9在盾构机下井组装前对盾构始发井井下及井上场地进行清理，并严格按照测
7、量程序，将托架、反力架的标高、中线及法线进行放线和复测。并结合洞门的实际尺寸对盾构机始发轴线进行适当调整。托架安装完成后，对其稳定性进行检查。6.2.2盾构机下井组装操作要点1吊装托架与铺设轨道始发架下井后的中心与隧道中心在一线上，与始发位置的要求尺寸完全符和，满足始发条件。在始发架上放置标准块管片，在管片上铺轨枕、钢轨，并使轨枕的轨距满足台车行走轮和电瓶车的尺寸。2吊装及组装后续台车台车下井前需对台车的连接管线进行检查、清理和复紧，合格后按由后到前的顺序依次将台车下井。台车采用起重吊机单机吊装，可以前后左右移动。为防止吊装时台车在空中摆渡大、抖动大的问题，用4根长度相等的钢丝绳在台车自带的四
8、个吊耳上吊起，在起吊时应该试吊保证绝对安全才起吊，台车与钢丝绳线夹角约70，吊车通过旋转和起落臂杆缓慢移动到井口。吊车缓慢下钩，使台车就位，当台车与路轨接触后用电瓶车把它后移到需要的位置，用防滑楔楔住。3双梁的吊装双梁吊装下井前应吊一节管片车下井，为了保证桥架后移方便，双梁下井后在管片车上焊接好钢支架方便安放双梁，满足支撑双梁的重量和后移的强度及刚度。双梁后移与第1号台车连接。4螺旋输送机下井螺旋输送机吊装采用一台起重吊机，选择合适的位置系上两条起吊平衡索，先把它微微吊起，然后将运输车辆开走，将螺旋输送机吊下井。5吊装中盾中盾吊装选用两台起重机起吊（主吊不小于250t履带吊或不小于300t的汽
9、车吊,副吊不小于100t的吊车），当平板车把中盾运至吊装区域，选择合适的位置系上两条起吊平衡索，先把盾构部件微微吊起，再提升主吊吊车一侧的4个吊点，慢慢放下副吊吊车一侧的2个翻身吊点，使部件翻至垂直位置，主吊通过旋转、起落臂杆把中盾缓缓吊到距始发井1m处停止，此时一定要保证中盾的水平和垂直满足始发参数后缓慢放在始发架上。在盾体两侧上焊接牛腿，在托架上装上活动牛腿，用备好的100t的分离式液压千斤顶向后推到要求的位置。6吊装前盾前盾吊装方式与中盾相同。用100t的分离式液压千斤顶将中盾推向台车方向，保证前盾有足够的吊装空间。在组装前盾过程中由于刀盘主轴承密封油渗出较多，施工过程在前盾下方设置棉絮
10、，清理油渍。7吊装刀盘在井上安装好刀具和回转接头。刀盘起吊也需采用抬吊方式翻转刀盘（吊装方式与中盾相同）。主吊车将刀盘竖直吊稳下井后，将其慢慢靠向前盾，回转接头穿过主轴承，在土仓里焊接两个耳环，用两个2t的导链拉住刀盘，把前盾和刀盘的螺栓孔位及定位销按机械装备图要求尺寸完全对准后，再穿入拉伸预紧螺栓，按拉伸力由低到高分两次预紧螺栓，组装螺栓必须装配图按规定进行检测其扭矩，预紧完毕后，再用液压扭矩扳手复紧一遍。8盾尾吊装在盾尾下井前，先要测量盾尾的真圆度，若出现变形时，利用倒链+型钢内支撑对盾尾进行调整和加固。1）整体盾尾吊装盾尾下井方法同刀盘下井，吊装至井下合适位置后，由后向前套，然后与中盾连
11、接。2）分块盾尾吊装分块盾尾吊装分盾尾上下两部分，先吊装盾尾下半部分，安装螺旋后，再吊装盾尾上半部分。利用主吊吊装下半部分盾尾，盾尾就位后与中盾进行定位、焊接；螺旋安装后，同下半部分方法，吊装盾尾上半部分。9组装螺旋输送机把螺旋输送机推到需要吊点位置，主吊吊车按螺旋输送机的自身前后两吊点，基本按螺旋输送机组装的角度吊起来，缓慢的从拼装机的内圆斜插入，到一定的吊装位置解掉前吊点，再用导链吊住螺旋输送机的前端（中盾的门架）的位置缓慢拉到前盾螺旋输送机法兰位置，把螺旋输送机的法兰和前盾的法兰螺栓孔位及定位销按机械装备图要求尺寸完全对准后，再穿入拉伸预紧螺栓，按拉伸力由低到高分两次预紧螺栓，连接螺栓必
12、须依照装配图按规定进行检测其扭矩，预紧完毕后，再用液压扭矩扳手复紧一遍。10工作平台安装吊装工作平台，用导链配合对准装配螺栓孔位置，上紧连接螺栓。11吊装反力架采用吊机将反力架吊入井内，准确定位，并安装支撑构件。12盾构组装正确连接盾构机上的各种构件和管线等，盾构机全部下井和组装工作完成后，将盾体上的吊耳割除，并放入盾构机专用集装箱。6.2.3调试要点盾构调试主要按空载和负载两个阶段通过“盾构机故障诊断系统”排除各种系统故障，使设备达到良好的工作状态，并根据地质状况，选择合适的掘进参数，为正式掘进奠定理论和经验基础。1空载调试盾构机经过组装并对所有管线检查完毕后，即可进行调试工作。调试工作由机
13、械、电气和液压工程技术人员共同完成。主要调试内容为：电气系统、液压系统，润滑系统，冷却系统，配电系统，注浆系统，以及各种仪表的校正。着重观测刀盘转动和端面跳动是否符合要求。1）供油：主油箱加油，主油箱设在后续台车上，油品按照盾构机说明书要求进行添加。2）接线、连接检查：对整机的接线，管路、连接件螺丝紧固情况作最后彻底检查。3）油脂供应设定：刀盘密封内外圈的供脂频率均设定相同参数。（参考值32S/次）4）通电、旋转方向确认：刀盘驱动马达旋转方向与设计工作要求相一致。5）盾构各压力设定：各压力设定在解除盾构联锁、盾构PU运行条件下进行（见表1）。表1 盾构机各压力设定表 序号设定项目控制压力（kg
14、/cm2）设定方法1控制压力旋转盾构PU，将顺序阀前方的压力计调节为40 kg/cm22千斤顶压力在盾构千斤顶伸长至极限时设定高压；低压设定时，将盾构联锁设定为“开”3防止破损压力/4收缩压力盾构千斤顶“收缩”至极限位置时设定5排气回路压力6补充油软管内和千斤顶内空间被油液充满7仿形刀千斤顶压力仿形刀动力马达运行，采用手动模式，在千斤顶极限位置时，设定安全阀的释放压力为210 kg/cm28螺旋机出口闸门千斤顶压力闸门千斤顶动力马达运行，在千斤顶极限位置，将溢流阀压力调至210 kg/cm29螺旋机驱动液压泵压力设定运转电动马达，泵工作，机械锁定螺旋机，将溢流阀压力调至230 kg/cm210
15、中折千斤顶压力调试中折千斤顶动力液压油泵运转，千斤顶伸长至极限位置11拼装机旋转调试启动电动机，液压泵，将液压系统最高压力设定为210 kg/cm2，平衡阀压力设定为210 kg/cm212拼装机升降、摆动千斤顶调试调试前，往液压油箱添加液压油约120L。启动电动机，液压泵正常工作。13壁后同步注浆千斤顶调试动力马达运转，液压泵正常工作,在各千斤顶“伸长、缩回”至极限位置设定14自动供油（刀盘润滑）的设定启动刀盘驱动马达，刀盘旋转。封闭P回路，调节溢流阀的开口尺寸，将压力按要求设定。15设定盾构同步回路压力刀盘旋转，模式定为“掘进”伸长6或15千斤顶机及其它千斤顶，在千斤顶极限时设定。16刀盘
16、旋转时电器系统检查确认各种信号联锁“解除”，显示为“掘进模式”6）电气部分的调试高压系统的测试。盾构机高压供电系统是保证设备正常工作的首要条件。测试的内容包括高压电缆、接头、高压开关柜及变压器的绝缘及功能调试。在高压部分工作确认正常以后便可进行下一步的调试工作。低压供电系统的调试。包括照明系统（含紧急照明）、动力系统、弱电供电系统。7）液压部分的运行调试盾构机液压高度主要包括以下的内容检查油箱油位传感器和液位显示透明胶管，观察液压油位是否充足。检查所有油泵进油口均处于开启状态。检查所有控制阀门处于正常状态。检查液压泵驱动电机转向是否正确。逐个检查液压泵运转是否正常。检查各个液压阀组开关动作是否
17、灵敏正常。检查液压管路接口是否有油液泄露情况。检查冷却系统是否正常工作。8）各系统的调试盾构电气系统的测试PLC控制软件、人机界面和导向系统软件的调试；各类传感器的测试和校准；各类电磁阀、流量计的检测、校准；盾构机控制系统内部电气联锁关系的测试；盾构数据采集系统的连接和测试。刀盘驱动部分的调试包括刀盘驱动的功能调试、齿轮油系统的检查、刀盘密封油脂输送泵的检测、刀盘密封油脂泵性能的测试、刀盘电机及行星减速齿轮的检查、仿形刀的调试。推进系统的调试包括各个动力系统泵阀组的调试、液压油冷却及过滤系统的测试、推进调速系统的调试、推进千斤机功能的调试。管片拼装机功能的调试及管片存放机的调试包括管片拼装机各
18、种功能和伸缩、回转和前后移动等各种动作的测试和调试。螺旋输送机功能的测试包括螺旋输送机转速、油压、伸缩动作、正反转和出土闸门启闭等的测试。膨润土注入系统的调试包括膨润土注入系统注入压力、流量、膨润土泵电机转向、调速功能和各个阀门的启闭等调试和测试。盾构机铰接功能的测试包括盾构机各铰接油缸动作和铰接功能的测试。皮带输送机的测试包括皮带输送机速度、转向、就位情况和松紧度等的测试。泡沫系统的测试包括泡沫系统水泵、气路、泡沫发生器的功能、泡沫压力、流量以及各泡沫注入点阀门启闭，泡沫发生剂发泡性能和注入管路工作情况等的测试。浆液注入系统的测试包括浆液罐电机、控制面板、浆液压力传感器和注浆泵压力、流量等测
19、试。2负载调试空载调试证明盾构机具有工作能力后即可进行负载调试。负载调试的主要目的是检查各种管线及密封的负载能力，使盾构机的各个工作系统和辅助系统达到满足正常生产要求的工作状态。通常试掘进时间即为对设备负载调试时间，负载调试时将采取严格的技术和管理措施保证工程安全、工程质量和隧道线型。7 劳动力组织劳动力人员配置如表2。表2 劳动力配置表 序号工作岗位数量工作内容1队长1人全面负责下井组装与调试工作2机电工程师1人负责盾构机电安装与调试3机械液压工程师1人负责盾构机机械液压安装与调试4安全员1人负责安全工作5质量员1人负责质量监督检查工作6起重工8人负责盾构机吊装工作7电 工4人机电安装工作8
20、钳 工4人9管道工4人10辅助工8人负责电力部分检修和维护11机械工人2人负责机械部分检修和维护小计35人8 主要机具设备在盾构机下井组装与调试的机具见表3、表4和表5。表3 盾构下井组装机具设备表 序号设备名称数量备注1起重吊车1台不小于250t履带吊或不小于300t汽车吊2起重吊车1台100t3100t移动式液压泵站1套含千斤顶417m/65mm2根57m/65mm4根68m/39mm4根7各种型号扳手/855t卡环6只925m消防绳1根表4 盾构组装机具表 序号机具数量备注1二氧化碳气体保护焊机2台焊接2碳刨机1台含空压机3气割工具6套含氧气、乙炔410t倒链2个55t倒链4个61t倒链
21、6个7盾构拆装专用工具1套表5 专用工具表 序号名 称数量序号名 称数量1液压扭力扳手1把15空压机1台2液压泵站（1）1台16重型风动扳手2把3拉伸预紧扳手1把171.5T卧式千斤顶1台4液压泵站（2）1台18砂轮机2把5氧气乙炔割具2套19插线板3套6千斤顶2台20注脂管路1套7100T推进油缸2根21活动人梯2架8液压泵站（3）1台22液压工工具1套9大撬棍8根23电工工具1套10小撬棍8根24枕木30根112T倒链2个25工字钢20a或175H钢20米125T倒链2个2620mm钢板若干1310倒链6个27电动扳手1台14电焊机2台9 质量控制9.1易出现的质量问题在盾构机下井组装、吊
22、装过程中，容易出现管线连接错误、焊接不牢等质量问题。9.2焊接质量保证措施9.2.1施工前组织有关人员熟悉图纸、方案，并进行技术交底。9.2.2维护和维修工作只能由受过培训、掌握正确的技术、技巧和知识的人员来担任。9.2.3在用水、高压清洗器清洗盾构机时，要对所有电器部分进行覆盖，清洗完后，要取掉覆盖物。9.2.4在对盾构机进行焊接作业中，严禁焊接电流经过液压部件和轴承以及电气元件。9.2.5在维护时不得随意更改和调整各电气和液压系统安全装置的安全值，禁止进行任何会影响盾构机控制系统的电气或液压系统性能的作业。9.2.6各种后备套设备的维修保养必须按照说明书要求的正确操作，机修人员在没有仔细阅
23、读维修保养说明书之前不能野蛮作业。9.2.7机具使用前应重新检查其机械性能，确保符合使用要求。9.3连接质量保证措施9.3.1施工前组织有关人员熟悉盾构机图纸、方案，并进行技术交底。9.3.2连接工作由专业的机修班组进行安装，并由机械工程师在现场检查、指导。9.3.3在施工前对连接管线进行标识和编号，在施工过程中严格按照编号进行配对。10 安全措施及安全注意事项10.1 机械安全防范措施10.1.1严禁无证人员上岗进行机械操作。10.1.2机械操作人员严格按照操作规程运作机器，不得违规操作。 10.1.3机械操作司机对机械的各个传动部分、操作控制部分经常检查，发现异常情况必须马上报告设备部门及
24、有关人员维修，严禁行车带病工作。10.1.4在机械运作范围内严禁非机械操作人员滞留。10.1.5机械设备在施工现场停放时，选择安全的停放地点，夜间专人看管。10.1.6定期组织机电设备、车辆安全大检查。10.2 起重作业安全防范措施10.2.1吊运机械使用前对钢丝绳、卡具、倒链等进行检查验收，符合要求时才使用。10.2.2起重挂钩工必须掌握统一规定信号、手势的表达，做到正确、洪亮和清楚，作业时必须鸣口哨。10.2.3起重挂钩工必须在上班前严格检查吊运使用的钢丝绳、索具、卸克，发现不符合安全使用规定的索具、卸克立即更换。10.2.4起重挂钩工必须严格执行“十不吊”并遵守“吊物下严禁站人”制度。各
25、种起重机械起吊前，进行试吊。10.2.5吊运散件必须用索具及箱体，吊运检查安全可靠后，方可进行吊运工作。10.2.6起吊重物时，吊具捆扎牢固，以防滑脱。10.2.7夜间施工有充足的照明，遇到暴雨、大风、地面下沉等情况时停止吊运。 10.3 组装作业安全措施10.3.1加强用电管理，所有用电施工由专职电工执行。10.3.2安装反力架及焊接注浆壳等高空作业必须系安全带。10.3.3轨道架设必须牢固，确保台车过站时设备的安全。10.3.4按操作规程要求对盾构机各个系统进行检查，严禁违章检验、违章操作。10.3.5加强盾构机及台车组装时的消防工作。杜绝因电焊、氧气焊、电气等原因引起的火灾。盾构机组装期间对灭火器材进行检查，对失效及功能损坏的进行更换。10.3.6每节台车两侧各设一灭火器，盾构队人员分工负责。11 环保措施在盾构下井组装作业过程中，要防止盾构机的油脂等材料污染周边环境，也要防止盾构机被污染。对于盾构机的防污工作要贯穿于整个施工过程。
