王 輝

（廣東華隧建設(shè)股份有限公司，廣東 廣州 510500）

1 單軌梁研究背景

220kV奧林變電站電力隧道工程（南段）處于廣州市內(nèi)，電纜隧道的直徑為4.35m，管片外徑為4.1m，內(nèi)徑為3.6m。該工程采用4350mm泥水盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工，在小直徑盾構(gòu)隧道內(nèi)的管片水平運(yùn)輸存在一定的困難，因此，如何有效解決小直徑盾構(gòu)隧道內(nèi)的管片水平運(yùn)輸成為一個(gè)重要課題。

為滿(mǎn)足盾構(gòu)施工需要φ4350mm泥水盾構(gòu)機(jī)大多采用與φ6260mm盾構(gòu)機(jī)尺寸型號(hào)相同的設(shè)備，但是受隧道空間限制，盾構(gòu)機(jī)只能采用單邊臺(tái)車(chē)形式，因單邊負(fù)重易引發(fā)臺(tái)車(chē)脫軌故障，所以我們采用異邊加設(shè)平衡車(chē)架，既實(shí)現(xiàn)了小盾構(gòu)的大功效又保證了臺(tái)車(chē)平衡受力。

圖1 隧道單邊臺(tái)車(chē)布置圖單軌梁布置位置圖

2 單軌梁的設(shè)計(jì)思路

根據(jù)4350mm泥水盾構(gòu)機(jī)最大轉(zhuǎn)彎半徑來(lái)設(shè)定鉸接式單軌梁的橫向鉸接角度；根據(jù)隧道區(qū)間里程中上下坡度來(lái)選定控制單軌梁上下活動(dòng)范圍的機(jī)械千斤頂型號(hào)并設(shè)定千斤頂行程。

盾構(gòu)機(jī)主體及附屬臺(tái)車(chē)安裝就位后，在盾構(gòu)機(jī)張出臺(tái)與一號(hào)臺(tái)車(chē)間安裝單軌梁實(shí)現(xiàn)盾體與附屬臺(tái)車(chē)的連接，在一號(hào)臺(tái)車(chē)內(nèi)部將單軌梁斷開(kāi)分兩節(jié)布置。單軌梁主體結(jié)構(gòu)采用400型工字鋼加工制作，工字鋼下平面焊接安裝水平翼板滾子鏈條，單軌梁鉸接處一端加工為凹型弧面，另一端加工為凸型弧面與之形成有縫鏈接，從而實(shí)現(xiàn)單軌梁在轉(zhuǎn)彎掘進(jìn)過(guò)程中隨著盾體轉(zhuǎn)彎有效跟從；在張出臺(tái)上單軌梁的支撐位置安裝3噸螺旋式機(jī)械千斤頂實(shí)現(xiàn)盾體上下坡掘進(jìn)時(shí)調(diào)整單軌梁兩端高差保證管片平衡運(yùn)輸；在單軌梁與臺(tái)車(chē)及張出臺(tái)連接銷(xiāo)軸上安裝軸套限制單軌梁水平擺動(dòng)范圍，使得單軌梁的有效擺動(dòng)范圍在鉸接處的設(shè)計(jì)擺動(dòng)幅度內(nèi)；最后在單軌梁下部安裝行走式電動(dòng)葫蘆實(shí)現(xiàn)管片在盾構(gòu)機(jī)內(nèi)的垂直和水平運(yùn)輸。

3 單軌梁使用需要解決的相關(guān)問(wèn)題

3.1 需要解決盾構(gòu)機(jī)附屬臺(tái)車(chē)與盾構(gòu)機(jī)主體間的連接及同步轉(zhuǎn)動(dòng)問(wèn)題

盾構(gòu)機(jī)主體及附屬臺(tái)車(chē)安裝就位后，在盾構(gòu)機(jī)張出臺(tái)與一號(hào)臺(tái)車(chē)間安裝單軌梁實(shí)現(xiàn)盾體與附屬臺(tái)車(chē)的連接，在一號(hào)臺(tái)車(chē)內(nèi)部將單軌梁斷開(kāi)分兩節(jié)布置，每節(jié)均在一號(hào)臺(tái)車(chē)頂部支撐梁固定，實(shí)現(xiàn)單軌梁在盾構(gòu)機(jī)曲線(xiàn)掘進(jìn)時(shí)能夠與盾體同步轉(zhuǎn)動(dòng)。在單軌梁與張出臺(tái)連接處焊接支撐座，并用銷(xiāo)軸連接，銷(xiāo)軸上安裝軸套保證單軌梁在盾構(gòu)機(jī)曲線(xiàn)掘進(jìn)時(shí)跟隨盾體在有效范圍內(nèi)擺動(dòng)；在張出臺(tái)與一號(hào)臺(tái)車(chē)連接處焊接支撐座并用銷(xiāo)軸連接，安裝對(duì)應(yīng)型號(hào)的軸套保證單軌梁在盾構(gòu)機(jī)曲線(xiàn)掘進(jìn)時(shí)跟隨盾體在有效范圍內(nèi)擺動(dòng)在單軌梁分節(jié)處一端加工凸型弧面另一端加工凹型弧面，并在單軌梁斷面安裝轉(zhuǎn)動(dòng)銷(xiāo)，保證單軌梁轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)斷面處的受力強(qiáng)度。

3.2 需要解決鉸接式單軌梁水平位移問(wèn)題

根據(jù)盾構(gòu)機(jī)最大轉(zhuǎn)彎半徑分別核算出盾構(gòu)曲線(xiàn)掘進(jìn)時(shí)單軌梁與張出臺(tái)連接處及單軌梁在一號(hào)臺(tái)車(chē)斷開(kāi)出的最大水平位移，依據(jù)最大位移設(shè)計(jì)單軌梁凹凸弧面的弧度和半徑；分別在單軌梁與張出臺(tái)和一號(hào)臺(tái)車(chē)的固定處安裝軸套，軸套間隙尺寸即為單軌梁在該位置的最大位移。

3.3 需要解決鉸接式單軌梁垂直位移問(wèn)題

在張出臺(tái)上單軌梁的支撐位置安裝支撐座，支撐座上加工環(huán)形槽，保證單軌梁連接銷(xiāo)可在環(huán)形槽內(nèi)上下移動(dòng)；在支撐座上安裝千斤頂行程保護(hù)器，安裝3噸螺旋式機(jī)械千斤頂實(shí)現(xiàn)盾體上下坡掘進(jìn)時(shí)調(diào)整單軌梁兩端高差保證管片平衡運(yùn)輸。

3.4 需要解決管片運(yùn)輸通過(guò)鉸接處的問(wèn)題

在工字鋼下部面板上焊接安裝水平翼板滾子鏈條，安裝行走式電動(dòng)葫蘆實(shí)現(xiàn)管片在軌道梁內(nèi)水平運(yùn)輸；在單軌梁分節(jié)處，加工凹凸弧面，并留2cm間隙實(shí)現(xiàn)單軌梁的有縫鏈接，電動(dòng)葫蘆的行走小車(chē)滾輪尺寸為Φ100，可保證小車(chē)行走至鉸接處可平穩(wěn)過(guò)渡，從而保證盾構(gòu)機(jī)在曲線(xiàn)掘進(jìn)過(guò)程中管片在機(jī)內(nèi)的平穩(wěn)運(yùn)輸。

5 單軌梁的應(yīng)用

鉸接式單軌梁在廣州市220kV奧林變電站電力隧道工程中成功應(yīng)用，能夠有效保證盾構(gòu)機(jī)在小半徑轉(zhuǎn)彎掘進(jìn)過(guò)程中管片在盾構(gòu)機(jī)內(nèi)運(yùn)輸?shù)陌踩?；能夠?qū)崿F(xiàn)盾構(gòu)機(jī)在上下坡掘進(jìn)過(guò)程中管片在機(jī)內(nèi)運(yùn)輸?shù)钠椒€(wěn)性；同時(shí)鉸接式單軌梁靈便的設(shè)計(jì)、高效的功能、廉價(jià)的成本既滿(mǎn)足了施工需要又極大地縮短了工期，節(jié)約了成本，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)用效果良好。

結(jié)語(yǔ)

（1）鉸接式單軌梁設(shè)計(jì)靈便、高效，成本低廉，解決了小直徑盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)管片在機(jī)內(nèi)的水平運(yùn)輸難題，極大的節(jié)約了成本，縮短了工期。

（2）鉸接式單軌梁水平位移設(shè)計(jì)打破了傳統(tǒng)單軌梁的設(shè)計(jì)瓶頸，為今后盾構(gòu)施工及盾構(gòu)研發(fā)提供了更廣闊的思路。

（3）鉸接式單軌梁垂直位移設(shè)計(jì)用螺旋式機(jī)械千斤頂解決了盾構(gòu)在過(guò)程中單軌梁的平衡難題。

（4）鉸接式單軌梁在小直徑盾構(gòu)隧道施工中的成功應(yīng)用，為今后小直徑盾構(gòu)施工中的管片水平運(yùn)輸提供了借鑒參考，在廣東乃至國(guó)內(nèi)城市軌道交通工程及市政隧道工程中將會(huì)有較大的應(yīng)用前景。

[1]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[2]盾構(gòu)法隧道施工與驗(yàn)收規(guī)范[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.