專利名稱：中等直徑長距離隧道盾構(gòu)施工的快速運輸方法
技術領域：
本發(fā)明涉及建筑技術領域，特別涉及一種中等直徑長距離隧道盾構(gòu)施工的快速運 輸方法。
背景技術：
城市地下空間開發(fā)利用已經(jīng)成為提高城市容量、緩解城市交通、改善城市環(huán)境的 重要手段，也是建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型城市的重要途徑。目前在能源調(diào)度、引水工程、 電力通訊、市政公用設施等各種隧道建設中，盾構(gòu)法因其在特定條件下的經(jīng)濟合理性及技 術方面的優(yōu)勢得到了廣泛應用。對于盾構(gòu)施工方法，運輸系統(tǒng)、盾構(gòu)機掘進系統(tǒng)、拼裝工藝是三個相互制約的因 素。目前國內(nèi)外都加大了盾構(gòu)機的研制力度，盾構(gòu)機的推進速度有了很大的提高。拼裝工 藝上，設備性能的提高，新工藝的使用大大提高了拼裝速度。而對于運輸系統(tǒng)，隨著未來超 大直徑越江盾構(gòu)隧道和交通樞紐的高速公路隧道的建設規(guī)模日益擴大，隧道建設將呈“更 大直徑”、“更長距離”、“更大埋深”的發(fā)展趨勢，這種發(fā)展趨勢對隧道運輸系統(tǒng)提出了更高 的要求。在盾構(gòu)法隧道施工中，從單方面因素看，盾構(gòu)正面連續(xù)頂進速度可達5cm/min，盾 構(gòu)機的平均掘進速度可達30mm/min，拼裝一環(huán)的時間按1小時計，以管片1. 5m寬計算，平均 每天施工環(huán)數(shù)在12-13環(huán)，每天掘進距離可達20m，但是目前實際施工速度平均卻只有10m 左右。因而從已建隧道的施工經(jīng)驗看，對于影響盾構(gòu)施工進度的眾多因素中，運輸系統(tǒng)已經(jīng) 成為了最主要的制約因素，施工運輸不能滿足盾構(gòu)機連續(xù)掘進的要求，使盾構(gòu)機械無法發(fā) 揮其最大潛力，造成資源浪費、施工時間延長的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種中等直徑長距離隧道盾構(gòu)施工的快速運輸方法，以解決 現(xiàn)有的盾構(gòu)法隧道施工中，運輸方法資源浪費多、施工時間長，無法發(fā)揮盾構(gòu)機最大潛力的 問題。本發(fā)明提出一種中等直徑長距離隧道盾構(gòu)施工的快速運輸方法，其包括以下步 驟(1)在工作井口設置移動平臺，以進行空車與重車的錯車。(2)在隧道內(nèi)鋪設單軌。(3) 以水平運輸時間為依據(jù)，在隧道內(nèi)加固定岔道。(4)多輛運輸車按照運輸規(guī)則進行運輸。優(yōu)選的，所述運輸車的數(shù)量比隧道內(nèi)岔道數(shù)量多2。優(yōu)選的，所述運輸車按照運輸規(guī)則進行運輸具體包括以下步驟(1)運輸車行進 到岔道后進行等待。(2)運輸車在岔道與另一運輸車交匯后進行錯車。(3)運輸車繼續(xù)前 行。優(yōu)選的，在隧道內(nèi)設置岔道時，所述岔道的位置根據(jù)隧道內(nèi)部不安裝岔道之前，按 水平運輸連續(xù)供料最大環(huán)數(shù)計算。優(yōu)選的，在隧道內(nèi)設置岔道時，所述岔道的位置依照以下公式得到
其中，X表示推進環(huán)數(shù)；L為管片寬度乂為運輸車進入車架前的速度；為車 架長度；v2為運輸車進入車架后的速度；t3為運輸車開挖面等待時間。優(yōu)選的，在隧道內(nèi)鋪設單軌時包括以下步驟(1)在隧道中鋪設軌枕，所述軌枕的 上表面呈水平。(2)將軌道固定在所述軌枕上表面的兩側(cè)。優(yōu)選的，鋪設所述軌道時海具體包括以下步驟(1)在軌枕上表面的兩側(cè)分別設 置兩道凹槽。(2)將軌道卡嵌在凹槽中。(3)將所述軌道與所述軌枕間用壓板螺栓連接，并 焊接固定。優(yōu)選的，所述軌枕采用14號槽鋼加工而成。優(yōu)選的，所述移動平臺采用電動葫蘆作為動力裝置。優(yōu)選的，所述工作井口的垂直吊運速度與隧道中的水平運輸能力相匹配，并根據(jù) 此原則選擇適當?shù)倪\輸車。相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明的運輸方法，在工作井口配置有移動平臺，方便重車與空車之間的錯車， 使垂直運輸和水平運輸銜接更加合理，大大提高了垂直運輸系統(tǒng)的工作效率，可以有效提 高施工進度。2、本發(fā)明的運輸方法，在隧道的合理位置設置有岔道，并配合合理的運輸車運行 方式，使運輸方法能滿足長距離隧道盾構(gòu)連續(xù)推進的要求，從而在成本增加不大的情況下， 充分發(fā)揮了盾構(gòu)機的推進速度，實現(xiàn)長距離隧道快速掘進，使工期大幅提前，其經(jīng)濟效果顯
-frf^者。3、本發(fā)明的運輸方法，其使用的單軌是通過對傳統(tǒng)工藝中軌枕的改進設計，使運 輸車軌道達到安全平穩(wěn)、事故率低的使用現(xiàn)狀。


圖1為本發(fā)明中等直徑長距離隧道盾構(gòu)施工的快速運輸方法的一種實施例流程 圖；圖2為本發(fā)明運輸方法所采用的一種工作井口的實施例示意圖；圖3為本發(fā)明鋪設單軌時的流程圖；圖4為傳統(tǒng)的施工工藝所采用的一種落地軌枕示意圖；圖5為本發(fā)明運輸方法所鋪設的單軌示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的運輸方法與常規(guī)運輸不同之處是，運輸系統(tǒng)能對中等直徑長距離隧道連 續(xù)供料，最大限度地發(fā)揮盾構(gòu)機的掘進速度，且工程成本增加不大。因此對工期緊、施工難 度大的工程具有指導性。以下結(jié)合附圖，具體說明本發(fā)明。請參見圖1，其為本發(fā)明中等直徑長距離隧道盾構(gòu)施工的快速運輸方法的一種實
4施例流程圖，其包括以下步驟S101，在工作井口設置移動平臺。S102，在隧道內(nèi)鋪設單軌。S103,以水平運輸時間為依據(jù)，在隧道內(nèi)加固定岔道。S104，多輛運輸車按照運輸規(guī)則進行運輸。本發(fā)明所要解決的技術問題是改變現(xiàn)有軟土隧道盾構(gòu)法施工運輸系統(tǒng)的缺點，提 供一種高效運輸系統(tǒng)在長距離盾構(gòu)施工中的應用。而盾構(gòu)法隧道施工需用垂直與水平運輸 系統(tǒng)將管片等材料送到工作面上，實際工況上下吊運速度必須與水平運輸能力匹配，以此 為原則選擇行車、機具。在垂直運輸時，由于有些平面狹小的工作井內(nèi)存在斜支撐梁，使吊運材料十分困 難。因而本發(fā)明在工作井口設置移動平臺(步驟S101)，并在移動平臺上鋪設雙軌，可以通 過移動平臺調(diào)整運輸車(本申請中運輸車還另稱為電機車)在工作井內(nèi)的位置，以方便垂 直運輸，并使垂直運輸和水平運輸銜接更加合理。當空車駛?cè)牍ぷ骶?，還可以利用移動平 臺錯車，此時重車可以駛?cè)牍ぷ髅?，因此本發(fā)明配備了移動平臺之后可以比傳統(tǒng)的Y型道 岔更具有適應性。請參見圖2，其為本發(fā)明運輸方法所采用的一種工作井口的實施例示意圖。其使用 長度為20m，不同于地鐵隧道(通常地鐵施工時，其后有車站，可以使用)，也不同于大直徑 隧道(通常大直徑隧道在施工時有暗埋段可以使用)，每輛運輸車拖拉的平板車數(shù)量受限 制。由于斜支撐梁的存在使得安裝“Y”型道岔后，吊裝材料變得十分困難。又由于采用的是 泥水盾構(gòu)，每環(huán)切削的土體由泥水管路帶出，決定單環(huán)推進速度主要由管片垂直運輸時間、 管片水平運輸時間、管片拼裝時間以及盾構(gòu)推進速度決定。為確保推進進度，需在工作井處 安裝兩股軌道，通常是安裝一副岔道，但由于工作井有斜梁，安裝好岔道和軌道后，其中一 側(cè)的軌道無法吊運管片。無法滿足施工進度的需要，為此，考慮采用水平移動的平臺，在工 作井底部布置框架結(jié)構(gòu)，在上部安裝輪子，在工作井內(nèi)安裝移動平臺，安裝岔道。這樣可以 滿足井口同時可停兩輛電機車，根據(jù)測算，移動平臺一次所需時間為3分鐘。有了移動平 臺，大大提高了垂直運輸系統(tǒng)的工作效率。當空車駛?cè)牍ぷ骶?，可以通過移動平臺錯車， 此時重車可以駛?cè)牍ぷ髅妗Ｍㄟ^安裝移動平臺，隨著運輸距離增長，垂直運輸系統(tǒng)對快速施 工的影響作用逐漸減小，經(jīng)濟效益明顯，加快了施工進度。本發(fā)明的水平運輸主要方式為電機車的有軌運輸，因此工作井口布置完畢之后， 需要在隧道掘進的同時，在隧道內(nèi)鋪設單軌(步驟S102)。而本發(fā)明的運輸方法所鋪設的軌 道有別于傳統(tǒng)的落地軌枕，如圖3所示，其鋪設過程包括以下步驟S301，在隧道中鋪設軌枕，所述軌枕的上表面呈水平。S302，在軌枕上表面的兩側(cè)分別設置兩道凹槽。S303，將軌道卡嵌在凹槽中。S304，將所述軌道與所述軌枕間用壓板螺栓連接，并焊接固定。為說明本發(fā)明的單軌相對于傳統(tǒng)落地軌枕的區(qū)別優(yōu)勢，現(xiàn)將兩者的截面示意圖進 行比對說明。如圖4所示，其為傳統(tǒng)的施工工藝所采用的一種落地軌枕示意圖。由于隧道底 部通常為非平面，因而此種軌枕無法保證軌道41連接平直穩(wěn)定，且連接時多為角焊縫，焊 縫質(zhì)量不易保障，存在的質(zhì)量缺陷，使軌道41在運輸車的作用下發(fā)生容易局部疲勞破壞，使軌道變形，對運輸車運行不利，經(jīng)常出現(xiàn)運輸車脫軌事故。請參見圖5，其為本發(fā)明運輸方法所鋪設的單軌示意圖。其是經(jīng)研究對傳統(tǒng)軌枕進 行的改進，落底軌枕52采用14號槽鋼加工而成，軌道51與軌枕52間用壓板螺栓53連接。 軌枕52經(jīng)過改進后，在軌道51延伸鋪設的過程中，其定位方便，軌道51卡入軌枕52的凹 槽內(nèi)，減小了軌道51變位的可能，且施工方便，焊接量小。相比傳統(tǒng)工藝，此種單軌使運輸 軌道鋪設順直、固定牢靠、軌枕52間距標準、軌道51面平整。也便于保養(yǎng)人員的檢修，機車 出軌發(fā)生率大大降低。經(jīng)統(tǒng)計，軌道51向前延伸9米耗時在20分鐘左右，可以實現(xiàn)同步施 工。鋪設單軌之后，為了保證運輸效率，本發(fā)明以水平運輸時間為依據(jù)，在隧道內(nèi)設置 岔道(步驟S103)。在長距離隧道施工中，有軌運輸系統(tǒng)的運輸能力和軌道的鋪設形式密切 相關，本發(fā)明在傳統(tǒng)單線制軌道基礎上采用單軌加道岔的鋪軌方式，即主運輸軌線仍為單 線制軌線，隧道內(nèi)設固定道岔組成會車點。單軌加道岔方式軌線制兼有單線制軌線和雙軌 鋪設優(yōu)點，同時材料用量相對單軌鋪設增加不大。岔道的位置根據(jù)隧道內(nèi)部不安裝岔道之前，按水平運輸連續(xù)供料最大環(huán)數(shù)來進行 計算確定。在隧道內(nèi)部不安裝岔道之前，水平運輸所需時間為 其中，X表示推進環(huán)數(shù)；L為管片寬度乂為運輸車進入車架前的速度；為車 架長度；v2為運輸車進入車架后的速度；t3為運輸車開挖面等待時間。在正式推進階段，管理人員密切關注施工進度，可以得到上式中的各個參數(shù)，例 如，假設 L = 1. 5m，= 10km/h, L 車架長度=100m, V2 = 5km/h，T3 = 30min，如果每環(huán)推進大 約70分鐘，由此可得X取2100時可滿足條件，即當推進超過2100環(huán)，單軌鋪設將出現(xiàn)供料 不足現(xiàn)象，應鋪設固定岔道。水平運輸能力主要由兩個因素決定，即運輸車的數(shù)量和岔道的位置，而岔道的使 用需要配合運輸車合理的運行方式，使運輸系統(tǒng)能滿足長距離隧道盾構(gòu)連續(xù)推進的要求。 在運輸車運行過程中，在電機車型號、隧道內(nèi)運輸軌道形式確定的情況下，為了保障安全， 運輸車到達岔道后必須等待交匯、錯車，不可盲目前行，即單股軌道內(nèi)只能運行一輛電機 車，所以運輸車到達岔道后，必須與相向而行的運輸車相遇一次才能前行，否則繼續(xù)等待， 直至兩車相遇。根據(jù)這一原則，當設置u個岔道時，在經(jīng)濟允許的條件下，最大限度地保證 不撞車，宜配置u+2輛運輸車(工作井位置配置有2輛運輸車)，這樣可以方便地安排運輸 車操作。為了確保隧道內(nèi)電機車運行安全和效率，電機車的運行通常還需要遵守以下原 則1、工作井處人員與隧道內(nèi)道岔處調(diào)度員必需保持通訊正常，發(fā)現(xiàn)通訊不暢，及時 通知施工隊檢修。2、電機車司機必須服從工作井處和隧道內(nèi)道岔處調(diào)度員的調(diào)度。3、調(diào)度員調(diào)度車輛時，必須確保單股隧道上只能運行一輛電機車。4、一旦在隧道內(nèi)某處電機車出軌或別的故障，及時通知工作井處和隧道內(nèi)道岔處的調(diào)度員，同時打開車輛燈光，等待人員處理。5、各班需嚴格遵守操作規(guī)程。本發(fā)明適用于中等直徑長距離軟土隧道的施工，可在盾構(gòu)法隧道工程建設中得到 廣泛應用。首先，在工作井口設置移動平臺，使得管片和其他施工材料可以順利吊運，可以 不間斷的進行垂直和水平運輸。其次，改進傳統(tǒng)工藝的軌枕，使運輸軌道鋪設順直、固定牢 靠、軌枕間距標準、軌道面平整。最后在隧道內(nèi)加固定岔道的方式，并研究出合理的運輸車 運行方式，使運輸系統(tǒng)能滿足長距離隧道連續(xù)施工的要求，從而在成本增加不大的情況下， 充分發(fā)揮了盾構(gòu)機的推進速度，實現(xiàn)長距離隧道快速掘進，使工期大幅提前，其經(jīng)濟效果顯
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者O以上公開的僅為本發(fā)明的幾個具體實施例，但本發(fā)明并非局限于此，任何本領域 的技術人員能思之的變化，都應落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種中等直徑長距離隧道盾構(gòu)施工的快速運輸方法，其特征在于，包括以下步驟在工作井口設置移動平臺，以進行空車與重車的錯車；在隧道內(nèi)鋪設單軌；以水平運輸時間為依據(jù)，在隧道內(nèi)加固定岔道；多輛運輸車按照運輸規(guī)則進行運輸。
2.如權(quán)利要求1所述的中等直徑長距離隧道盾構(gòu)施工的快速運輸方法，其特征在于， 所述運輸車的數(shù)量比隧道內(nèi)岔道數(shù)量多2。
3.如權(quán)利要求1所述的中等直徑長距離隧道盾構(gòu)施工的快速運輸方法，其特征在于， 所述運輸車按照運輸規(guī)則進行運輸具體為運輸車行進到岔道后進行等待； 運輸車在岔道與另一運輸車交匯后進行錯車； 運輸車繼續(xù)前行。
4.如權(quán)利要求1所述的中等直徑長距離隧道盾構(gòu)施工的快速運輸方法，其特征在于， 在隧道內(nèi)設置岔道時，所述岔道的位置根據(jù)隧道內(nèi)部不安裝岔道之前，按水平運輸連續(xù)供 料最大環(huán)數(shù)計算。
5.如權(quán)利要求4所述的中等直徑長距離隧道盾構(gòu)施工的快速運輸方法，其特征在于， 在隧道內(nèi)設置岔道時，所述岔道的位置依照以下公式得到 其中，X表示推進環(huán)數(shù)；L為管片寬度乂為運輸車進入車架前的速度；為車架長 度；V2為運輸車進入車架后的速度；T3為運輸車開挖面等待時間。
6.如權(quán)利要求1所述的中等直徑長距離隧道盾構(gòu)施工的快速運輸方法，其特征在于， 在隧道內(nèi)鋪設單軌時包括以下步驟在隧道中鋪設軌枕，所述軌枕的上表面呈水平；將軌道固定在所述軌枕上表面的兩側(cè)。
7.如權(quán)利要求6所述的中等直徑長距離隧道盾構(gòu)施工的快速運輸方法，其特征在于， 鋪設所述軌道時具體為在軌枕上表面的兩側(cè)分別設置兩道凹槽；將軌道卡嵌在凹槽中；將所述軌道與所述軌枕間用壓板螺栓連接，并焊接固定。
8.如權(quán)利要求6或7所述的中等直徑長距離隧道盾構(gòu)施工的快速運輸方法，其特征在 于，所述軌枕采用14號槽鋼加工而成。
9.如權(quán)利要求1所述的中等直徑長距離隧道盾構(gòu)施工的快速運輸方法，其特征在于， 所述移動平臺采用電動葫蘆作為動力裝置。
10.如權(quán)利要求1所述的中等直徑長距離隧道盾構(gòu)施工的快速運輸方法，其特征在于， 所述工作井口的垂直吊運速度與隧道中的水平運輸能力相匹配，并根據(jù)此原則選擇適當?shù)?br> 全文摘要
本發(fā)明提出一種中等直徑長距離隧道盾構(gòu)施工的快速運輸方法，其包括以下步驟(1)在工作井口設置移動平臺，以進行空車與重車的錯車。(2)在隧道內(nèi)鋪設單軌。(3)以水平運輸時間為依據(jù)，在隧道內(nèi)加固定岔道。(4)多輛運輸車按照運輸規(guī)則進行運輸。采用本發(fā)明的運輸方法，在保證安全性的前提下，可以大幅縮短施工工期，具有很顯著的經(jīng)濟效果。
文檔編號E21F13/06GK101881178SQ20101020120
公開日2010年11月10日 申請日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月13日
發(fā)明者樂勤, 劉宇奎, 吳志兵, 張軼, 徐剛, 李剛, 范杰, 鄧喜 申請人:上海隧道工程股份有限公司;上海青草沙投資建設發(fā)展有限公司