铰接式单轨梁的研究及应用

2013-08-26王辉

中国建筑金属结构 2013年6期

王辉

（广东华隧建设股份有限公司，广东广州 510500）

1 单轨梁研究背景

220kV奥林变电站电力隧道工程（南段）处于广州市内，电缆隧道的直径为4.35m，管片外径为4.1m，内径为3.6m。该工程采用4350mm泥水盾构机进行施工，在小直径盾构隧道内的管片水平运输存在一定的困难，因此，如何有效解决小直径盾构隧道内的管片水平运输成为一个重要课题。

为满足盾构施工需要φ4350mm泥水盾构机大多采用与φ6260mm盾构机尺寸型号相同的设备，但是受隧道空间限制，盾构机只能采用单边台车形式，因单边负重易引发台车脱轨故障，所以我们采用异边加设平衡车架，既实现了小盾构的大功效又保证了台车平衡受力。

图1 隧道单边台车布置图单轨梁布置位置图

2 单轨梁的设计思路

根据4350mm泥水盾构机最大转弯半径来设定铰接式单轨梁的横向铰接角度；根据隧道区间里程中上下坡度来选定控制单轨梁上下活动范围的机械千斤顶型号并设定千斤顶行程。

盾构机主体及附属台车安装就位后，在盾构机张出台与一号台车间安装单轨梁实现盾体与附属台车的连接，在一号台车内部将单轨梁断开分两节布置。单轨梁主体结构采用400型工字钢加工制作，工字钢下平面焊接安装水平翼板滚子链条，单轨梁铰接处一端加工为凹型弧面，另一端加工为凸型弧面与之形成有缝链接，从而实现单轨梁在转弯掘进过程中随着盾体转弯有效跟从；在张出台上单轨梁的支撑位置安装3吨螺旋式机械千斤顶实现盾体上下坡掘进时调整单轨梁两端高差保证管片平衡运输；在单轨梁与台车及张出台连接销轴上安装轴套限制单轨梁水平摆动范围，使得单轨梁的有效摆动范围在铰接处的设计摆动幅度内；最后在单轨梁下部安装行走式电动葫芦实现管片在盾构机内的垂直和水平运输。

3 单轨梁使用需要解决的相关问题

3.1 需要解决盾构机附属台车与盾构机主体间的连接及同步转动问题

盾构机主体及附属台车安装就位后，在盾构机张出台与一号台车间安装单轨梁实现盾体与附属台车的连接，在一号台车内部将单轨梁断开分两节布置，每节均在一号台车顶部支撑梁固定，实现单轨梁在盾构机曲线掘进时能够与盾体同步转动。在单轨梁与张出台连接处焊接支撑座，并用销轴连接，销轴上安装轴套保证单轨梁在盾构机曲线掘进时跟随盾体在有效范围内摆动；在张出台与一号台车连接处焊接支撑座并用销轴连接，安装对应型号的轴套保证单轨梁在盾构机曲线掘进时跟随盾体在有效范围内摆动在单轨梁分节处一端加工凸型弧面另一端加工凹型弧面，并在单轨梁断面安装转动销，保证单轨梁转动时断面处的受力强度。

3.2 需要解决铰接式单轨梁水平位移问题

根据盾构机最大转弯半径分别核算出盾构曲线掘进时单轨梁与张出台连接处及单轨梁在一号台车断开出的最大水平位移，依据最大位移设计单轨梁凹凸弧面的弧度和半径；分别在单轨梁与张出台和一号台车的固定处安装轴套，轴套间隙尺寸即为单轨梁在该位置的最大位移。

3.3 需要解决铰接式单轨梁垂直位移问题

在张出台上单轨梁的支撑位置安装支撑座，支撑座上加工环形槽，保证单轨梁连接销可在环形槽内上下移动；在支撑座上安装千斤顶行程保护器，安装3吨螺旋式机械千斤顶实现盾体上下坡掘进时调整单轨梁两端高差保证管片平衡运输。

3.4 需要解决管片运输通过铰接处的问题

在工字钢下部面板上焊接安装水平翼板滚子链条，安装行走式电动葫芦实现管片在轨道梁内水平运输；在单轨梁分节处，加工凹凸弧面，并留2cm间隙实现单轨梁的有缝链接，电动葫芦的行走小车滚轮尺寸为Φ100，可保证小车行走至铰接处可平稳过渡，从而保证盾构机在曲线掘进过程中管片在机内的平稳运输。

5 单轨梁的应用

铰接式单轨梁在广州市220kV奥林变电站电力隧道工程中成功应用，能够有效保证盾构机在小半径转弯掘进过程中管片在盾构机内运输的安全性；能够实现盾构机在上下坡掘进过程中管片在机内运输的平稳性；同时铰接式单轨梁灵便的设计、高效的功能、廉价的成本既满足了施工需要又极大地缩短了工期，节约了成本，取得了较好的经济效益，应用效果良好。