复杂地质情况下隧道内顶管机改造及安装

复杂地质情况下隧道内顶管机改造及安装

陈江

广东省基础工程集团有限公司广东广州510620

摘要：某隧道工程因地质原因需采用敞开式顶管结合密闭式泥水平衡式顶管施工，在隧道中间处需将敞开式顶管机改为密闭式顶管机。由于受空间限制，需采取特殊方法进行敞开式顶管机拆解、顶管机改造及洞内进行密闭式顶管机安装，以达到充分发挥各自优势，解决工程施工难题。

关键词：隧道工程；顶管机改造；洞内安装

1、前言

在现代社会，基本上每一个项目的施工都离不开机械设备，但是任何一个项目都有它自身的特点，那么，如何根据项目的特点来改造使用我们现有的设备，使设备的实用性得到最大的发挥就成了一个问题了。由于复杂的地质情况，某工程不得不在隧道内对原有的敞开式顶管机进行改造。基于此，本文以该工程需用顶管机特点，结合现场环境与现有的DN3200顶管机，对该敞开式顶管机的拆卸以及改造成泥水式顶管机的洞内安装等进行了分析与深入的研究。

2、工程概况

某工程是110KV架空线改造入地电缆隧道工程，周边影响范围内均有重要建筑物，顶管路线位于某市城市道路。隧道沿线上方存在较多给水、排水、电力、煤气等管线。该隧道顶管穿越工程地质情况为全风化花岗岩和残砾质粘性土中，少量位于强风化花岗岩、中风化花岗岩、微风化花岗岩中，地下水比较丰富。该工程原本采用暗挖与人工顶管相结合的方法，但是在该隧道130m处遇到了巨石，需舍弃原本的施工方法，经勘察设计等单位研究决定，该隧道采用顶管施工的方法，已经暗挖的部分采用敞开式顶管机空推的方法，推进到130米处将原敞开式顶管机改造成泥水平衡式顶管机。并用该泥水平衡式顶管机对剩余隧道进行施工。

该隧道130米处原敞开式顶管施工的现状（如图1所示）。

图2顶管机改造及安装流程图

4.1拆解现有敞开式DN3200顶管机

原顶管工具头主要拆解拆刀盘、动力设备、电气设备、纠偏设备及泥水循环设备五大部分。①刀盘包含刀尖、刀盘体、斜椎体、中隔板；②动力设备包含齿轮箱、行星减速机、电机；③电气设备包含机内配电箱、PC、电缆、各种传感器；④纠偏设备包含纠偏泵站，纠偏千斤顶，油管；⑤泥水循环设备包含泥水旁通，进浆管，排浆管。

4.2刀盘切割分解、改造

（1）刀盘体割除刀盘副刀杆面，分解成三部分并运输至洞口，具体切割如下图3所示。

图4刀盘刀具布置图

4.3顶管机部件运输

（1）场外运输：顶管机五大部件在公司生产车间装车，用平板车运到施工现场。

（2）场内运输：利用施工现场现有的30t龙门吊，卸放在施工现场，各部件码放整齐。

（3）隧道内运输：隧道内因空间狭小，只能利用施工现场隧道内的轨道及平板小车，把顶管机的各部件运输至130米处。管内搬运难点是刀盘和齿轮箱的搬运，其他部件较为容易。考虑到刀盘的重量巨大，需将刀盘两边割除，运至前面洞室内进行拼装，刀盘体重量约8吨。

4.4顶管部件洞内安装

4.4.1洞内起吊装置安装

（1）隧道内起吊装置的安装：在扩大处理好的隧道内，安装简易起吊平台及装置，如图5所示：

图5隧道内起吊装置图6顶管机内壳内起吊装置

（2）顶管机内壳内起吊装置的安装：在顶管机内壳上焊接起吊点，利用手拉葫芦做起吊装置，如图6所示。

4.4.2刀盘安装

（1）刀盘洞内吊装及转向：利用安装好隧道内起吊装置进行刀盘吊装及转向。

（2）刀盘体洞内翻转：刀盘体洞内翻转，临时吊放。

（3）刀盘洞内拼装：分解成三部分的刀盘体在洞门拼装，然后扩径到4180mm，焊接成形。

4.4.3顶管机内壳安装及焊接

（1）椎体加长及中隔板焊接：前壳体前方锥体段加长475mm（外壳30mm、斜锥25mm），增加前段密封中隔板（40mm厚钢板），中隔板上方开600mm*500mm人孔。

（2）椎体泥水仓焊接及冲洗管路安装：在前段斜锥体内安装冲洗管路，锥体破碎泥水仓洞内焊接。

（3）齿轮箱座加工及焊接：把加工好的齿轮箱装座在洞内焊接拼装。

4.4.4顶管机附属设备安装

顶管机附属设备安装：动力设备（齿轮箱、行星减速机、电机）；电气设备（机内配电箱、PC、电缆、各种传感器）；纠偏设备（纠偏泵站，纠偏千斤顶，油管）；泥水循环设备（泥水旁通，进浆管，排浆管）安装

4.5顶管机试运转：

顶管机在洞门完成组装，并运转调试。

5、结论

顶管辅助设备的安装与运行关系到整个顶管工程的顺利实施，与普通地面安装不同，洞内安装因受到空间限制，无法采取正常安装方法，必须考虑到安装空间导致的安装顺序，结合洞内实际情况，特殊水平运输、垂直运输及狭小空间下顶管部件拼装。本文根据工程实际情况综合的阐述了在特殊情况下顶管机改造及部分辅助系统的安装，为其他工程施工设备的改造，特别是狭小空间内的吊装等提供了宝贵的经验。