許光明

(中鐵隧道集團(tuán)杭州分公司，杭州 310000)

0 引言

目前，盾構(gòu)法施工以其高效、安全的優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)地鐵建設(shè)中廣泛使用。在該工法中，盾構(gòu)機(jī)因?yàn)閮r(jià)值大、技術(shù)復(fù)雜等特點(diǎn)在選型時(shí)往往受到高度重視，而后配套設(shè)備由于金額相對(duì)較低、機(jī)型雜、數(shù)量多等特點(diǎn)往往不被人重視［1］;但在施工中，盾構(gòu)機(jī)與后配套設(shè)備形成一個(gè)施工流水線，任何一個(gè)環(huán)節(jié)上的設(shè)備出現(xiàn)問題，都直接影響著生產(chǎn)效率。在具體的施工中，因?yàn)楹笈涮自O(shè)備的故障或不匹配影響施工進(jìn)度的事例并不少見，盾構(gòu)機(jī)確定后，盾構(gòu)施工進(jìn)展順不順利，效益能否充分發(fā)揮，主要取決于后配套設(shè)備選型是否合理，場(chǎng)地布置是否科學(xué)。

1 后配套設(shè)備選型的基本原則及要求

后配套的選擇是保障工程項(xiàng)目順利實(shí)施的前提條件之一，也是設(shè)備保障的重要組成部分，除滿足盾構(gòu)機(jī)的性能匹配要求外，還應(yīng)與施工場(chǎng)地布置、盾構(gòu)機(jī)意向施工區(qū)域的發(fā)展規(guī)劃要求相結(jié)合，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定［2］。后配套的選型原則主要有以下4個(gè)方面。

1.1 適用性原則

后配套具有較長(zhǎng)使用壽命，可用于多個(gè)地鐵項(xiàng)目工程，應(yīng)根據(jù)使用壽命內(nèi)預(yù)計(jì)的常用使用條件下或最不利使用條件下進(jìn)行選擇，以便具有較廣泛的適用性。

1.2 技術(shù)先進(jìn)性原則

設(shè)備制造不斷改進(jìn)和更新，要適應(yīng)目前的需要并適度超前，力爭(zhēng)上游。具體來說有2方面的要求:一是不同種類(廠家)的設(shè)備間應(yīng)盡可能選擇技術(shù)先進(jìn)的設(shè)備;二是同一種類(廠家)的設(shè)備間，設(shè)備配置與功能選擇應(yīng)適應(yīng)技術(shù)先進(jìn)的要求。

技術(shù)先進(jìn)性要以可靠性為前提，應(yīng)選擇經(jīng)過工程實(shí)踐驗(yàn)證、可靠性高的先進(jìn)設(shè)備。

1.3 經(jīng)濟(jì)合理性原則

經(jīng)濟(jì)合理性是指后配套設(shè)備在滿足使用要求的前提下，其綜合效益最佳，施工成本合理，也就是不能孤立地分析單項(xiàng)成本，而應(yīng)該從整個(gè)工程項(xiàng)目，乃至考慮設(shè)備全壽命階段的適應(yīng)性和可能進(jìn)行必要技術(shù)改進(jìn)情況，綜合分析比選確定。

1.4 統(tǒng)籌兼顧原則

后配套選型是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及的因素很多，而這些因素間互相影響。施工場(chǎng)地布置直接影響門吊的跨徑和懸臂形式;水平運(yùn)輸出土方式(一次出土，二次出土)影響門吊的噸位;適用性影響電瓶車的牽引力選擇，進(jìn)而影響碴土車容量及門吊噸位等。因此，應(yīng)按照盾構(gòu)機(jī)市場(chǎng)區(qū)域定位，充分考慮包括設(shè)備購(gòu)置價(jià)格、設(shè)備保養(yǎng)成本、設(shè)備運(yùn)行成本、設(shè)備生產(chǎn)效率等經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，與適用于不同項(xiàng)目條件、操作保養(yǎng)簡(jiǎn)單，配套機(jī)械大眾化，更新改造方便等適用性相結(jié)合的原則，在滿足本項(xiàng)目的前提下，統(tǒng)籌兼顧適用性與技術(shù)先進(jìn)性，使設(shè)備配置具有一定的前瞻性。

1.5 設(shè)備選型的基本要求

設(shè)備間生產(chǎn)能力相匹配，避免各工序施工的瓶頸現(xiàn)象，減少無功消耗時(shí)間，最大限度地發(fā)揮設(shè)備的效能。施工中工序銜接緊密，合理提高生產(chǎn)效率，縮短工期，降低生產(chǎn)成本。

2 后配套設(shè)備的組成

盾構(gòu)機(jī)后配套設(shè)備材料主要包括洞內(nèi)水平運(yùn)輸設(shè)備、洞口垂直提升設(shè)備、洞內(nèi)通風(fēng)、砂漿攪拌設(shè)備、洞內(nèi)布置的供水供電行走、照明排污等臨時(shí)設(shè)施，對(duì)設(shè)備選型起制約作用的主要是水平運(yùn)輸系統(tǒng)和垂直運(yùn)輸系統(tǒng)。后配套配置見表1［3］。

表1 后配套設(shè)備組成Table 1 Relative equipments

3 后配套配置方案比選

后配套設(shè)備選型配置方案的比選主要考慮以下幾個(gè)原則:即尺寸原則、滿足施工進(jìn)度要求原則、設(shè)備能力等級(jí)棄小取大及保證施工安全原則、考慮實(shí)際施工環(huán)境影響原則、盡量采用現(xiàn)有廠家生產(chǎn)通用標(biāo)準(zhǔn)件原則以及廠家在國(guó)內(nèi)有良好使用記錄，可確定盾構(gòu)施工后配套設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)及完成選型工作。

4 水平運(yùn)輸系統(tǒng)方案比選

水平運(yùn)輸系統(tǒng)方案確定的重點(diǎn)在于選定出土方式和列車編組方式、軌道布置形式、電瓶車牽引力、碴土車及漿液車容量等［4］。

4.1 軌道布置形式

軌道布置形式一般有四軌三線制、單線制和復(fù)合式3種布置形式。

4.1.1 四軌三線制軌線

采用四軌三線制時(shí)，由于隧道空間所限，在盾構(gòu)機(jī)后配套后部設(shè)一雙開道岔浮放軌道，可由盾構(gòu)機(jī)或由機(jī)車拖移。優(yōu)點(diǎn):左右兩線的運(yùn)輸互不干涉，運(yùn)輸是連續(xù)的，與區(qū)間隧道的長(zhǎng)度無關(guān)。缺點(diǎn):軌道需要量增大1倍，軌枕要求的長(zhǎng)度長(zhǎng)，需要量大。

4.1.2 單線制軌線

列車直接進(jìn)入盾構(gòu)機(jī)后配套。優(yōu)點(diǎn):鋼軌和軌枕材料需要量少;軌面標(biāo)高低，有利于盾構(gòu)機(jī)后配套設(shè)備布置;列車運(yùn)行管理較為簡(jiǎn)單。缺點(diǎn):只適用于短區(qū)間隧道施工，否則列車運(yùn)行的脫節(jié)將會(huì)使盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)發(fā)生停機(jī)等待。

4.1.3 復(fù)合式軌線

主運(yùn)輸軌線仍為單線制軌線，在后配套后部設(shè)2副浮放雙開道岔組成會(huì)車點(diǎn)。當(dāng)隧道特長(zhǎng)時(shí)在隧道中部可增設(shè)雙線會(huì)車點(diǎn)，可以是固定的或可移動(dòng)式的。會(huì)車點(diǎn)間隔距離根據(jù)運(yùn)輸系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算確定。既節(jié)省鋼軌和軌枕材料又滿足特長(zhǎng)盾構(gòu)區(qū)間施工運(yùn)輸需要。當(dāng)隧道區(qū)間長(zhǎng)度短時(shí)，復(fù)合式軌線相當(dāng)于四軌三線制軌線，利用盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時(shí)間，另一組空的編組列車可駛?cè)朐诤笈涮缀蟛康却?。?fù)合式軌線制兼有單線制軌線和四軌三線制軌線的優(yōu)點(diǎn)。天津地鐵3號(hào)線七標(biāo)區(qū)間長(zhǎng)度為1 300 m，軌線按此方案配置。

4.2 軌道及軌枕

4.2.1 軌道

軌道采用軌道鋼(鋼軌)，一般而言，碴土車容量小則采用輕軌，碴土車容量大則采用重軌，24，33，38，43 kg/m 4種規(guī)格的鋼軌都有使用，但大部分使用者認(rèn)為24 kg/m的鋼軌很容易變形，不建議使用，建議碴土車容量12 m3以上的應(yīng)使用38 kg/m以上的鋼軌為宜，并認(rèn)為43 kg/m以上的鋼軌太重，軌道鋪設(shè)不方便。

4.2.2 軌枕

軌枕主要有3種型式:一是大軌枕，一般采用18或20號(hào)工字鋼加工而成，優(yōu)點(diǎn)是列車行走穩(wěn)定性好，缺點(diǎn)是一次性投入大，鋪設(shè)不方便;二是弧形軌枕，采用弧形鋼板焊接短槽鋼或短鋼板焊接而成，優(yōu)點(diǎn)是一次性投入小，鋪設(shè)方便，缺點(diǎn)是制作難度較大;三是短軌枕，采用短槽鋼下墊鋼板，直接鋪設(shè)在管片底部，其受力性能較差，較少使用。

4.3 出土方式

出土方式分為一次出土和兩次出土2種方式。盾構(gòu)機(jī)每一環(huán)進(jìn)尺出土量由1列運(yùn)輸完成即為一次出土，由2列車完成即為兩次出土。采用復(fù)合式軌線制的前提下采用2次出土方式使盾構(gòu)掘進(jìn)中途需等待一次電瓶車往返時(shí)間，對(duì)施工效率有較大制約，除短區(qū)間外基本不采用。

4.4 列車編組方式

一次出土方式運(yùn)輸列車編組主要有以下3種方式。

4.4.1 編組方式1

一個(gè)列車編組，由4節(jié)碴土車、2節(jié)管片車組成和1個(gè)砂漿車組成(見圖1)。管片運(yùn)輸車在前方，列車進(jìn)入盾構(gòu)機(jī)后配套系統(tǒng)時(shí)，剛好使管片運(yùn)輸車位于管片吊機(jī)下方。管片運(yùn)輸車前面不能有其他車輛，否則會(huì)防礙管片的吊卸，其次緊跟砂漿運(yùn)輸車，進(jìn)入時(shí)恰好位于盾構(gòu)機(jī)注漿罐附近，再次為碴土車，機(jī)車在最后。

圖1 列車編組方式1Fig.1 Train formation mode 1

圖2 列車編組方式2Fig.2 Train formation mode 2

工作循環(huán):編組列車進(jìn)入隧道時(shí)，管片運(yùn)輸車、砂漿運(yùn)輸車為重車，運(yùn)碴車為空車。掘進(jìn)完成后，編組列車駛出隧道時(shí)管片運(yùn)輸車、砂漿運(yùn)輸車為輕車，運(yùn)碴車為重車。列車到達(dá)洞口出碴井后，提升門吊把碴車車箱吊離碴車底盤至地面卸碴。然后利用門吊裝運(yùn)管片和砂漿等，然后駛?cè)?，完?個(gè)工作循環(huán)。

優(yōu)點(diǎn):管理簡(jiǎn)單，工序之間邏輯關(guān)系清晰，設(shè)備成本較低。

缺點(diǎn):門吊提升系統(tǒng)成為制約因素，存在盾構(gòu)機(jī)無功等待時(shí)間，不利于工期要求和施工成本的控制，僅適用線路較短或盾構(gòu)始發(fā)階段。

4.4.2 編組方式2

2個(gè)列車編組，1號(hào)列車編組由4節(jié)碴土車+1節(jié)平板運(yùn)輸車(用于鋼軌、軌枕、潤(rùn)滑油脂及其他雜物)組成，2號(hào)編組列車由2節(jié)管片車和1節(jié)砂漿車組成，如圖2所示。

工作循環(huán):掘進(jìn)后，1號(hào)編組列車滿載使出，管片拼裝，2號(hào)編組列車駛?cè)耄遁d后駛出。1號(hào)編組列車駛?cè)耄瓿?個(gè)循環(huán)。

優(yōu)點(diǎn):效率較第1種編組方式要高，編組列車和盾構(gòu)機(jī)的利用效率達(dá)到充分利用，成本增加不多，適應(yīng)較長(zhǎng)線路(1.0～1.5 km以內(nèi))。

為適應(yīng)特殊土層(如松散系數(shù)較大的砂礫層)上述2個(gè)編組可進(jìn)一步優(yōu)化如下:第1個(gè)編組由6臺(tái)車組成，由1臺(tái)電瓶車牽引4臺(tái)碴土車和1臺(tái)管片車，負(fù)責(zé)土體和部分管片運(yùn)輸;另1個(gè)編組由5臺(tái)車組成，由1臺(tái)電瓶車牽引2臺(tái)管片車及1臺(tái)漿液車，并增加1臺(tái)出土車(11.5 m3/臺(tái))。每掘進(jìn)1個(gè)循環(huán)(1.2 m/環(huán))的土方及漿液由2個(gè)編組列車運(yùn)輸?shù)蕉軜?gòu)機(jī)指定位置。列車編組見圖3。

圖3 特殊地層列車編組方式Fig.3 Train formation modes for special geology

4.4.3 編組方式3

2個(gè)列車編組，2列編組相同，均由4節(jié)碴土車、2節(jié)管片車組成和1個(gè)砂漿車組成，此編組方式即所謂“大編組”方式，列車編組見圖4。

圖4 列車大編組方式Fig.4 Long train formation mode

工作循環(huán):每列編組列車可完成一環(huán)掘進(jìn)所需材料、碴土改良材料、管片、碴土等運(yùn)輸，兩列車交替運(yùn)行以確保施工的連續(xù)。

優(yōu)點(diǎn):不受運(yùn)輸距離的約束，對(duì)工期有利，組織管理方便。

缺點(diǎn):成本稍高，但合理組織更能有效地降低施工成本。

4.5 編組車輛選型計(jì)算

4.5.1 碴土車選擇

4.5.1.1 碴土車在設(shè)計(jì)時(shí)滿足技術(shù)要求

1)碴土車的長(zhǎng)度和漿液車及管片車需同時(shí)考慮，整節(jié)列車的長(zhǎng)度不能超過盾構(gòu)機(jī)內(nèi)水平皮帶輸送機(jī)的限定長(zhǎng)度，否則，最后端的1節(jié)碴土車將無法裝運(yùn)碴土。

2)碴土車的碴斗和底盤必須是相對(duì)獨(dú)立的2部分，以使龍門吊在吊運(yùn)時(shí)只吊起碴斗，而底盤不同時(shí)吊起。

3)碴土車的寬度不得超過盾構(gòu)機(jī)內(nèi)部的最大限寬，且有一定的富余量。

4)4節(jié)碴土車的容積必須保證一次性裝載完每環(huán)掘土量。

5)轉(zhuǎn)彎半徑不得大于25 m。

6)碴土車必須具有一定的剛度和強(qiáng)度，保證在龍門吊吊運(yùn)時(shí)不發(fā)生變形或斷裂，同時(shí)也不能設(shè)計(jì)過重，否則，將造成龍門吊超過設(shè)計(jì)吊重。

7)考慮到碴土車在龍門吊吊出時(shí)需順利翻碴，在碴土車兩側(cè)分別設(shè)計(jì)了起吊軸和偏心翻轉(zhuǎn)軸。

4.5.1.2 碴土車容量計(jì)算

1)軟土施工區(qū)域的盾構(gòu)區(qū)間形式。軟土施工區(qū)域的盾構(gòu)區(qū)間管片寬度大多為1.2 m，盾構(gòu)外徑最大為6.34 m左右。

2)出土量計(jì)算。每環(huán)理論出土量:π/4×D2×B=π/4×6.342×1.2=37.88 m3/環(huán)(D 為盾構(gòu)外徑，6.34 m;B為管片寬度，1.2 m)。

考慮松方系數(shù)的實(shí)際開挖的出土量計(jì)算:掘進(jìn)單位循環(huán)出碴量為Q=πr2Bη=π×3.172×1.2×1.15=43.56 m3(r為刀盤開挖半徑，3.17m;η為松散系數(shù)，1.15)。

地質(zhì)情況不同將導(dǎo)致松散系數(shù)差別較大，變化范圍在1.05～1.5之間。后配套運(yùn)輸系統(tǒng)要適應(yīng)多個(gè)盾構(gòu)區(qū)間掘進(jìn)。按照1.15松方系數(shù)計(jì)算，如與實(shí)際不符則靠增減碴土車數(shù)量來解決松方系數(shù)的問題。

3)碴土車。①使用3節(jié)碴土車時(shí):每節(jié)碴車要求容量V碴車=Q/3=14.5 m3，選用15.0 m3碴車。使用3節(jié)碴土車時(shí)，對(duì)應(yīng)的門吊噸位增加，成本增加。同時(shí)，對(duì)軌道和軌枕的要求適當(dāng)保守。②使用4節(jié)碴土車時(shí):每節(jié)碴車要求容量V碴車=Q/4=10.89 m3，選用12.0 m3碴車。使用4節(jié)碴土車時(shí)，常規(guī)使用的配置、門吊和碴車等設(shè)備利用率高，施工時(shí)間銜接緊湊，技術(shù)較成熟。

4.5.2 砂漿車選擇

盾構(gòu)推進(jìn)中的同步注漿是充填土體與管片圓環(huán)間的建筑間隙和減少后期變形的主要手段，也是盾構(gòu)推進(jìn)施工中的一道重要工序。漿液壓注要及時(shí)、均勻、足量，確保其建筑空隙得以及時(shí)和足量的充填。漿液車主要是將漿液從洞外運(yùn)到盾構(gòu)機(jī)后方臺(tái)車上的儲(chǔ)漿池內(nèi)，滿足每環(huán)同步注漿的最大注漿量。每推進(jìn)1環(huán)的建筑空隙為1.66 m3。每環(huán)的壓漿量一般為建筑空隙的100% ～250%，即每推進(jìn)一環(huán)同步注漿量為1.66～4.14 m3。

每循環(huán)注漿量Q注漿=3.0m3。取砂漿罐車容量Q罐車=6.0 m3≥Q注漿。外觀尺寸為4 390 mm×1 474 mm×2 335 mm。寬度滿足最大限寬要求，即1 474 mm＜1 600 mm，以上配置為特殊工況和搶險(xiǎn)保留一定的富余量。

4.5.3 管片車選擇

依據(jù)管片設(shè)計(jì)圖一環(huán)的管片設(shè)計(jì)為3+2+1形式，考慮到重量和穩(wěn)定性，管片運(yùn)輸最多3片疊放，故每環(huán)需采用2臺(tái)管片車運(yùn)輸。

選用管片車應(yīng)滿足以下技術(shù)要求［5］:

1)同時(shí)考慮盾構(gòu)機(jī)內(nèi)部限界尺寸及管片設(shè)計(jì)尺寸，管片設(shè)計(jì)尺寸按1 200 mm考慮。

2)管片疊放在管片車上時(shí)，必須和管片車是柔性接觸，即設(shè)置專門的橡膠墊，橡膠墊位置應(yīng)適于管片受力，防止運(yùn)輸過程中管片的損壞。

3)按照管片的弧形應(yīng)將管片車設(shè)計(jì)成“凹”行結(jié)構(gòu)，以保證最底層管片和管片車“三線”的充分接觸。

4)轉(zhuǎn)彎半徑不得大于25 m。

5)行走裝置應(yīng)設(shè)置緩沖裝置，制動(dòng)可靠。

4.5.4 電瓶車選型

電瓶車是水平運(yùn)輸系統(tǒng)的動(dòng)力工具，也是其核心設(shè)備，選用是否得當(dāng)直接關(guān)系到洞內(nèi)運(yùn)輸能否正常運(yùn)行，電瓶車的選型主要考慮其牽引能力。

4.5.4.1 電瓶車的選用技術(shù)要求［6］

1)每輛電瓶車必須具備牽引1節(jié)漿車、2節(jié)管片車和4節(jié)碴土車并全負(fù)荷的能力(即滿足大編組牽引能力)。

2)能保證在40‰坡道上安全起動(dòng)并牽引整列車正常行駛。

3)具備電制動(dòng)、空氣制動(dòng)和手制動(dòng)3種制動(dòng)方式。

4)具有變頻裝置，以適應(yīng)不同的工況。

5)配備的蓄電池單次充電需保證10 km的運(yùn)輸。

6)因電瓶車和碴土車、漿車、管片車為一個(gè)統(tǒng)一的運(yùn)輸整體，對(duì)整體的剎車、軌距、連接方式等應(yīng)有整體的部署。

4.5.4.2 選型計(jì)算

1)工況分析。電瓶車主要有2種工況:一種工況為滿載碴土駛出，管片車及砂漿車空載;另一種工況為裝載二環(huán)管片及滿載漿液駛進(jìn)，碴土車空載。

2)電瓶車牽引時(shí)最大載質(zhì)量計(jì)算。電瓶車每環(huán)出碴時(shí)牽引質(zhì)量最大，在大編組情況下，最大質(zhì)量時(shí)列車編組為3節(jié)15 m3滿載碴土車加+1節(jié)空砂漿車+2節(jié)空管片車，對(duì)出碴時(shí)牽引質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算，可算出牽引最大質(zhì)量。其中:M碴=15×1.7=26 t(碴土質(zhì)量，密度根據(jù)地質(zhì)資料最大為1.9 t/m3，松方密度=1.9/1.15=1.65 t/m3，密度按 1.7 t/m3選用);M碴車=11.4 t(碴車含自質(zhì)量，按蘭州北車提供數(shù)據(jù)計(jì)算，下同);M漿車=7.5 t(漿車自質(zhì)量);M管片車=2.5 t(管片車自質(zhì)量)。

機(jī)車牽引計(jì)算:M碴土車=3×［15×1.7+11.4］=110.7 t，M管片車=2 ×2.5=5 t，M砂漿車=1 ×7.5=7.5 t，合計(jì)110.7+5+7.5=123.2 t。4.5.4.3 機(jī)車牽引噸位計(jì)算

1)35 t機(jī)車30‰坡道牽引噸位計(jì)算。其計(jì)算公式為:

式中:Fμ為黏著牽引力;μ為機(jī)車黏著系數(shù)，0.26;P為機(jī)車黏重，350 kN;Wq為機(jī)車單位起動(dòng)阻力，5 N/kN(根據(jù)機(jī)車《牽規(guī)》取值);iq為坡道阻力系數(shù)30‰。

Wq//=3+0.4ig=3+0.4×30=15 N/kN。

將數(shù)值代入(1)式可得 GQ=［91 000-350(5+30)］/(15+30)=1 750 kN(約175 t)。

2)35 t機(jī)車35‰坡道牽引噸位計(jì)算。GQ=［91 000-350(5+35)］/(15+35)=1 540 kN(約154 t)。

3)35 t機(jī)車40‰坡道牽引噸位計(jì)算。GQ=［91 000-350(5+40)］/(15+40)=1 370 kN(約137 t)。

實(shí)際最大牽引噸位Mmax=123.2 t。

5 垂直提升設(shè)備方案比選

在盾構(gòu)施工中，除盾構(gòu)機(jī)外龍門吊是使用頻率最高的設(shè)備，是盾構(gòu)配套設(shè)備中最重要的設(shè)備之一，施工中所有的垂直運(yùn)輸均由龍門吊完成。

5.1 門吊的選擇應(yīng)滿足以下技術(shù)要求

1)首先應(yīng)滿足滿載吊運(yùn)時(shí)的最大重量，即碴斗自重+滿載碴土重量或是電瓶車整機(jī)自重。

2)根據(jù)施工場(chǎng)地條件限制，龍門吊布置一般有2種方式，即平行于盾構(gòu)掘進(jìn)方向和垂直于盾構(gòu)掘進(jìn)方向，設(shè)計(jì)跨距應(yīng)結(jié)合施工場(chǎng)地的條件并考慮通用性進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于工作井尺寸基本固定，龍門吊布置形式是跨雙井或單井平行布置，或垂直布置，其跨距均不同，為提高設(shè)備適用性，龍門吊一般應(yīng)按10～26 m跨徑進(jìn)行可變跨徑設(shè)計(jì)，并應(yīng)考慮采用可拆卸式的雙懸臂結(jié)構(gòu)。

3)凈高一般設(shè)計(jì)為8～10 m以上，以保證翻碴結(jié)構(gòu)必須的正常高度(其高度應(yīng)考慮以下因素:碴土池地面以上高度3～4 m，碴土車高度2.5 m，必要的安全操作空間0.5～1.0 m，如果小龍門吊需從大門吊下通過，還需考慮小門吊結(jié)構(gòu)高度2～2.5 m)。

4)翻碴結(jié)構(gòu)分為2種，即龍門吊中央翻碴和側(cè)面翻碴2種形式，選用時(shí)應(yīng)根據(jù)施工場(chǎng)地條件限制自行設(shè)計(jì)。

5)為保證大車行走平穩(wěn)，大車行走機(jī)構(gòu)一般采用變頻設(shè)計(jì)，最大行走速度適宜。

6)為節(jié)省垂直運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間和吊運(yùn)時(shí)的穩(wěn)定性，主起升結(jié)構(gòu)一般采用變頻設(shè)計(jì)，雙制動(dòng)，最大速度應(yīng)在10 m/min(重載)左右，空載最大速度可適當(dāng)加大。

7)起吊扁擔(dān)采用自動(dòng)平衡裝置，吊具可拆卸，摘掛方便靈活。

8)龍門吊設(shè)計(jì)時(shí)還需考慮聲光報(bào)警、防雷、防潮、手動(dòng)夾軌裝置、起升高度限位裝置、起重量限位裝置、大小車行走限位裝置、起升高度顯示儀、重量顯示儀、避雷針、風(fēng)速儀、蜂鳴器等。

5.2 龍門吊的選型計(jì)算

5.2.1 主龍門吊的選型計(jì)算

根據(jù)施工安排，每個(gè)井口需安裝1臺(tái)龍門吊，用于吊裝電瓶列車入井及吊出碴車卸碴。以電瓶列車各配套車輛的技術(shù)參數(shù)為依據(jù)，可確定或計(jì)算出龍門吊的技術(shù)參數(shù)。

1)單件最大質(zhì)量比較。碴及碴車質(zhì)量:ρ碴×V斗+M碴車=1.7 ×15+6=31.5 t。35 t電瓶車質(zhì)量:35 t。

2)龍門吊噸位的確定。從1)可以得出，龍門吊噸位應(yīng)大于35 t。

結(jié)合對(duì)龍門吊廠家的調(diào)查，國(guó)標(biāo)門吊配置為(25/5，32/5(10)，50/10)，非標(biāo)的有(38/10，45/10)2 種型號(hào)，由于起重設(shè)備主要配件設(shè)計(jì)都靠上不靠下，38，45，50t的價(jià)格相差不大，故取起質(zhì)量為45 t U型雙梁龍門吊(標(biāo)準(zhǔn)配置)，安全性能滿足施工需要。

5.2.2 副龍門吊選型計(jì)算

副龍門應(yīng)考慮具備管片下井和始發(fā)階段小斗出土的條件。吊裝最大質(zhì)量:考慮1節(jié)管片車和3片管片，每片管片最大4.5 t，故設(shè)計(jì)起質(zhì)量為3×4.5=13.5 t。選取起質(zhì)量為16 t U型雙梁龍門吊(標(biāo)準(zhǔn)配置)，安全性能滿足施工需要。

5.2.3 大龍吊卸碴計(jì)算

取本標(biāo)段最大垂直提升高度H=25 m(地下15 m，地上10 m，其中15 m為地面到起重面的距離，而非端頭井的深度)。

6 漿液供給系統(tǒng)和輔助設(shè)備

漿液供給系統(tǒng)和輔助設(shè)備較為簡(jiǎn)單，此文不做介紹。

7 結(jié)論與建議

土壓平衡盾構(gòu)法施工的后配套設(shè)備配置方案，涉及到與盾構(gòu)機(jī)能力匹配及施工進(jìn)度、一次配置成本或長(zhǎng)期使用成本、對(duì)本標(biāo)段或今后不同標(biāo)段的適用性以及施工管理的易操作性等問題。盾構(gòu)機(jī)如要達(dá)到較高的施工進(jìn)度需配置強(qiáng)大的配套設(shè)備系統(tǒng)，如要取得高的施工效益需最佳的施工設(shè)備配置。設(shè)備配置方案應(yīng)在兩者之間選擇合適的平衡點(diǎn)。

［1］ 陳饋，洪開榮，吳學(xué)松.盾構(gòu)施工技術(shù)［M］.北京:人民交通出版社，2009.

［2］ 地盤工學(xué)會(huì).盾構(gòu)法的調(diào)查·設(shè)計(jì)·施工［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

［3］ 王夢(mèng)恕.中國(guó)隧道及地下工程修建技術(shù)［M］.北京:人民交通出版社，2010.

［4］ 沈林沖，張金榮，秦建設(shè)，等.杭州地鐵1號(hào)線盾構(gòu)選型探討［J］.鐵道建筑，2011(7):71-74.

［5］ 杜亞娥.盾構(gòu)后配套設(shè)備選用原則的考慮［J］.建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理，2009(2):106-108.(DU Ya’e.Consider of shield supporting equipment selecting principle［J］.Construction Machinery Technology ＆ Management，2009(2):106-108.(in Chinese))

［6］ 曾華波.復(fù)合地層土壓平衡盾構(gòu)施工應(yīng)用技術(shù)研究［D］.南京:河海大學(xué)水利工程專業(yè)，2006.