TBM拆卸洞及拆機(jī)起重系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

黃金光

(1.中鐵隧道集團(tuán)有限公司， 河南 洛陽 471009； 2. 盾構(gòu)及掘進(jìn)技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 河南 鄭州 450001)

TBM拆卸洞及拆機(jī)起重系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

黃金光1, 2

(1.中鐵隧道集團(tuán)有限公司， 河南 洛陽 471009； 2. 盾構(gòu)及掘進(jìn)技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 河南 鄭州 450001)

TBM洞內(nèi)拆機(jī)一般是在隧道內(nèi)修建大斷面拆卸洞，安裝橋式起重機(jī)拆機(jī)。大斷面拆卸洞施工難度較大，施工工期長，成本投入大。為了縮短TBM拆卸洞施工及拆機(jī)時(shí)間，減小施工難度，以南疆鐵路吐庫二線中天山隧道TBM拆機(jī)為例，研究設(shè)計(jì)適應(yīng)性更好的小車式電動(dòng)葫蘆+倒鏈起重系統(tǒng)。該系統(tǒng)采取在隧道拱頂布設(shè)錨桿來固定導(dǎo)軌和獨(dú)立吊點(diǎn)。通過對(duì)拆卸洞結(jié)構(gòu)原設(shè)計(jì)方案與優(yōu)化設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比選，確定優(yōu)化斷面的結(jié)構(gòu)形式和斷面尺寸，優(yōu)化后拆卸洞斷面縮小1/3，施工難度降低，達(dá)到安全快速拆卸TBM的目的。

TBM； 洞內(nèi)拆機(jī)； 拆卸洞； 倒鏈； 小車式電動(dòng)葫蘆

0 引言

伴隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施的大量修建，隧道工程越來越多，其施工技術(shù)也不斷發(fā)展，機(jī)械化程度也越來越高。目前，TBM法在長大隧道中已得到廣泛應(yīng)用。由于TBM設(shè)備的特殊性，TBM洞內(nèi)拆機(jī)通常會(huì)施工專用的拆卸洞，在隧道內(nèi)完成解體后運(yùn)至洞外。TBM拆卸洞目前普遍采取開挖大斷面蘑菇狀洞室，利用澆筑的襯砌直邊墻作為受力載體，在兩側(cè)邊墻上部施工托梁、鋪設(shè)軌道、安裝橋式起重機(jī)作為拆卸的主要起重設(shè)備[1-5]，此種方式要求拆卸洞斷面和空間足夠大，施工難度較大，施工工期長。

在拆卸洞施工方面，文獻(xiàn)[6]對(duì)大坂隧道TBM拆卸洞設(shè)計(jì)與施工進(jìn)行了研究，文獻(xiàn)[7-8]對(duì)西秦嶺隧道TBM拆卸洞施工技術(shù)進(jìn)行了研究。上述隧道拆卸洞結(jié)構(gòu)形式均為蘑菇狀洞室，開挖斷面均超過240 m2，施工時(shí)需分多步進(jìn)行，開挖及二次襯砌施工難度高，施工工期超過4個(gè)月。在起重系統(tǒng)方面，對(duì)于地下工程設(shè)備的吊裝，文獻(xiàn)[9-11]研究了采用錨桿嵌入巖層受力并安裝起吊梁、卷揚(yáng)機(jī)、滑輪組等大型起吊設(shè)備的起重系統(tǒng)，但該系統(tǒng)通過卷揚(yáng)機(jī)、滑輪組等進(jìn)行配合，將橋機(jī)垂直吊裝到巖錨梁上，起吊后重物移動(dòng)靈活性差；因此，通過采取錨桿嵌入巖層受力，達(dá)到實(shí)現(xiàn)橋式起重機(jī)來回移動(dòng)功能的起重系統(tǒng)需進(jìn)行深入研究。在TBM拆卸部件質(zhì)量、拆機(jī)吊裝高度確定情況下，如何加快拆機(jī)總體進(jìn)度，減少拆機(jī)配套設(shè)施施工工程量，研究更適用的起重系統(tǒng)十分必要。

本文結(jié)合中天山隧道TBM拆機(jī)實(shí)例，為加快拆機(jī)進(jìn)度，減小拆卸洞施工難度，根據(jù)TBM拆卸部件質(zhì)量和吊裝高度需求，主要研究在隧道拱部安設(shè)小車式電動(dòng)葫蘆和倒鏈的起重方式來代替橋式起重機(jī)拆機(jī)的可行性。根據(jù)新的起重方式對(duì)原設(shè)計(jì)拆卸洞斷面尺寸進(jìn)行縮小和優(yōu)化，減少拆卸洞施工工程量，使TBM拆機(jī)總工期縮短，實(shí)現(xiàn)安全快速完成TBM拆機(jī)，為隧道后續(xù)工序施工贏得時(shí)間。

1 工程概況

1.1 TBM洞內(nèi)拆機(jī)概況

南疆吐庫二線中天山隧道全長22.467 km，為全線控制性工程，進(jìn)口段采用TBM施工，獨(dú)頭掘進(jìn)長度近13 km，開挖直徑8.8 m，為圓形斷面；出口段采用鉆爆法施工，開挖長度超過9 km,為馬蹄形斷面。TBM完成掘進(jìn)任務(wù)后，由于鉆爆段斷面形式不一致且離洞口距離長，無法實(shí)現(xiàn)步進(jìn)出洞拆機(jī)，必須在隧道內(nèi)施工專門的拆卸洞開展洞內(nèi)拆機(jī)。

距隧道貫通剩余約750 m時(shí)，TBM掘進(jìn)端受設(shè)備老化、地質(zhì)等因素影響，掘進(jìn)進(jìn)度不受控；同時(shí)，鉆爆法開挖端將進(jìn)入f7斷層及其影響帶(Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖長170 m)。為加快剩余段落施工進(jìn)度，盡快實(shí)現(xiàn)隧道貫通，并在貫通后盡快開展TBM拆機(jī)工作，決定將TBM拆卸洞安排在f7斷層前施工(Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖地段)。在拆卸洞開挖完成后，根據(jù)TBM掘進(jìn)進(jìn)度，鉆爆法開挖端按TBM預(yù)備洞斷面繼續(xù)接應(yīng)TBM施工，直至隧道貫通。隧道貫通后，TBM步進(jìn)至拆卸洞拆機(jī)，拆卸部件由平板汽車從出口運(yùn)至洞外存放。TBM拆卸洞位置平面如圖1所示。

圖1 TBM拆機(jī)位置平面示意圖

1.2 TBM洞內(nèi)拆機(jī)重難點(diǎn)

本項(xiàng)目TBM型號(hào)為TB880E， TBM洞內(nèi)拆機(jī)的主要工作是TBM各部件的拆卸、吊裝和運(yùn)輸。TBM拆卸時(shí)，刀盤采取分割成2塊進(jìn)行拆卸，其余大部件拆卸后進(jìn)行整體起吊裝車運(yùn)出，主要部件尺寸及質(zhì)量見表1。

表1 TBM主要部件尺寸及質(zhì)量

TBM洞內(nèi)拆機(jī)的重難點(diǎn)： 1)TBM主機(jī)大型結(jié)構(gòu)件采取整體拆卸，單件質(zhì)量約60 t，洞內(nèi)作業(yè)場地有限，需做好拆機(jī)順序和部件洞內(nèi)暫時(shí)存放的合理規(guī)劃。2)采用小車式電動(dòng)葫蘆+倒鏈起重系統(tǒng)，需操作多臺(tái)電動(dòng)葫蘆和倒鏈同步開展吊裝作業(yè)，對(duì)協(xié)調(diào)操作能力要求高；同時(shí),必須確保錨桿吊點(diǎn)和行走軌道的安裝質(zhì)量。3)TBM主機(jī)大件拆卸后，采用平板車從出口運(yùn)輸出洞，受出口段襯砌臺(tái)車凈空限制，大件運(yùn)輸前，需先完成出口段所有二次襯砌施工及臺(tái)車拆卸。

2 起重系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 TBM洞內(nèi)拆機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)理念與原設(shè)計(jì)對(duì)比分析

分別從拆機(jī)總體設(shè)想、吊裝方式及受力載體、起重設(shè)備等方面對(duì)優(yōu)化后TBM洞內(nèi)拆機(jī)設(shè)計(jì)理念與原設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)比分析，見表2。

2.2 TBM部件拆卸起重方式及設(shè)備選定

1)刀盤。分成上、下兩半部分進(jìn)行拆卸，起吊質(zhì)量65 t。起重方式為先采用倒鏈將上部刀盤向上拉起，主機(jī)后退后再落地放平，然后采用小車式電動(dòng)葫蘆將刀盤吊起向前方平移裝車運(yùn)出。下部刀盤拆卸同上部刀盤。

2)主軸承。起吊質(zhì)量86.5 t。 移動(dòng)主機(jī)就位，使主軸承上部吊點(diǎn)位于頂部2個(gè)倒鏈正下方，安裝主軸承專用吊裝工具，并與倒鏈連接；在主軸承下部焊接2個(gè)吊耳，與前上方2個(gè)倒鏈連接；拆除連接件后，利用電動(dòng)葫蘆將底護(hù)盾后移；利用正上方倒鏈下放主軸承，同時(shí)利用前上方2個(gè)倒鏈牽引，將主軸承落地放平并將主軸承前移裝車運(yùn)出。主軸承齒輪箱等附屬設(shè)備采用電動(dòng)葫蘆拆除。

表2 TBM洞內(nèi)拆機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)理念與原設(shè)計(jì)對(duì)比

3)外凱。利用凱氏原有吊點(diǎn)與電動(dòng)葫蘆連接，吊拉外凱下放地面。

4)內(nèi)凱。加工專用吊具將凱氏原有吊點(diǎn)與電動(dòng)葫蘆連接，吊拉內(nèi)凱下放地面。

起重設(shè)備選型： 根據(jù)起吊質(zhì)量，主要選用32 t、20 t小車式電動(dòng)葫蘆，50 t、30 t倒鏈。

2.3 小車式電動(dòng)葫蘆+倒鏈起重系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電動(dòng)葫蘆和倒鏈相關(guān)參數(shù)主要根據(jù)TBM拆機(jī)方式以及設(shè)備各拆卸構(gòu)件的尺寸和質(zhì)量確定。

2.3.1 小車式電動(dòng)葫蘆

在隧道拱部沿中線兩邊打錨桿、安裝2根頂部導(dǎo)軌，每根導(dǎo)軌上分別安裝2臺(tái)32 t電動(dòng)葫蘆(S1、S2、S3、S4)和2臺(tái)20 t電動(dòng)葫蘆(E1、E2、E3、E4)作為移動(dòng)式起重設(shè)備。

按照電動(dòng)葫蘆設(shè)備配套行走軌線參數(shù)，導(dǎo)軌選用I45b工字鋼，在拆卸洞內(nèi)設(shè)置長度為54 m；同時(shí)綜合考慮電動(dòng)葫蘆起吊前、后外凱等部件時(shí)重心的平衡，行走導(dǎo)軌間距設(shè)計(jì)為3.2 m，沿拱頂中線對(duì)稱設(shè)置，采用錨桿固定。

導(dǎo)軌上4臺(tái)32 t電動(dòng)葫蘆主要用于拆卸內(nèi)、外凱等部件； 4臺(tái)20 t電動(dòng)葫蘆主要用于拆卸前后小型部件。

2.3.2 倒鏈

在TBM刀盤、主軸承預(yù)定停機(jī)位置附近設(shè)置固定的獨(dú)立吊點(diǎn)。共設(shè)置承重50 t以上吊點(diǎn)6個(gè)，分別為A1、A2、B1、B2、備1、備2。吊點(diǎn)A1、A2、B1、B2安裝吊耳，并在吊點(diǎn)上安裝50 t倒鏈，吊點(diǎn)備1、備2作為A1、A2的備用吊點(diǎn)；設(shè)置承重30 t以上吊點(diǎn)各2個(gè)，分別為C1、C2，吊點(diǎn)上安裝吊耳，并安裝30 t倒鏈。

吊點(diǎn)B1、B2、C1、C2主要用于護(hù)盾、刀盤、主軸承的拆解；吊點(diǎn)A1、A2主要用于刀盤、主軸承拆解后的牽引平放。導(dǎo)軌、獨(dú)立吊點(diǎn)設(shè)置位置及布設(shè)方式見圖2和圖3。

圖2 導(dǎo)軌及獨(dú)立吊點(diǎn)布設(shè)縱剖面圖(單位： cm)

2.4 導(dǎo)軌固定安裝設(shè)計(jì)

導(dǎo)軌采取在隧道拱部中線兩側(cè)打錨桿焊接懸吊方式固定。

2.4.1 固定方式及參數(shù)設(shè)計(jì)

1)導(dǎo)軌選用I45b工字鋼，沿隧道拱部中線兩側(cè)縱向布置，長54 m，橫向共2根，導(dǎo)軌間距3.2m。導(dǎo)軌上端與錨桿和鋼板采用焊接連接，鋼板一側(cè)與錨桿焊接，另一側(cè)加設(shè)筋板。

2)考慮到每根導(dǎo)軌上布置2個(gè)32 t電動(dòng)葫蘆，2根導(dǎo)軌上的4個(gè)電動(dòng)葫蘆合計(jì)吊裝最大質(zhì)量約128 t，錨桿選用φ25螺紋鋼(HRB400級(jí))，長度3.8 m，外露0.6 m，隧道縱向間距1.0 m設(shè)置1組固定點(diǎn)，錨桿與圍巖之間采用砂漿錨固粘貼，有效錨固長度不小于3 m。

圖3 導(dǎo)軌及獨(dú)立吊點(diǎn)布設(shè)俯視圖(單位： cm)

3)為進(jìn)一步加強(qiáng)導(dǎo)軌的穩(wěn)定性，防止導(dǎo)軌脫落，每個(gè)固定點(diǎn)位置設(shè)4根錨桿鎖固。

導(dǎo)軌鎖固錨桿平面布設(shè)如圖4所示，錨桿及導(dǎo)軌斷面見圖5，錨桿與導(dǎo)軌連接剖面見圖6。

圖4 導(dǎo)軌鎖固錨桿平面布設(shè)

圖5 錨桿及導(dǎo)軌布置斷面(單位： mm)

2.4.2 安全性分析

錨桿固定導(dǎo)軌的安全性主要從錨桿自身強(qiáng)度、錨桿與巖體間的錨固力、錨桿與導(dǎo)軌焊接受力能否滿足承受的最大荷載進(jìn)行分析。

1)吊點(diǎn)受力分析。2根導(dǎo)軌上的4個(gè)電動(dòng)葫蘆合計(jì)吊裝最大質(zhì)量約128 t，則荷載設(shè)計(jì)值為1.4×1 280×1.5=2 688 kN，每個(gè)電動(dòng)葫蘆施加于導(dǎo)軌上的集中荷載設(shè)計(jì)值為2 688/4=672 kN。按最不利情況考慮，當(dāng)導(dǎo)軌上電動(dòng)葫蘆位于某個(gè)吊點(diǎn)下方時(shí)，導(dǎo)軌上吊點(diǎn)共同承擔(dān)2個(gè)分別為672 kN的集中力。吊點(diǎn)所受力由集中荷載和由集中荷載偏心引起的荷載組成，當(dāng)一個(gè)吊點(diǎn)位于導(dǎo)軌端部時(shí)，端部吊點(diǎn)受力最大。經(jīng)計(jì)算，端部吊點(diǎn)受力為377.814 kN。

圖6 錨桿與導(dǎo)軌連接剖面

2)錨桿強(qiáng)度安全性校驗(yàn)。單個(gè)錨桿吊點(diǎn)所受荷載按377.814 kN考慮，一個(gè)吊點(diǎn)由4根錨桿組成，則每根錨桿所受荷載為94.45 kN，而一根φ25錨桿的屈服強(qiáng)度為162.58 kN；因此，吊點(diǎn)處鋼筋錨桿屈服強(qiáng)度大于所受荷載。每個(gè)吊點(diǎn)采用4根φ25錨桿，滿足安全要求。

3)錨桿與巖體粘結(jié)強(qiáng)度安全性校驗(yàn)。錨桿與巖體之間灌注M25砂漿錨固，錨固長度為3 m，經(jīng)計(jì)算，錨桿與巖體間粘結(jié)強(qiáng)度為313.2 kN,大于錨桿自身強(qiáng)度，滿足安全要求。

4)錨桿與導(dǎo)軌焊接安全性校驗(yàn)。導(dǎo)軌、錨桿及加勁肋板間均采用雙面焊接，導(dǎo)軌荷載由錨桿與加勁肋板及導(dǎo)軌間焊縫傳遞于錨桿。經(jīng)計(jì)算，錨桿與導(dǎo)軌及加勁肋板間焊縫采用雙面焊，焊縫高度不小于8 mm，焊縫長度(錨桿與導(dǎo)軌及加勁肋板間焊縫長度之和)不小于125 mm，可滿足安全要求。

2.5 獨(dú)立吊點(diǎn)的安設(shè)與固定設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，每個(gè)獨(dú)立吊點(diǎn)采用錨桿固定吊耳方式施作。 獨(dú)立吊點(diǎn)的位置以導(dǎo)軌位置做參照布設(shè)，獨(dú)立吊點(diǎn)起吊質(zhì)量分為50 t和30 t。

1)50 t獨(dú)立吊點(diǎn)采用8根φ25錨桿(HRB400級(jí))固定，錨桿單根長3.6 m，錨固長度不小于3 m。

2)30 t獨(dú)立吊點(diǎn)采用6根φ22錨桿(HRB400級(jí))固定，錨桿單根長3.6 m，錨固長度不小于3 m。

3)吊耳采用40 mm厚錳鋼板加工，吊點(diǎn)安設(shè)及吊耳樣式見圖7。

(a) 50 t固定吊耳平面圖

(b) 30 t固定吊耳平面圖

(c) 錨桿固定鋼板剖面圖

(d) 固定吊耳側(cè)面圖

Fig. 7 Types of hoisting lugs and anchor bolt locking style of independent hoisting points with hoisting capacity of 50 t and 30 t (mm)

3 TBM拆卸洞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 拆卸洞結(jié)構(gòu)原設(shè)計(jì)方案

TBM完成掘進(jìn)任務(wù)后，需在洞內(nèi)進(jìn)行拆機(jī)，主機(jī)大件采取整體拆卸。由于大件質(zhì)量大，原設(shè)計(jì)選用在隧道內(nèi)安裝2×75 t橋式起重機(jī)進(jìn)行拆機(jī)。根據(jù)橋式起重機(jī)的工作空間需求，設(shè)計(jì)專用的TBM拆卸洞，拆卸洞施工完成后，安裝橋吊進(jìn)行拆機(jī)。

拆卸洞邊墻為直墻，拱部為曲墻，下部開挖寬度為13.1 m，上部最大開挖寬度為16.12 m，開挖總高度為18.81 m，開挖斷面面積為253 m2，拆卸洞設(shè)計(jì)長度為60 m。TBM拆卸洞室斷面及內(nèi)輪廓原設(shè)計(jì)方案見圖8，支護(hù)參數(shù)見表3。

圖8 TBM拆卸洞室原設(shè)計(jì)方案(單位： cm)

3.2 拆卸洞結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

根據(jù)TBM拆機(jī)吊裝和運(yùn)輸空間需求，同時(shí)綜合考慮現(xiàn)場工程施工難度、經(jīng)濟(jì)投入等因素，盡可能縮小拆卸洞開挖斷面，TBM拆機(jī)方式采取在隧道拱部二次襯砌及巖壁上布設(shè)錨桿作為受力吊點(diǎn)，布設(shè)電動(dòng)葫蘆行走導(dǎo)軌以及特殊件吊裝和輔助吊裝的固定吊點(diǎn)，對(duì)TBM主要部件進(jìn)行吊裝。

1)拆卸洞斷面底部開挖寬度(B)的確定。確定依據(jù)： 起吊最大件——刀盤最大寬度為8.52 m，拆機(jī)安全距離為1.34 m，襯砌混凝土厚度為40 cm，噴射混凝土厚度為15 cm。B=8.52+2×(1.34+0.4+0.15)=12.3 m。

2)拆卸洞斷面開挖高度(H)的確定。確定依據(jù)： 起吊最大件——刀盤高度為8.52 m，倒鏈起重設(shè)施高度為1.88 m，刀盤頂至吊點(diǎn)距離為1.0 m, 刀盤底護(hù)盾步進(jìn)機(jī)構(gòu)高度為20 cm，底板混凝土厚度為40 cm，襯砌混凝土厚度為40 cm，噴射混凝土厚度為15 cm。H=8.52+1.88+1.0+0.2+0.4+0.4+0.15=12.55 m。

表3 原設(shè)計(jì)方案拆卸洞支護(hù)參數(shù)

3)拆卸洞開挖長度(l)的確定。拆卸洞長度需滿足TBM主機(jī)的拆卸和運(yùn)輸功能。TBM主機(jī)進(jìn)入拆卸洞長度為30 m，考慮到刀盤、主軸承等大件拆卸后臨時(shí)擺放位置以及運(yùn)輸車輛進(jìn)入拆卸洞裝車需求，拆卸洞長度l=30+30=60 m。

優(yōu)化后拆卸洞室開挖斷面面積為156 m2，斷面尺寸確定為12.3 m×12.55 m(寬×高)，長度為60 m。 TBM拆卸洞室斷面及內(nèi)輪廓優(yōu)化后方案見圖9，支護(hù)參數(shù)見表4。

圖9 TBM拆卸洞優(yōu)化后方案(單位： cm)

Fig. 9 Optimized design scheme of TBM disassembling cavern (cm)

3.3 拆卸洞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案對(duì)比

分別從施工組織難度、施工工期、工程費(fèi)用等方面對(duì)拆卸洞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比分析，見表5。

經(jīng)TBM拆卸洞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案對(duì)比分析，采用優(yōu)化設(shè)計(jì)斷面，可采取常規(guī)臺(tái)階法進(jìn)行隧道開挖，襯砌可利用模板臺(tái)車施工，施工難度大大降低，施工工期短，節(jié)約了施工成本；同時(shí)，優(yōu)化后斷面可以滿足TBM拆機(jī)對(duì)凈空的需求，滿足拆機(jī)要求。

4 工程應(yīng)用

4.1 起重系統(tǒng)安裝

1)54 m長單根導(dǎo)軌采用4根12 m長和1根6 m長I45b工字鋼分別定位焊接而成。所有工字鋼定位完成后，用倒鏈調(diào)整錨桿與導(dǎo)軌的位置，將錨桿、加強(qiáng)筋板和導(dǎo)軌焊接加固。在調(diào)整錨桿和焊接加固過程中，嚴(yán)格檢測(cè)和控制導(dǎo)軌的相對(duì)位置和水平度。錨桿及導(dǎo)軌安裝見圖10。

2)各獨(dú)立吊點(diǎn)旁增設(shè)錨桿作為受力點(diǎn)，輔助固定吊耳和倒鏈的安裝；安裝時(shí)調(diào)整錨桿外露部分位置，使錨桿頭與鋼板開孔位置對(duì)齊，鋼板穿過錨桿后，將錨桿頭彎曲90°與鋼板雙面焊接牢固。安裝完成的獨(dú)立吊點(diǎn)及倒鏈見圖11。

4.2 起重系統(tǒng)優(yōu)化后拆機(jī)實(shí)施效果

隧道貫通后，TBM步進(jìn)至拆卸洞實(shí)施拆機(jī)。TBM拆機(jī)的大件主要有刀盤、主軸承、內(nèi)凱、外凱等；對(duì)拆機(jī)起重系統(tǒng)優(yōu)化后，刀盤主要采用倒鏈進(jìn)行拆卸，主軸承采用小車式電動(dòng)葫蘆配合倒鏈進(jìn)行拆卸，內(nèi)凱、外凱采用倒鏈配合小車式電動(dòng)葫蘆拆卸。 TBM主機(jī)從開始拆卸至拆卸完成，用時(shí)30 d，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。TBM各大部件現(xiàn)場拆卸見圖12—17。

TBM后配套等附屬設(shè)施拆卸與主機(jī)同步開展，從隧道進(jìn)口運(yùn)輸出洞，TBM設(shè)備全部拆卸完畢共計(jì)用時(shí)35 d。

表4 優(yōu)化后拆卸洞支護(hù)參數(shù)

表5 TBM拆卸洞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案對(duì)比

圖10 錨桿及導(dǎo)軌安裝

圖11 獨(dú)立吊點(diǎn)及手動(dòng)倒鏈安裝

Fig. 11 Installation of independent hoisting points and manual inverted chain

圖12 刀盤拆卸

圖13 刀盤上半部分拆卸

圖14 主軸承拆卸

圖15 外凱拆卸

圖16 內(nèi)凱拆卸

圖17 分離內(nèi)凱與外凱(下部)

5 結(jié)論與討論

1)工程實(shí)踐表明，在隧道拱部通過設(shè)置錨桿嵌入圍巖受力，布設(shè)倒鏈+小車式電動(dòng)葫蘆的起重系統(tǒng)，安全可靠且拆機(jī)時(shí)操作方便，滿足TBM各部件的拆卸吊裝需求。

2)對(duì)隧道等施工空間狹小的場所，采取倒鏈+小車式電動(dòng)葫蘆的起重系統(tǒng)進(jìn)行TBM拆機(jī)，降低了拆機(jī)對(duì)洞室高度的要求，拆卸洞開挖斷面較正?？s小40%左右，減少了隧道開挖量，節(jié)約了施工成本，同時(shí)大幅減小了施工難度，施工工效提高約50%，有效地加快了工程建設(shè)進(jìn)度。

本文研究的起重系統(tǒng)是根據(jù)TB880E設(shè)備各部件起吊質(zhì)量進(jìn)行的專門設(shè)計(jì)，可為類似工程提供參考和借鑒。在具體工程應(yīng)用時(shí)，需根據(jù)設(shè)備大小、各部件起吊質(zhì)量等對(duì)拆卸洞斷面進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，對(duì)受力錨桿直徑、長度，導(dǎo)軌型號(hào)等參數(shù)進(jìn)行重新確定，以保證起重系統(tǒng)的安全可靠性。

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Research on Optimization of Design of TBM Disassembling Cavern and Hoisting System

HUANG Jinguang1, 2

(1.ChinaRailwayTunnelGroupCo.,Ltd.,Luoyang471009,Henan,China; 2.StateKeyLaboratoryofShieldMachineandBoringTechnology,Zhengzhou450001,Henan,China)

The TBM disassembling cavern is usually located in tunnel with large cross-section; and it has overhead traveling crane. The construction of large cross-section TBM disassembling cavern is difficult; the construction schedule is long and the construction cost is high. In order to shorten the construction schedule of TBM disassembling cavern and reduce the TBM disassembling time, a more adaptable hoisting system of electric hoist + inverted chain is developed in the TBM disassembling of Zhongtianshan Tunnel on the second line of Turpan-Korla section of Nanjiang Railway. The anchor bolt is set on tunnel crown top so as to fasten the guide rail and independent hoisting points. The optimized type and size of cross-section structure of TBM disassembling cavern are decided by comparison between original design scheme and optimized scheme. The area of optimized cross-section of TBM disassembling cavern is reduced by 1/3; and the rapid TBM disassembling is reached.

TBM; TBM disassembling in tunnel; TBM disassembling cavern; inverted chain; trolley electric hoist

2016-06-29;

2016-09-12

黃金光(1982—)，男，湖南益陽人，2004年畢業(yè)于湖南城市學(xué)院，土木工程專業(yè)，本科，工程師，主要從事隧道及地下工程施工管理工作。E-mail： hjg319@sina.com。

10.3973/j.issn.1672-741X.2017.02.018

U 455.3

A

1672-741X(2017)02-0242-08