盾构后配套设备选用原则的考虑

目前，盾构法施工以其高效、安全的优点，在我国地铁建设中广泛使用。在该工法中，盾构机因为价值大、技术复杂等特点在选型时往往受到高度重视；而后配套设备由于金额相对较低、机型杂、数量多等特点往往不被人重视。但在施工中，盾构机与后配套设备形成一个施工流水线，任何一个环节上的设备出现问题，都直接影响着生产效率。在具体的施工中，因为后配套设备的故障或不匹配影响施工进度的事例并不少见。因此在重视盾构机选择的同时，也应重视后配套设备的选用。这里笔者结合我单位的施工技术和习惯，以一次性出碴方案，即每环管片的掘土量采用一次性出碴为例，总结出影响盾构后配套设备选用的有关因素，供同行参考。
　　1　选用基本原则
　　按照一次性运输每环掘土量及单线运输的方案，后配套设备尤其是碴土车、浆车、管片车及龙门吊的选用，既要保证盾构机的正常掘进，又要最大限度的满足各自的特点，充分发挥各自作用，而且要以最小的投入获得最大的效益。
　　2　碴土车选用
　　碴土车是运输碴土的直接载体，在设计时务必要遵循以下几点：
　　（1）碴土车必须具有一定的刚度和强度，保证在龙门吊吊运时不发生变形或断裂，同时也不能设计过重，否则，将造成龙门吊超过45t的设计；
　　（2）碴土车的碴斗和底盘必须是相对独立的两部分，以使龙门吊在吊运时只吊起碴斗，而底盘不同时吊起；
　　（3）五节碴土车的容积必须保证一次性装载完每环掘土量；
　　（4）碴土车的宽度不得超过盾构机内部的最大限宽，即1600mm,且有一定的富余量；
　　（5）转弯半径不得大于25m；
　　（6）碴土车的长度和浆车及管片车需同时考虑，整节列车的长度不能超过盾构机内水平皮带输送机的限定长度，否则，最后端的一节碴土车将无法装运碴土；
每环最大碴土量为：
　　V=π/4*D2*L=π/4*6.252*1.5=45.99m3
　　D为直径， L为管片宽度；
　　根据国内各修建地铁城市区域的地质情况，碴土的膨胀系数在1.2―1.9之间，我们取1.5，故每环出土量约为45.99m3×1.5=69m3，考虑到应有一定的富余量，每节碴车设计为17m3，即每节列车可输送17×5=75m3；
　　每列列车为五节碴车、两节管片车和一节浆车，按照每列不超过盾构机内水平皮带机的长度49m，并结合管片车、浆车的长度考虑，各节车之间的距离取为650mm，碴土车因盾构机内部宽度限界为1600mm，故取为1500mm；
　　综合以上因素并结合管片车及浆车设计，确定碴车设计尺寸为长×宽×高=6259mm*1500mm*2399mm；
　　（7）考虑到碴土车在龙门吊吊出时需顺利翻碴，因此在碴土车两侧分别设计了起吊轴和偏心翻转轴。
　　3　浆车选用
　　浆车主要是将浆液从洞外运到盾构机后方台车上的储浆池内，满足每环同步注浆的最大注浆量，故做如下考虑：
　　（1）最大注浆量7m3；
　　（2）满足盾构机内限界尺寸限制，限界1600mm，故设计宽度为1400mm；
　　（3）转弯半径不得大于25m；
　　（4）浆液需从浆车中顺利抽出，故设置防止沉淀的专用搅拌机构，且搅拌驱动机构噪音要低，搅拌功率为18.5 kW；
　　（5）设置适合于对含有固体颗粒的砂浆流体进行的密封结构；砂浆输送泵质量可靠，使用耐久，砂浆出口压力1.2 MPa，功率11 kW；
　　（6）料箱体与行走悬挂装置为一体。
　　综合考虑，浆车设计尺寸为长×宽×高=5480mm*1400mm*2300mm。
　　4　管片车的选用
管片车是将管片从洞外运到盾构机管片拼装结构跟前的唯一载体，每列车两节，每节装三片管片，设计时应注意如下：
　　（1）同时考虑盾构机内部限界尺寸及管片设计尺寸，但按照国内管片设计有两种，即1200mm和1500mm，所以，管片车设计时宽度一般分别不超过此两种规格；
　　（２）管片叠放在管片车上时，必须和管片车是柔性接触，即设置专门的橡胶垫，橡胶垫位置应适于管片受力，防止运输过程中管片的损坏；
　　（３）按照管片的弧形应将管片车设计成“凹”行结构，以保证最底层管片和管片车“三线”的充分接触，并应留有管片吊绳抽出的空间；
　　（４）三片管片叠放在管片车上，盾构机起重小车起吊最上一片管片时，必须从第二片最上部顺利通过，即管片车第一块和第二块管片到轨顶的距离分别为2014 mm和1593 mm；
　　（５）转弯半径不得大于25m；
　　（６）行走装置应设置缓冲装置，制动可靠；
综合考虑各方面因素，最终确定，管片车设计尺寸为长×宽×高=3440mm*1460mm*540mm。
　　5　电瓶车的选用
　　电瓶车是将碴土从盾构机运输至吊出井的动力工具，选用是否得当直接关系到洞内运输能否正常运行，故主要考虑如下：
　　（1）每辆电瓶车必须具备牵引一节浆车、两节管片车和五节碴土车并全负荷的能力；
　　（2）能保证在35‰坡道上安全起动并牵引整列车正常行驶；
　　（3）具备电制动、空气制动和手制动三种制动方式；
　　（4）具有变频装置，以适应不同的工况；
　　（5）配备的蓄电池单次充电需保证10kM的运输；
　　（6）因电瓶车和碴土车、浆车、管片车为一个统一的