徐逸　達桑詩程　呂賀峰

摘 要：本文分析了盾構機中管片的幾種轉運形式，通過比對工作流程和結構特點，對其適用條件進行歸納，為盾構機管片轉運設計和選擇提供參考。

關鍵詞：盾構；管片轉運；吊機

中圖分類號：TU94 文獻標識碼：A

管片轉運是盾構施工中的一個重要的環(huán)節(jié)，由于工作環(huán)境惡劣，空間緊張等因素限制，導致管片的幾種轉運形式都存在各自優(yōu)點及缺點，針對不同要求的隧道，盾構機的設計須根據(jù)其特點選擇合適的方案。目前常用的管片轉運主要有單套吊機、吊機+喂片機和一次吊機+二次吊機這3種形式。

一、轉運形式介紹

（一）單套吊機

如圖1所示，吊機采用單軌中置方式，即俯視角度看沿著隧道軸線方向布置于設備中間，分為幾段通過鉸接連接。其轉運流程為：管片通過服務列車從隧道外運送至吊機下，再由吊機起吊轉運，直接送至拼裝機可抓取的范圍內。

（二）吊機+喂片機

如圖2所示，吊機同樣采用單軌中置，與單套吊機相比行程較短；喂片機通過舉升油缸與平移油缸相互配合以步進形式輸送管片。此形式的工作流程為：服務列車將管片從隧道外運送至吊機下，通過吊機和喂片機，逐步將管片向前送至拼裝機可抓取的范圍內。

（三）一次吊機+二次吊機

如圖3所示，一次吊機為單軌中置，二次吊機為雙軌，分別放置于連接橋左右兩個主梁下方。其工作流程為服務列車將管片從隧道外運送至一次吊機下，一次吊機將其起吊轉運至連接橋尾部二次吊機下方，然后通過二次吊機再送至拼裝機可抓取的范圍內。

二、幾種轉運形式特點

（一）單套吊機轉運形式特點

優(yōu)點：

1.成本低。相比于其他兩種轉運方式，僅需要一套吊機就能完成整個轉運工作，省去了喂片機或第二套吊機，成本低于另外兩種方式一半以上。

2.結構簡單，維護方便。就吊機而言，如果沒有質量問題，則在隧道施工中損壞的概率很低，而吊機梁僅是型鋼焊接而成的結構件，故基本不需特殊維護。

3.滿足?。ㄋ剑┺D彎半徑隧道施工要求。僅有一根吊機梁，分為幾段并各自懸掛在管片橋、連接橋和拖車上，每段梁相對于懸掛點基本是靜止狀態(tài)，在轉彎動作中不會產生較大的相對運動，避免了機械干涉，最小可滿足180m轉彎半徑要求。

缺點：

1.在土壓盾構上工作效率較低。通常的土壓盾構中采用服務列車運載排土，正常情況下服務車收集渣土工作與從服務車上卸載管片的工作是同時進行的，但單套吊機的斜梁長度較大，而且斜梁段又不適合裝載或卸載動作，導致連接橋下基本沒有空間放置管片（對比圖1與圖3），卸載工作只能與拼裝管片的環(huán)節(jié)同時進行，而這樣的工作形式又將占用服務車向隧道外運送渣土的時間，從而降低施工速度，影響工作效率。

2.占用連接橋空間較大。斜梁及吊機運行軌跡占用了連接橋內部大量空間，給管路鋪設造成一定困難；土壓盾構上，吊機梁從帶式輸送機下方通過，影響帶式輸送機布置位置。

（二）吊機+喂片機轉運形式特點

優(yōu)點：

1.可以用于?。ㄋ剑┺D彎半徑的隧道。因為喂片機位于連接橋下方且空間充足，所以轉彎時不會與其他部分發(fā)生機械干涉。

2.為連接橋內部節(jié)省足夠空間。不同于單套吊機形式，僅占用連接橋尾部空間，可以忽略對管路及皮帶機布置的影響。

3.施工效率高。

4.安全性相對較高。與其他兩種形式相比，連接橋下方的管片轉運采用托盤方式而不是懸掛方式，人員通過時安全性較高。

缺點：

1.成本高。喂片機上裝有多個液壓油缸同時還要有相應的液壓系統(tǒng)，加上其制造公差要求較高的結構件，總體成本要比其他兩種轉運形式高出不少。

2.施工環(huán)境要求高。如圖2所示，喂片機處于隧道下部，如果施工隧道水量較大或排水不及時，喂片機就會浸沒水中，水中摻有砂石漿液，油缸在其中長時間工作會導致密封失效，從而損壞油缸，使喂片機陷入癱瘓，影響整機工作。

一次吊機+二次吊機轉運形式特點：

優(yōu)點：

1.成本相對低。制造成本低于吊機+喂片機形式。

2.施工效率高。

3.結構相對簡單。僅為兩套吊機及型鋼制成的吊機梁，可靠性好，維護簡單。

4.占用空間較少。一次吊機僅占用連接橋尾部空間，二次吊機為雙軌道占用連接橋下部空間，對于連接橋的設備、管路布置基本不產生影響。

缺點：

1.不適合?。ㄋ剑┺D彎半徑的隧道。參看圖3與圖4（二次吊機與拼裝機的簡易俯視圖），圖中拼裝機與二次吊機梁形成角度B來模擬盾構機轉彎情形，圖中可見，為保證一次吊機向二次吊機交接管片時不產生機械干涉，二次吊機梁尾部分開寬度必須大于一定數(shù)值，而在拼裝機一端，為保證吊機梁能夠穿過拼裝機內環(huán)且不產生干涉，則必須保證吊機梁前段分開寬度小于一定數(shù)值，所以二次吊機梁的布置形成了“八”字形，從而產生夾角A，再看圖5（為圖4中D-D剖視的簡易視圖，為了更直觀，隱藏掉許多不必要的部件），管片吊取梁的長度在設計時根據(jù)吊機梁分開寬度而確定，吊機處在E點和F點時吊機梁與吊機的夾角都為G（左右對稱），G隨著角度A變化，A隨著角度B變化；當轉彎半徑縮小時，角度B增大，角度G隨之增大，其結果是加速鏈條磨損，縮短吊機使用壽命。通常我們允許角度G在8度以內，然而當隧道轉彎半徑小于350m時，G角度將會大于10度以上，考慮到吊機為重載且頻繁使用的重要部件，一旦損壞將會嚴重影響施工效率甚至生產安全，所以在小轉彎半徑隧道中通常不推薦使用二次吊機形式。

結論

對比來看，一次吊機+二次吊機的形式在國內的實際工程運用較多，但其應對轉彎半徑較小的隧道仍顯不足；喂片機+吊機的形式在國外較為常用，因為國外施工要求高，隧道排水較好，喂片機的壽命有保證，同時工作效率高，又能滿足小轉彎半徑的要求，只是成本增加較多；單套吊機形式缺點是在采用服務車排土的土壓平衡盾構機上施工效率低（在泥水平衡盾構和采用二次皮帶機向外排渣的土壓盾構機上則對施工效率影響不大），但它可以輕松應對小轉彎半徑，對于隧道環(huán)境要求不高且生產成本低易維護，所以仍是目前轉運形式中的重要選項之一。

結語

本文通過對3種轉運形式的描述，就其在適用條件、施工效率、制造成本、維護難易程度等方面進行分析對比，為盾構設計人員及施工用戶在進行盾構機管片轉運方案選擇時提供一些參考。

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