浅谈土压平衡盾构施工后配套设备选型

浅谈土压平衡盾构施工后配套设备选型

梁春汉

广东华隧建设股份有限公司广东广州510000

摘要：近年来，随着施工技术的发展，在我国的隧道项目建设中，已经开始全面采用土压平衡盾构的方法进行施工。在施工完成后，如何为项目选取合适的配套设备与方案，在项目建设中的作用就更加突出，保证盾构机能够在施工中发挥出重要作用，以提高工程建设效率。本文将深入分析施工后配套设备最关键的垂直运输与水平运输系统的设备选型，探讨不同选择方案的优缺点，为项目施工提供有价值的参考。

关键词：土压平衡；盾构施工；配套；设备选型

1引言

盾构施工方法具有安全性好、施工效率高等优势，已经被广泛的应用在隧道项目建设中。在这种施工方法中，盾构机是其中价值最高，且技术最为复杂的设备，在设备选型时已经引起我们足够的重视。但是，由于盾构后配套设备的价值较低，经常被施工单位所忽视。盾构机与后配套设备是一个统一的整体，无论在哪个环节出现问题，都会对施工过程产生一定的影响。在施工过程中，经常会出现因后配套设备选型失误而影响施工正常进行的情况，因此，后配套设备的合理选型时盾构施工顺利完成的前提条件，必须引起足够的重视。

2盾构施工后配套设备选型的主要原则

在盾构施工中，后配套设备的选型是保证施工顺利进行的关键因素，不仅需要与盾构机互相匹配使用，而且需要配合施工场地与布置方案，选型方案还需要进行经济性对比。在进行设备选型时，主要根据以下几个原则进行：

2.1设备适用性原则

一般情况下，盾构后配套设备都有很长的使用年限，可以在很多隧道项目建设中使用，因此，在对其进行选型时必须要依据其预计使用年限内的使用环境中最恶劣的使用条件选型，确保在这样的环境中能够使用足够长的时间，提高设备的适用性。

2.2设备技术性原则

在设备使用的过程中，需要对其进行持续的更新与改造，以适应随时变化的使用需求，并且始终保持使用技术的先进性。这就要求后配套设备满足以下两方面的条件：首先，在对不同厂家生产的不同种类设备进行选择时，要尽量选择使用技术较为先进的设备。其次，在对相同厂家生产或相同种类的设备进行选择时，需要综合考虑到设备的功能以及相关配置，从中选择出更加适合的设备类型。在保证设备技术性的同时，还要确保设备具有过硬的可靠性，通常要选择已经通过工程验证，具有良好可靠性的设备。

2.3设备经济性原则

设备的选型除了要考察设备的技术条件以外，还需要重点考虑选择设备的经济性，保证选择的设备在满足使用技术要求的同时，其耗费成本最低，以提高设备的综合效益。在分析设备选型的经济性时，要避免将设备的成本进行单独分析，尽量做到将其放到项目的整体成本中进行综合性的分析，包括考虑到设备的使用年限以及后续的技术改进。

2.4统筹兼顾原则

对盾构施工进行后配套设备选型是一项系统性较强的工作，在工作中需要考虑很多方面的因素，并且这些不同的因素之间还会互相影响。例如，施工场地的布置情况会直接对门吊的悬臂形式与跨径造成影响，门吊的吨位会受到水平运输出土方式的影响，设备的适用性会影响对电瓶车牵引力的选择。所以，我们必须根据盾构设备的定位，在选择时充分考虑到设备的采购成本、运行成本、保养成本以及生产效率等多方面的经济性指标，与不同项目的使用条件、操作的难度、配套设备普遍性以及设备更新改造的难易程度相结合，在确保能够满足一个项目需求的同时，还要对设备的技术先进性与适用性进行统筹兼顾，因保证使设备配置的前瞻性。

2.5配套设备选择的基本要求

配套设备选择的基本要求包括以下几个方面：首先，必须保证不同设备的生产能力可以互相匹配，防止不同施工工序间存在瓶颈效应，降低无功耗的时间，保证所有设备的效能可以得到最大的发挥。其次，施工中的所有工序必须紧密的配合与衔接，以提高项目施工效率，控制施工成本，确保按照计划完成施工。

3盾构机后配套设备的配置

盾构机后配套设备需要使用的主要设备主要有洞口垂直提升设备、洞内水平运输设备、砂浆搅拌设备、洞内通风设备、洞内排污与照明设备以及供水与供电设备等。其中能够对设备选型产生直接影响的设备主要是垂直运输系统与水平运输系统。

4后配套设备配置的对比

在为后配套设备选择配置时，需要根据以下几个原则进行原则：第一，必须满足设备的尺寸要求，以确保设备可以正确的安装。第二，必须满足施工进度的要求，以确保施工能够在计划的工期内完成。第三，设备的生产能力必须满足工程技术要求，通常采用弃大取小的原则，以确保施工的安全进行。第四，设备的使用条件必须满足施工现场的环境，以确保设备在现场能够正常运行。第五，设备使用的配件尽量选择通用的标准件，以确保在后续的维修与保养中可以方便的找到与其相同的配件。

5水平运输系统的选型

水平运输系统的选型主要包括轨道形式、轨道与轨枕类型的选择等。

5.1轨道形式的选型

轨道形式通常有单线式、复合式以及四轨三线式三种，其中单线式轨道是指列车直接进入盾构机后配套。其优势在于需要使用的材料少，轨面标高低，但适用范围较小，只适用于区间较短的施工。复合式轨道在单线式轨道的基础上增设两副浮放双开道岔，形成会车点，能够在一定程度上节省施工材料，并且增加运输距离。而四轨三线式轨道则是曾设一双开道岔浮放轨道，使用盾构机或由机车拖移。其优势在于左右两线互不干涉，实现连续运输。但是这种方式需要使用的轨道等材料用量较大。

5.2轨道与轨枕的选型

在对轨道进行选择时，一般会选择钢轨，如果碴土车的容量较小，那么应选择轻轨，而如果碴土车的容量较大，则应选择重轨。在不同规格的轨道中，24kg/m的轨道容易变形，一般不推荐使用，如果碴土车的容量大于12立方米，应选用38kg/m-43kg/m的轨道。在对轨枕进行选择时，需要根据具体情况对一下三种轨枕进行选择，分别是大轨枕、弧形轨枕以及短轨枕，其中大轨枕的优势在于稳定性好，但铺设不便。弧形轨枕的优势在于铺设方便，但轨枕制作难度较大。而短轨枕则使用较少，这是由于其受力性能相对较差。

6垂直运输系统的选型

在垂直运输系统中门吊是最重要的设备，在对其的选型中必须满足以下条件：第一，最大载重必须满足吊运要求，能够承受使用过程中的最大重量。第二，高度必须满足工程要求，一般情况下，门吊的高度在8m以上，以确保翻碴结构能够正常运行。第三，选择合适的翻碴结构，选型时需要根据实际情况选择中央翻碴或侧面翻碴，以保证翻碴操作不会影响到其他施工操作。

7结束语

综上所诉，盾构施工后配套设备在隧道项目的施工中发挥着十分重要的作用，因此，在对这些设备进行选型时，必须根据项目施工的实际情况来选择适当的设备，以提高施工效率，保证工程施工质量。

参考文献：

[1]沈林冲,张金荣,秦建设,黄先锋,郭爱国,王勇.杭州隧道1号线盾构选型探讨[J].铁道建筑.2011(07)

[2]王鑫,常巍峰,郑康泰.6m级隧道土压平衡盾构后配套布置与设计[J].煤矿机械.2015(11)

[3]范晓慧,刘晓恒,张娜.护盾式TBM新型设备桥结构设计及仿真优化[J].建筑机械化.2016(10)