吳發(fā)展

(中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司，河北 三河 065201)

0 引言

頂管施工屬于非開(kāi)挖施工的一種，可以在不搬遷管線、不封閉交通、小噪聲、少塵土等條件下施工，廣泛應(yīng)用于市政管道、給排水、電力等工程。頂管機(jī)組裝是將分散的部件重新組合安裝成一個(gè)統(tǒng)一的頂管機(jī)整體，郭衛(wèi)社在臺(tái)山核電站取水隧洞組裝盾構(gòu)機(jī)時(shí)，考慮了起重機(jī)、吊索具的選擇和井口地基承載力，并對(duì)組裝后的整機(jī)進(jìn)行調(diào)試，主要對(duì)液壓和電氣等關(guān)鍵部件進(jìn)行功能檢測(cè)。黃金光在隧道施工空間狹小的場(chǎng)所根據(jù)部件質(zhì)量和吊裝高度，研究在隧道拱部安設(shè)小車式電動(dòng)葫蘆和倒鏈的起重方式開(kāi)展吊裝作業(yè)。范磊等研究分體組合式矩形頂管機(jī)關(guān)鍵技術(shù)，頂管機(jī)需要滿足組合后的整體設(shè)備施工，探究分體組合式矩形頂管適應(yīng)性。北環(huán)電網(wǎng)中航支線頂管隧道因頂進(jìn)方式改變，需要將頂管機(jī)拆解后通過(guò)已成型隧道，在隧洞內(nèi)重新組裝，以滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需要。

1 工程概況

深圳電網(wǎng)北環(huán)110kV架空線改造入地電纜隧道中航支線頂管隧道從SJ4工作井始發(fā)，穿越中心公園，沿振興路至福田區(qū)供電局營(yíng)業(yè)中心旁SJ4-1接收井。頂管機(jī)以24.03‰上坡曲線頂進(jìn)，平面最大轉(zhuǎn)彎半徑R=2 700m。原設(shè)計(jì)采用人工頂管法(敞開(kāi)式頂管)施工至SZ1K0+108.6處，實(shí)際開(kāi)挖揭露顯示地層中風(fēng)化花崗巖、地下水豐富，且地表為城市主干道(振興路)，繼續(xù)使用敞開(kāi)式頂管施工存在較大風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)設(shè)計(jì)單位同意，SZ1K0+108.6—SZ1K0+166.74段采用礦山法人工開(kāi)挖；將洞內(nèi)原有手掘式頂管機(jī)和既有DN3 200泥水平衡頂管機(jī)改造為DN3 500泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)，剩余區(qū)段改為洞內(nèi)組裝泥水平衡頂管機(jī)掘進(jìn)。在擴(kuò)挖洞室內(nèi)擴(kuò)徑改造原敞開(kāi)式頂管，洞內(nèi)重新組裝泥水平衡式頂管機(jī)。

2 頂管機(jī)隧洞內(nèi)組裝可行性

為保證泥水平衡式頂管機(jī)在隧洞內(nèi)組裝時(shí)刀盤(pán)能自由翻轉(zhuǎn)并且有足夠的操作空間，在SZ1K0+166.74—SZ1K0+172.54段采用礦山法工藝施工頂管機(jī)組裝作業(yè)洞室。作業(yè)洞室尺寸的確定考慮頂管機(jī)在隧洞內(nèi)維修、改造、組裝的需要，其最大構(gòu)件刀盤(pán)外徑為4 180mm，左右兩側(cè)預(yù)留80cm空間，取作業(yè)洞室寬為5.8m；為保證后續(xù)吊運(yùn)桁架與吊運(yùn)平臺(tái)搭設(shè)，頂部預(yù)留80cm、底部預(yù)留30cm空間，取作業(yè)洞室高為5.3m。頂管機(jī)隧洞內(nèi)組裝的作業(yè)洞室斷面尺寸為：寬5.8m、高5.3m、長(zhǎng)6.5m。

3 頂管機(jī)洞內(nèi)組裝的起重裝置

因頂管機(jī)各部件多為大體積、大自重構(gòu)件，為便于洞內(nèi)組裝，需要在擴(kuò)挖的作業(yè)洞室內(nèi)先施工起吊頂管機(jī)內(nèi)構(gòu)件的起重裝置?；陧敼軝C(jī)改造擴(kuò)挖洞室施工完成，配合頂管機(jī)洞內(nèi)組裝的起重吊裝裝置，主要包括支架、吊裝橫架、起重吊點(diǎn)(配合手拉葫蘆)、起吊平臺(tái)幾個(gè)構(gòu)件。

支架采用雙拼I22施工，支架形式為三角形式(擴(kuò)挖洞室尾端與擴(kuò)挖洞室前端)(見(jiàn)圖1)。其中擴(kuò)挖洞室尾端支架基礎(chǔ)與初支格柵拱架連接滿足其基礎(chǔ)穩(wěn)定性；擴(kuò)挖洞室前端與原敞開(kāi)式工具管(鋼結(jié)構(gòu))連接滿足穩(wěn)定性。

圖1 起重支架

吊裝橫架采用雙拼I22施工，橫架上間距1m預(yù)埋吊點(diǎn)(見(jiàn)圖2)。

圖2 吊裝橫架

吊裝平臺(tái)采用馬凳形式，材料為I22。馬凳間距1.2m，頂面鋪設(shè)2cm厚鋼板(見(jiàn)圖3)。起重裝置(見(jiàn)圖4)解決了頂管機(jī)洞內(nèi)組裝大型構(gòu)件起重吊裝問(wèn)題，為頂管機(jī)洞內(nèi)改造、組裝提供了可行依據(jù)。

圖3 吊裝平臺(tái)

圖4 起吊裝置總裝

4 頂管機(jī)內(nèi)殼安裝

頂管機(jī)殼體前方錐體段加長(zhǎng)475mm，并增加前端密封中隔板(40mm厚鋼板)，在中隔板上方開(kāi)設(shè)600mm×500mm人孔，以保證封閉倉(cāng)施工完成后能進(jìn)入前端安裝刀盤(pán)與輔助設(shè)備拆除。在殼體前段斜錐體內(nèi)安裝沖洗管路，錐體破碎泥水倉(cāng)在洞內(nèi)焊接，焊前清理焊縫坡口20mm范圍內(nèi)的氧化皮并打磨出金屬光澤，焊縫完成24h以后采用超聲波進(jìn)行內(nèi)部質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)。

5 刀盤(pán)洞內(nèi)拼裝精度控制

為便于刀盤(pán)在成型隧洞內(nèi)運(yùn)輸，刀盤(pán)在工廠被分割為3部分(見(jiàn)圖5)，廠內(nèi)試拼裝合格，施工時(shí)將刀盤(pán)各部分運(yùn)至作業(yè)洞室內(nèi)重新拼裝刀盤(pán)(見(jiàn)圖6)，要求刀盤(pán)外弧各點(diǎn)至刀盤(pán)中心距離與理論刀盤(pán)半徑公差控制在5mm以內(nèi)。測(cè)量是確保拼裝質(zhì)量的關(guān)鍵，本工程采用預(yù)制外弧直徑4 180mm，寬度50mm，外弧長(zhǎng)度500mm的鋼板卡具對(duì)刀盤(pán)拼裝精度進(jìn)行卡控?；⌒慰ň咄庋鼐o貼拼裝后刀盤(pán)外弧，配合游標(biāo)卡尺精確測(cè)量卡具與刀盤(pán)外弧差距，通過(guò)焊縫進(jìn)行糾偏，保證拼裝成型刀盤(pán)圓整度符合要求(見(jiàn)圖7)。

圖5 刀盤(pán)拆解塊示意

圖6 刀盤(pán)洞內(nèi)拼裝示意

圖7 刀盤(pán)拼裝精度控制示意

6 齒輪箱基座安裝

采用全站儀確定齒輪箱基座安裝位置的線路中心點(diǎn)，全站儀在中隔板上放樣出上下左右4個(gè)里程相同、偏距相同的點(diǎn)裝上激光測(cè)距儀。根據(jù)激光測(cè)距儀從四周測(cè)量數(shù)據(jù)微調(diào)行星減速器基座位置然后固定，再使用全站儀反復(fù)復(fù)核及調(diào)整位置，確保后續(xù)行星減速器中心、刀盤(pán)中心、線路中心在同一位置。

7 試運(yùn)轉(zhuǎn)

泥水平衡頂管機(jī)附屬設(shè)備(動(dòng)力設(shè)備、電氣設(shè)備、糾偏設(shè)備、泥水循環(huán)設(shè)備)安裝后，進(jìn)行頂管機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)。

1)連接進(jìn)回水管、壓漿管道，打開(kāi)工作井進(jìn)回水閥、壓漿閥。

2)根據(jù)線路布置圖將動(dòng)力、通訊、機(jī)頭控制等各類型電纜進(jìn)行連接，注意洞口預(yù)留電纜必須超過(guò)管節(jié)長(zhǎng)度的1.5～1.7倍，各電纜接頭連接必須正確并牢靠。

3)通過(guò)向機(jī)頭供電，檢查操作室和機(jī)頭之間的指令與信號(hào)傳輸是否正常。

4)檢查回水管出水、機(jī)頭內(nèi)回水壓力表是否平穩(wěn)。

5)打開(kāi)截止閥、關(guān)閉旁通閥檢查泥水倉(cāng)壓力和傳感器，認(rèn)真仔細(xì)的查看壓力表的讀數(shù)。

6)根據(jù)主機(jī)的轉(zhuǎn)角確定機(jī)頭正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，啟動(dòng)刀盤(pán)，注意刀盤(pán)電流和主機(jī)轉(zhuǎn)角變化速度。

頂管機(jī)組裝后工作效果良好，滿足施工安全和工期要求，較好地完成了剩余隧道頂進(jìn)任務(wù)。

8 結(jié)語(yǔ)

1)為保證泥水平衡式頂管機(jī)在隧洞內(nèi)組裝時(shí)刀盤(pán)能自由翻轉(zhuǎn)并且有足夠的操作空間，作業(yè)洞室尺寸的確定要考慮頂管機(jī)在隧洞內(nèi)維修、改造、組裝的需要。

2)起重件可以是頂管機(jī)的大體積、自重較大的構(gòu)件，也可以是大型維修、組裝用的工具，桁架起重裝置使得頂管機(jī)部件在洞室內(nèi)組裝方便，而且操作安全可靠，簡(jiǎn)便高效。

3)鋼板弧形卡具外沿緊貼拼裝后刀盤(pán)外弧，配合游標(biāo)卡尺精確測(cè)量卡具與刀盤(pán)外弧差距對(duì)刀盤(pán)拼裝精度進(jìn)行卡控，通過(guò)焊縫進(jìn)行糾偏，保證拼裝成型刀盤(pán)圓整度符合要求。