淺談新疆某超特長隧洞TBM洞內(nèi)拆卸方案

【摘要】：本文通過簡要介紹TBM在洞內(nèi)的拆卸方案、提出了一般的拆卸順序、拆卸時間及相應拆卸要求等，對保證隧洞順利施工具有重要的意義。

【關(guān)鍵詞】：超特長隧洞；TBM；洞內(nèi)拆卸

1、工程概述

新疆某超特長隧洞全長283.4km，平均埋深428m、最大埋深774m，設(shè)計過流量為40m3/s，為無壓洞，隧洞縱坡采用1/2583。隧洞開挖以TBM施工為主，鉆爆為輔的施工方式，TBM開挖斷面采用圓形斷面，開挖洞徑為7m。隧洞采用11臺TBM施工，每臺TBM施工長度為20～25km，在施工完成后，TBM主要重大部件全部在洞內(nèi)拆卸，并運輸至地面。

2 、TBM基本結(jié)構(gòu)

TBM是一種以機械直接破巖來掘進隧洞的大型聯(lián)合施工設(shè)備，在長隧道施工中經(jīng)常采用。在適宜的地質(zhì)條件下，具有掘進效率高、對圍巖擾動小、超挖量小、開挖面光滑、對施工人員勞動保護好等一系列優(yōu)點。解決了長隧洞中采用傳統(tǒng)鉆爆法施工受地形條件限制無法增加開挖工作面，受工作面限制工期得不到保障，出渣、通風排煙困難等問題。

TBM分為主機和后配套兩部分。主機是TBM的核心，其主要功能是破巖、集渣轉(zhuǎn)載、換步推進。包括刀盤、主軸承驅(qū)動組件及機頭架、主梁、撐靴、推進油缸、后下支承、主驅(qū)動、密封及潤滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、司機室、變壓器等。后配套是TBM的主要組成部分，配合主機聯(lián)合作業(yè)，同步協(xié)調(diào)，快速實現(xiàn)隧洞連續(xù)掘進。是由10-15節(jié)軌道拖車組成的工作臺車，每節(jié)拖車長10m左右，分別裝置掘進機及其輔助設(shè)備用的變壓器及電纜、開關(guān)柜，TBM上的輸送石渣皮帶機，液壓和電動裝置，風、水、電延伸系統(tǒng)，除塵裝置，噴混凝土供料站，工作室、休息室、衛(wèi)生間等。

3、 TBM拆卸方案

本工程采用11臺TBM施工，數(shù)量較多，在每臺TBM拆卸過程中對洞室進行擴挖，則投資會大大增加。國內(nèi)及國際上現(xiàn)在通用的拆卸方式為在TBM掘進至終點段后，TBM整體向后步進，在機頭前方部位進行擴挖，裝置吊裝設(shè)備，然后對TBM設(shè)備進行拆卸。眾所周知，由于TBM結(jié)構(gòu)復雜、系統(tǒng)龐大，結(jié)構(gòu)件形狀各異，超寬、超重件較多，故在沒有拆卸洞的情況下能對TBM快速、安全、有序地拆解，是一項復雜的系統(tǒng)工作，同時也意味著一個環(huán)節(jié)出錯，就有可能導致拆機失敗，延誤工期，本工程擬采用無拆卸洞，主機后退的方式來拆解TBM。

3.1拆卸流程

TBM掘進到達標段分界點后，為使主洞開挖洞徑小，開挖量小，節(jié)省投資，本工程計劃采用主機回退的方式拆卸刀盤等設(shè)備。TBM拆解一般分為兩個階段進行，第一階段，通過TBM整體向后步進，逐步拆除并固定主機前部結(jié)構(gòu)件，如刀盤及護盾系統(tǒng)，第二階段，使用機車將后配套臺車拉至組裝洞進行拆解，同時，機車拖載特制運輸板車配合導鏈并運輸主機后支腿、鞍架、主梁導向架、機頭架等主機部件、完成TBM無擴挖拆卸。具體做法如下：

第一步，首先移除護盾行程限位條，主機從前面開始后退，頂護盾和側(cè)護盾收回，安裝擴挖道具進行極限擴挖。

第二步，TBM安裝擴挖刀具到預定位置后，后退一個循環(huán)，約1.8m，拆除刀盤邊塊和中心塊螺栓，放下邊塊，撐靴逆向換步繼續(xù)將主機逆向推進一個循環(huán)，拆除的邊塊置于隧道底部，放置前方。

第三步，刀盤旋轉(zhuǎn)180度，重復第一塊邊塊拆卸過程，將刀盤邊塊放置在洞底，后退刀盤約8m。

第四步，刀盤旋轉(zhuǎn)90度，拆除刀盤和主驅(qū)動螺栓，將刀盤立放于隧道底部，在隧道頂部打錨桿、錨索，通過吊具將刀盤剩余部分放置于隧道內(nèi)。

第五步，將TBM后退兩個循環(huán)，在拱頂打錨桿安裝吊點，吊具，將頂護盾固定，拆除頂護盾和主機機械連接，詳見圖1。

第六步，頂護盾拆除后，主機后退兩個循環(huán)，主梁尾部安裝支撐，拆除后支腿，放倒，用軌道運輸車將后支腿運出。

第七步，拆除并運輸鞍架及推進油缸。

第八步，通過洞壁上吊點，導鏈拆除主梁，放置在運輸板車上，運輸出洞。

第九步，在主驅(qū)動后方安裝翻轉(zhuǎn)架，將主驅(qū)動拉到翻轉(zhuǎn)架位置，連接翻轉(zhuǎn)法蘭，詳見圖2。

第十步，翻轉(zhuǎn)放平主驅(qū)動，將主驅(qū)動放置在平板車上。其他部件通過洞壁的錨點，吊點，通過相應吊具將其放置在平板車上，運出洞外，詳見圖1-10。

圖3、 TBM拆卸圖3

3.2拆卸工期進度

TBM拆卸，可以多個工作面同時進行，在關(guān)鍵線路上壓縮直線工期，合理排布支線工期，使拆卸時間最短。

3.3拆卸注意事項

在拆卸過程中應從實際出發(fā)，可不拆的盡量不拆。液壓系統(tǒng)拆卸時，應特別小心、謹慎，注意元件外表及環(huán)境的清潔，各類液壓管和控制元件接頭必須用堵塞堵上，防止對油管的污染，活塞桿密封包裹。拆開后的零件均應及時清洗、分類、統(tǒng)計、核對以便查找，防止損壞、丟失或弄錯。存放時按照總成、部件、零件分開，電氣、液壓、機械分開，大件、小件分開和粗糙、精密分開的原則存放。對產(chǎn)生變形的構(gòu)件和零件應予校正或更換。

5 、結(jié)束語

在超特長隧道中，地下洞室埋深較大，又由于TBM結(jié)構(gòu)復雜，技術(shù)含量高、價格昂貴，只有在拆卸前充分準備，制定詳細的拆卸設(shè)計和拆卸方案、合理安排拆卸工期，保證設(shè)備拆卸有序、避免設(shè)備構(gòu)件的拆卸損傷，保證拆卸工作的順利進行，從而增加TBM重復使用的時間和壽命，保持TBM的使用效能和使用狀態(tài)。

參考文獻：

[1]SL303-2004.《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》

[2]JTG D20—2006.《公路路線設(shè)計規(guī)范》

[3]JTG D70-2004.《公路隧道設(shè)計規(guī)范》

作者簡介：郭建飛（1983-），男，工程師，新疆烏魯木齊人，現(xiàn)主要從事水利水電工程施工組織設(shè)計工作。