[发明专利]隧道掘进机中板步进加固支撑机构及其施工方法

说明书

技术领域

本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及隧道掘进机中板步进加固支撑机构及其施工方法。

背景技术

在城市轨道交通建设中，盾构机整体过站技术已经较为成熟，各种过站方法也得到了相应的应用，盾构机整体过站已经成为地铁隧道领域中一项快捷方便而且比较成熟的方法，由于其具有明显的经济优势，已显现出取代传统盾构机吊运过站的趋势。受地质条件的限制，隧道掘进机在城市轨道交通工程中的应用并不多见，只有青岛、重庆等以岩石为主的地层，才有可能使用隧道掘进机，纵观国内外，也只有美国纽约地铁隧道East Side Access（ESA）曾成功运用过隧道掘进机，因此隧道掘进机整体移动过站的工程案例也就很少遇到。

隧道掘进机的整体移动过站与盾构机存在一定的相似性，要么利用过站小车等外部条件，将主机与后配套系统分离后，在站端实现顶升、平移、下降等操作，要么依靠自身条件，沿线路中线直接掘进过站或步进过站。相比于盾构机，隧道掘进机整机设备较长，荷载较大，后配套桥架及门架拖车体积也较大，为了避免隧道掘进机主机与后配套连接处各种管路的拆卸、安装与调试带来的麻烦，也为了避免顶升并平移重达600吨左右的隧道掘进机主机带来的风险，对于主体结构已经施作完成的车站，沿线路中线步进过站的方法应是首选。

一般而言，不管是盾构机还是隧道掘进机，不管是依靠外部条件还是自身条件，整体移动过站都是在施作完成的车站底板之上通过的，或在车站施工前采用直接掘进过站的方式。而从施作完成的车站中板之上整体移动通过的成功案例，极为罕见。受控于整体线路及施工方法，重庆地铁6号线某车站为上下重叠单岛四线同台平行换乘车站，6号线位于车站一侧，左右线上下垂直设置，隧道掘进机到达该车站时，车站主体结构已经施作完成，上行线隧道掘进机，需从车站中板之上移动通过，致使车站中板在施工期间承受的荷载远大于运营期，为了确保工程安全，需要对此类车站进行特殊设计。

由于隧道掘进机中板步进过站工况极为特殊，在国内外工程实践中极少遇到，因此对车站相关的加固设计理念与方法尚属空白。对车站结构加固处理的工程案例并不少见，相应的加固方法也很多，但整体而言，传统的加固方法要么增大结构截面尺寸，要么采用高强度材料或相应位置增加配筋率来增大结构刚度或强度，是属于对结构本体的加固处理。而自重荷载很大的隧道掘进机要从车站中板上步进通过，仅依靠中板结构自身的承载力是无法满足步进要求的。

发明内容

本发明的目的是提供一种在中板与底板之间搭建钢支撑体系的隧道掘进机中板步进加固支撑机构及其施工方法，采取额外的补强措施，对中板的支撑力进行强化，从而实现隧道掘进机中板上的整体移动。

本发明所采用的技术方案是：

一种隧道掘进机中板步进加固支撑机构，包含有中板和底板，其特征在于：

所述的中板和底板之间设置有支撑件，包含有钢支撑、柱间支撑和柱间交叉支撑；

所述的钢支撑竖直固定在中板和底板之间；

所述的柱间支撑水平连接在纵、横向相邻的两根钢支撑之间；

所述的柱间交叉支撑两两交叉连接，各端点与钢支撑的顶部和底部、钢支撑和柱间支撑的连接处相连接。

所述的钢支撑沿隧道掘进机步进方向纵向全线设置两列，每排连线与隧道掘进机步进方向垂直；

钢支撑的顶部自上而下依次设置有抗剪键、预埋钢板和柱脚底板，其中抗剪键和预埋钢板预埋在中板中，预埋钢板和柱脚底板上设置有对应的固定孔，预埋在中板中的U形锚栓穿过固定孔并由垫板和螺母固定；

钢支撑的底部自下而上依次设置有抗剪键、预埋钢板和柱脚底板，其中抗剪键和预埋钢板预埋在底板中，预埋钢板和柱脚底板上设置有对应的固定孔，预埋在底板中的柱脚锚栓穿过固定孔并由垫板和螺母固定，柱脚锚栓的底部设置有锚板；

钢支撑在中板和底板的固定处都焊接有加劲肋，钢支撑的中部焊接有节点板。

所述的柱间支撑连接在纵、横向相邻的钢支撑的节点板上，通过螺栓固定。

所述的柱间支撑上下两侧各设置一组柱间交叉支撑，柱间交叉支撑的各个端点连接在钢支撑的加劲肋和节点板上，通过螺栓固定。

所述中板的板顶对应于两列钢支撑的位置处全线设置上翻梁，梁内设置有销孔，孔内设置预埋钢管）。

所述的上翻梁梁上全线设置弧形导台，对应于预埋钢管的位置设置步进架支撑平台，步进架支撑平台之间为弧形底面，弧形底面两侧设置预埋钢轨，弧形导台的弧形底面形状与隧道掘进机轮廓界限一致。

如所述的隧道掘进机中板步进加固支撑机构的施工方法，其特征在于：

由以下步骤实现：