超長隧洞TBM掘進的風險與控制

吳根生 王玉芳 王群

（中國水利水電第六工程局有限公司，遼寧沈陽 110179）

超長隧洞TBM掘進的風險與控制

吳根生 王玉芳 王群

（中國水利水電第六工程局有限公司，遼寧沈陽 110179）

深埋超長隧洞工程與其他工程項目相比，由于具有隱蔽性、復雜性和不確定性等突出特點，工程多采用TBM施工技術進行掘進施工。每個隧道工程都有本身的特征，文章結合遼寧大伙房水庫輸水工程和遼寧省東水西調(diào)工程TBM在實施過程中遇到的主要風險進行分析，提出長隧洞TBM施工風險控制對策與建議，為我國深埋超長隧洞TBM施工提供可借鑒的寶貴建議。

超長隧洞 TBM 掘進 風險與控制 施工

1 引言

自上世紀90年代初TBM施工技術引入我國甘肅引大入秦工程，特別是遼寧大伙房水庫輸水工程成功應用后，TBM在我國的鐵路、水利行業(yè)應用越來越普遍。由于有些工程所處位置的地理、地貌、環(huán)境保護等的特殊性，隧洞獨頭掘進的長度達到25km。

2 TBM掘進技術特點

深埋超長隧洞工程與其他工程項目相比，由于具有隱蔽性、復雜性和不確定性等突出特點，僅僅從有資質(zhì)和業(yè)績的TBM制造商那里訂購一臺特別選型的TBM還遠遠不夠，發(fā)揮TBM掘進技術特點還需要施工單位的努力，每個隧道工程都有本身的特性，而且每個施工單位都有自己的傳統(tǒng)和觀點。因此，在工程建設中，TBM設備、施工隊伍和施工人員操作技術水平等對工程的建設有直接影響。

3 TBM掘進的影響因素

由于TBM施工技術方案與工藝流程復雜，且不同TBM選型其工法又有不同的適用條件，貿(mào)然采取某種方案、技術和設備勢必會產(chǎn)生風險。同時，整個工程的建設周期長、施工環(huán)境條件差，這些對施工單位人員都很容易產(chǎn)生不良影響，導致出現(xiàn)各種意外風險事故。如果施工控制措施不完善，可操作性差，組織機構人員不落實，施工控制信息不暢通，有效控制方法落后，管理人員素質(zhì)差，組織不力等，勢必將給工程帶來巨大風險。施工過程中必須重視地質(zhì)觀測的重要性，在詳細的預防性地質(zhì)調(diào)查與預報的基礎上，充分考慮地質(zhì)條件對TB M的影響對TB M運行起到積極意義。TB M通過合理設計和使用，可以規(guī)避不良地質(zhì)狀況所帶來的重大風險。

4 TBM掘進的風險與控制對策

（1）強化設備維修保養(yǎng)，每日至少保證強制停機保養(yǎng)4小時；加強對各部位的監(jiān)測；尤其是主軸承（減速箱、主電機）這些關乎TBM設備的重要部件，嚴密監(jiān)測潤滑系統(tǒng)流量，潤滑脂脈沖次數(shù)以及迷宮密封處油脂擠出情況，經(jīng)常性地觀測軸承齒圈的磨損情況和振動水平，利用換刀空隙，及時測量主軸承的軸向間隙，同時通過油液磨損分析和理化指標分析，了解軸承磨損動態(tài)。杜絕主軸承嚴重污染和密封過早損壞事故。主軸承使用壽命不低于20000小時，在一個大型工程同時有多臺TBM施工時，設備制造商應在國內(nèi)備用一個主軸承。掘進過程如需更換主軸承，則采用開挖旁通洞或開挖主軸承存儲間的辦法，進行更換主軸承。

（2）安排好每日正常維修保養(yǎng)的作業(yè)內(nèi)容，盡量把需停機排除的故障安排到維修保養(yǎng)或者皮帶硫化停機時間內(nèi)一并排除，分解和化解維修保養(yǎng)壓力和設備風險。壓縮換刀、調(diào)刀時間，換刀、調(diào)刀盡量安排在維修保養(yǎng)時間內(nèi)進行。在必須停機更換調(diào)整刀具時，要合理安排刀間差，爭取做到每日有計劃地小批量換刀。

（3）每7km或8km設置一個錯車道岔，保證材料供應及時，提前安排好施工支護作業(yè)的物資運輸，最大限度減少支護作業(yè)時間。安排好運輸、卸碴和巡查作業(yè)、保證隧道內(nèi)風、水、電、軌道、皮帶等各條運輸線暢通無阻，減少停機等待情況的發(fā)生。

（4）合理選擇TBM掘進參數(shù)，減少斷面內(nèi)局部坍塌，司機密切關注皮帶巖渣，盡量使開挖下來的巖塊塊度適中，及時作相應調(diào)整；在掘進過程中認真對設備參數(shù)進行監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)故障和故障部位，立即處理，恢復設備性能。

（5）選用耐磨刀具，刀圈受圍巖落石沖擊造成刀圈損毀、刀圈磨損消耗大、刀體軸承容易漏油、軸承變形；刀具維修時加強查刀密度和舊刀保養(yǎng)。盤刀刃腳形狀要適合所開挖的圍巖，盤刀淬火技術要滿足圍巖強度特性；嚴密跟蹤滾刀質(zhì)量。合理選擇掘進參數(shù)是減少刀具消耗的有效措施之一，不同的圍巖要選擇不同的推進力及推進速度，要使刀具處在最佳工作狀態(tài)，不欠載、不過載、且整盤刀具的負載均勻，使刀具整體受力合理。刀盤要有足夠的剛度，針對刀盤耐磨與開裂問題，一般采用特殊耐磨材料板（如hardX400），及時檢查刀盤耐磨條和耐磨板的磨損情況，磨損嚴重或開焊要及時進行更換和補焊。

（6）目前超前地質(zhì)預報方法很多，應結合工程施工特點，選擇適宜的綜合超前預報系統(tǒng)，采用洞內(nèi)探測與洞外地質(zhì)勘探資料相結合，物探與鉆探相結合，開展多層次、多手段的綜合地質(zhì)超前預報系統(tǒng)，相互印證，提高準確性，并貫穿整個施工過程。

（7）努力提高管理水平，整體把握施工方案、施工組織、運輸協(xié)調(diào)、后勤保障等，工程施工以土建人員為主；而設備管理維修、操作技術、狀態(tài)監(jiān)測、預報停機、油質(zhì)檢測和配件采購等應以電氣、液壓和機械人員為主，滿足施工作業(yè)班組倒班需要，圍繞共同的掘進目標，主動承擔份內(nèi)工作不推諉。TBM是集電氣、液壓、機械于一體的現(xiàn)代化設備，任何微小故障都會造成設備停機施工停產(chǎn)，采用現(xiàn)代化的管理手段把設備管理好、采用現(xiàn)代化手段跟蹤監(jiān)測，能準確地找出故障原因。對各工序施工、技術要求都要實行標準化，安全靠制度，施工按程序，維修按規(guī)程。大幅提高施工人員的管理水平和技術素質(zhì)，強化崗位責任制，改變過去隧道施工的粗放式管理。

5 結語

終上所述，由于TBM施工技術方案與工藝流程復雜，且不同工法又有不同的適用條件，貿(mào)然采取某種方案、技術和設備勢必會產(chǎn)生風險，深埋超長隧洞工程采用TBM進行掘進施工要根據(jù)實地情況采取相應的策略，防范風險，抓好控制，確保工程順利實施。

［1］趙延喜，徐衛(wèi).深埋長隧洞TBM施工的風險識別［J］.人民長江，2008（09）：54-56.

［2］魯成勃.TBM施工隧洞工程風險分析及預防［J］.河南水利與南水北調(diào)，2013（10）：59-60.