淺談厄瓜多爾辛克雷水電站隧道掘進(jìn)機(jī)施工

摘要：隧道掘進(jìn)機(jī)簡稱TBM，與傳統(tǒng)鉆爆施工相比具有高效、安全、對(duì)環(huán)境破壞小等優(yōu)點(diǎn)，辛克雷項(xiàng)目采用的是德國海瑞克公司生產(chǎn)的雙護(hù)盾硬巖掘進(jìn)機(jī)，它可以邊掘進(jìn)邊安裝管片，TBM隧道施工對(duì)設(shè)備管理、運(yùn)輸管理、備件管理、作業(yè)人員管理等要求很高，尤其是備件的管理更為重要。

關(guān)鍵詞：隧道施工；隧道掘進(jìn)機(jī)；水電站隧道

中圖分類號(hào)：U45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）26-0114-02

1 工程概況

辛克雷水電站引水隧洞總長27km，其中15km屬于中國水利水電第十工程局的標(biāo)段。這一標(biāo)段的地質(zhì)狀況復(fù)雜，地層含水量大，還要穿越一座火山，設(shè)備面臨高溫、巖溶等不利地質(zhì)因素?？紤]地質(zhì)含水量大，十局將原施工方案改為自下游向上游掘進(jìn)，利用隧洞的自然坡度排水，以避免在施工過程中因排水量大，而增大排水設(shè)備的投入。所使用的TBM直徑為9130mm，共9節(jié)臺(tái)車，采用真空吸盤式管片拼裝機(jī)，隧道內(nèi)運(yùn)輸采用2組柴油機(jī)車不間斷運(yùn)送物料，每環(huán)管片共有7塊。由于隧洞直徑大和距離長，所以TBM施工過程中需要大量的管片，因此需要在施工現(xiàn)場自建一個(gè)大型的管片預(yù)制廠，進(jìn)行管片生產(chǎn)?，F(xiàn)場建有一個(gè)管片預(yù)制場、一個(gè)TBM廣場、一個(gè)渣土場、一個(gè)大型料場、一個(gè)大庫房及其他施工設(shè)施。

2 TBM施工管理內(nèi)容

TBM施工管理大致分為施工成本管理、施工技術(shù)與方案管理、備件管理、質(zhì)量和安全管理，合理科學(xué)地管理可以提高工程的質(zhì)量和進(jìn)度。

2.1 施工成本管理

施工成本管理包含設(shè)備選型管理、場地規(guī)劃管理、人員分配管理、備件儲(chǔ)備管理。

2.1.1 設(shè)備選型。TBM具有專一性，也就是說每一個(gè)TBM的設(shè)計(jì)和配置都是結(jié)合施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件及施工方的技術(shù)要求，進(jìn)行專門的定制。在與生產(chǎn)方（德國海瑞克公司）進(jìn)行設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)溝通時(shí)，我方技術(shù)管理人員根據(jù)我方工作需要向海瑞克提出許多合理的設(shè)計(jì)變更，比如減少某些不必要的設(shè)備或者將一些非關(guān)鍵部位國產(chǎn)化，以此在保證設(shè)備使用功能不受影響的條件下，降低項(xiàng)目的支出成本。另外采用一些國產(chǎn)的產(chǎn)品，也可以在后期的維護(hù)保養(yǎng)過程中節(jié)省備件的采購成本和采購時(shí)間。

2.1.2 場地規(guī)劃。TBM施工要求物料的供給及時(shí)，砂漿和管片的運(yùn)輸需要很多的人力物力，既要考慮管片生產(chǎn)的材料運(yùn)輸成本，也要考慮管片運(yùn)往隧洞的運(yùn)輸成本，由于是野外作業(yè)，路況影響運(yùn)輸?shù)闹匾蛩?。門式起重機(jī)的布置，要盡可能高效地實(shí)現(xiàn)管片、支撐管片及軌道的吊裝。合理的場地規(guī)劃不僅使工作效率有效的提高，同時(shí)也降低了運(yùn)輸成本，更是確保了作業(yè)人員的安全，減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.1.3 人員分配。TBM施工條件非常艱苦，如何調(diào)動(dòng)作業(yè)人員的工作積極性非常重要。現(xiàn)場采用兩個(gè)運(yùn)行班，一個(gè)維護(hù)班的工作模式，由主機(jī)操作手兼任班長。以下是運(yùn)行班人員配置表格。

2.1.4 備件儲(chǔ)備管理。TBM運(yùn)行過程中經(jīng)常會(huì)遇到某些部件的損壞，在簽訂購買整機(jī)合同時(shí)，廠家會(huì)提供少量的備件，但對(duì)于整個(gè)施工工程來說，這些量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。這就需要施工方做好備件的儲(chǔ)備計(jì)劃，備件儲(chǔ)備多可以保證設(shè)備的工作狀態(tài)，但也增加了項(xiàng)目的周轉(zhuǎn)成本，儲(chǔ)備少，一旦停機(jī)更會(huì)對(duì)整個(gè)工程的工期進(jìn)度造成極大的影響。另外由于備件的種類很多所以需要專業(yè)人員的管理，確保及時(shí)地將備件的消耗情況反映給項(xiàng)目部，以便管理者能及時(shí)準(zhǔn)確地做出備件采購計(jì)劃。由于國內(nèi)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，很多備件已經(jīng)可以在國內(nèi)采購，并且質(zhì)量很好，應(yīng)盡量國內(nèi)采購。如果是進(jìn)口件直接尋找生產(chǎn)廠家采購，這樣可以節(jié)省很多成本。

2.2 施工技術(shù)與方案管理

施工技術(shù)與方案管理是決定工程成敗的關(guān)鍵，TBM施工往往會(huì)遇到很多棘手的問題，比如地質(zhì)問題，當(dāng)遇到破碎巖層時(shí)，是選擇快速推進(jìn)還是選擇超前注漿、改良地質(zhì)狀況后再進(jìn)行掘進(jìn)是非常關(guān)鍵的，錯(cuò)誤的決定不僅會(huì)延誤工期還可能使TBM卡機(jī)，造成嚴(yán)重的后果。在出現(xiàn)技術(shù)問題時(shí)，需制定相應(yīng)的詳細(xì)施工方案。同時(shí)在整個(gè)設(shè)備運(yùn)行期間要制定嚴(yán)格的施工措施，確保人員及設(shè)備的安全。隧道工程建設(shè)中，施工操作技術(shù)水平對(duì)工程的施工風(fēng)險(xiǎn)有直接的影響。由于操作工藝流程復(fù)雜，且不同的施工方法又有不同的適用條件，貿(mào)然采取某種方案勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)。施工過程中可能出現(xiàn)地質(zhì)的不確定性、工作面塌方、密封破損、巖爆、瓦斯爆炸、有毒氣體釋放、巖溶、突涌水、洞外危崖落石、危石、洞口滑坡、施工用電事故、通訊不暢以及安全措施不力等隱患。雖然影響隧洞施工的因素很多，但客觀的因素是隧道所處的地質(zhì)條件和自然環(huán)境，而主觀的因素就是人們對(duì)地質(zhì)的認(rèn)識(shí)和改造的能力，根據(jù)施工的具體條件實(shí)施動(dòng)態(tài)的管理，是進(jìn)行工程風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避的重要手段。對(duì)隧道工程的施工管理應(yīng)該從以下兩個(gè)方面

著手。

2.2.1 加強(qiáng)地質(zhì)超前預(yù)報(bào)。TBM配有超前鉆機(jī)，當(dāng)處于不良地質(zhì)時(shí)就要對(duì)前方地質(zhì)進(jìn)行取樣探測(cè)，以做出可行的方案，盡可能地規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。

2.2.2 培養(yǎng)一支高素質(zhì)的人才隊(duì)伍。隨著工程的進(jìn)展，施工人員逐漸積累了豐富的施工經(jīng)驗(yàn)。在現(xiàn)場的工程技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)地質(zhì)條件與設(shè)計(jì)有差異時(shí)，應(yīng)及時(shí)與勘測(cè)和設(shè)計(jì)單位溝通，通過勘測(cè)和設(shè)計(jì)單位信息反饋，及時(shí)修正施工方案，合理地控制施工全過程。

2.3 備件管理

TBM的備件管理在整個(gè)施工過程中是非常重要的，也是成本支出非常多的一項(xiàng)。出于對(duì)行業(yè)的保密性，廠家是不會(huì)向施工方提供生產(chǎn)圖紙，哪怕是最無關(guān)緊要的部件，因此備件的管理在工廠監(jiān)造時(shí)就已經(jīng)開始。

2.3.1 在TBM上有許多部件是施工方可以自己生產(chǎn)的，例如：油缸前方的尼龍板、管片拼裝機(jī)定位銷、各種液壓管、甚至是喂片機(jī)等。就需要在進(jìn)廠監(jiān)造時(shí)由施工方技術(shù)人員，通過實(shí)際測(cè)量記錄下備件的詳細(xì)技術(shù)參數(shù)，為以后現(xiàn)場制造和采購備件提供技術(shù)支撐，這樣能節(jié)省項(xiàng)目的支出成本和提高施工進(jìn)度。

2.3.2 在TBM上有許多的部件是可以要求設(shè)備供應(yīng)商采用國產(chǎn)品牌，比如注漿泵、水泵、濾芯、濾器、滾刀及一些小油缸等。采用國產(chǎn)品牌不僅在使用功能上不會(huì)影響設(shè)備性能，而且還會(huì)降低設(shè)備采購成本，最為關(guān)鍵的是在以后的備件使用過程中，采用國產(chǎn)品牌可以縮短采購周期，采用TBM設(shè)備制造廠家的備件采購周期約3個(gè)月，而采用國產(chǎn)品牌采購僅需7天就可以到達(dá)施工現(xiàn)場。施工現(xiàn)場只需儲(chǔ)備部分在國內(nèi)沒法采購或技術(shù)要求達(dá)不到TBM產(chǎn)品要求的大型密封條、電磁閥、傳感器等備件。

2.3.3 對(duì)于備件的庫存管理，根據(jù)施工過程中的備件實(shí)際消耗量提前做好采購計(jì)劃?，F(xiàn)主要介紹一下備件的入庫管理。備件入庫后，庫管人員要及時(shí)地將備件信息錄入電腦。備件應(yīng)按備件說明書的要求進(jìn)行存放，特別要注意防潮、防高溫等。油品不能露天存放。備件管理的好壞將直接影響到整個(gè)工程的施工進(jìn)度。

2.4 質(zhì)量和安全管理

安全是施工的第一要求，而項(xiàng)目施工質(zhì)量是保證安全的前提。對(duì)于施工質(zhì)量管理，要制定詳細(xì)的施工方案，現(xiàn)場施工必須按已制定的施工方案進(jìn)行施工。由于隧道施工存在較多的隱蔽工程，事后發(fā)現(xiàn)問題，很難進(jìn)行整改。因此，必須在施工過程中加強(qiáng)過程控制，進(jìn)行必要的質(zhì)量檢驗(yàn)，確保上一工序合格后才能進(jìn)行下一工序的施工。為此，增加質(zhì)量檢查環(huán)節(jié)是非常必要的，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制也是實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。例如施工中如果注漿量沒達(dá)到要求，但是為了完成管理者所規(guī)定的環(huán)數(shù)而貿(mào)然掘進(jìn)，是極有可能造成很大的管片沉降，如果發(fā)生在建筑物下方時(shí)，可能會(huì)引起建筑物坍塌，同時(shí)對(duì)隧洞上方的植被造成致命的破壞（曾經(jīng)就有過一條穿山隧道打通后，山上的植被全部因?yàn)樗至魇Ф靠菸膽K象）。所以質(zhì)量控制安全管理不僅是確保工程安全、人員安全，同時(shí)也能有效避免環(huán)境遭到破壞。

3 結(jié)語

TBM是集機(jī)械、電氣、液壓和自動(dòng)控制于一體的隧道施工設(shè)備，相較于傳統(tǒng)的鉆爆法具有安全、高效等諸多優(yōu)點(diǎn)，但由于其本身造價(jià)高，所以項(xiàng)目前期投資很大。在施工使用中要結(jié)合地質(zhì)狀況，設(shè)備本身的工作狀況和運(yùn)行維護(hù)人員的技術(shù)水平，本著科學(xué)、安全的方針進(jìn)行項(xiàng)目管理。其中要按要求對(duì)TBM進(jìn)行定期的維護(hù)保養(yǎng)，事實(shí)證明精細(xì)的保養(yǎng)是TBM高效穩(wěn)定運(yùn)行的前提。

作者簡介：張忠寶（1986—），男，黑龍江人，中國水利水電第十工程局有限公司機(jī)電安裝分局助理工程師，研究方向：建設(shè)工程施工技術(shù)與管理。