雙模式盾構(gòu)TBM模式轉(zhuǎn)EPB模式施工技術(shù)

陳榮樹，雷 軍，陳 澤，黃經(jīng)金，劉候起，劉 浩

（1.中建隧道建設(shè)有限公司，重慶 401320；2.中國建筑第五工程局有限公司，湖南 長沙 410007）

目前，國內(nèi)盾構(gòu)施工中興起的雙模式盾構(gòu)主要有兩種，一是土壓（EPB）＆泥水（SPB）模式，二是敞開（TBM）＆土壓（EPB）模式。相比單一的掘進(jìn)模式，雙模式盾構(gòu)適用地層范圍更廣，能更大程度控制工程風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高效掘進(jìn)。

1 工程概況

深圳地鐵13 號(hào)線留仙洞站-白芒站區(qū)間工程施工采用4 臺(tái)雙模式（TBM/EPB）盾構(gòu)施工，分別從留仙洞站和白芒站始發(fā)，從中間風(fēng)井吊出。其中留仙洞站～中間風(fēng)井區(qū)間右線始發(fā)段地層為全斷面微風(fēng)化混合花崗巖，盾構(gòu)采用TBM 模式始發(fā)，掘進(jìn)至155 環(huán)時(shí)，前方即將進(jìn)入斷層破碎帶以及上軟下硬地層，為確保施工安全，盾構(gòu)開始由TBM 模式轉(zhuǎn)換成EPB 模式。

2 盾構(gòu)兩種模式出渣差異

盾構(gòu)TBM 模式為敞開式（圖1），EPB 模式為密閉式（圖2），兩種模式主要差別在于出渣方式不一樣。

圖1 TBM模式下盾構(gòu)主機(jī)布置

圖2 EPB模式下盾構(gòu)主機(jī)布置

盾構(gòu)TBM 模式下洞內(nèi)出渣方式為：刀盤旋轉(zhuǎn)切削土體→渣土進(jìn)入土倉→刮渣板撈渣→溜渣槽集渣→主機(jī)輸送皮帶輸送→后配套皮帶輸送→電瓶車運(yùn)輸。

盾構(gòu)EPB 模式下洞內(nèi)出渣方式為：刀盤旋轉(zhuǎn)切削土體→渣土進(jìn)入土倉→螺旋輸送機(jī)輸送→后配套皮帶輸送→電瓶車運(yùn)輸。

由上述可知，盾構(gòu)TBM 模式下具有刮渣板、溜渣槽、主機(jī)輸送皮帶等裝置，未配置螺旋輸送機(jī)裝置；盾構(gòu)EPB 模式下具有螺旋輸送機(jī)裝置，同時(shí)配套中心回轉(zhuǎn)體、被動(dòng)攪拌棒等裝置，未配置刮渣板、溜渣槽、主機(jī)輸送皮帶等裝置。

3 模式轉(zhuǎn)換施工

3.1 準(zhǔn)備工作

為方便雙模式盾構(gòu)TBM 模式轉(zhuǎn)EPB 模式施工作業(yè)，節(jié)約模式轉(zhuǎn)換時(shí)間，可提前做好以下準(zhǔn)備工作。

1）最后一環(huán)推進(jìn)完成，管片拼裝下半環(huán)，回收正上方油缸。

2）更換頂部盾尾范圍內(nèi)10 環(huán)位置螺栓，采用長螺栓作為輔助吊點(diǎn)。

3）開倉門，通風(fēng)，清理土倉。

4）清理中前盾殘留渣土。

5）中心回轉(zhuǎn)體地面分解。

6）拆除螺旋輸送機(jī)蓋板。

3.2 施工流程

根據(jù)盾構(gòu)TBM和EPB兩種模式出渣的差異，TBM 模式轉(zhuǎn)EPB 模式時(shí)，TBM 模式下的刮渣板、溜渣槽、主機(jī)輸送皮帶等裝置需拆除，EPB 模式下螺旋輸送機(jī)、中心回轉(zhuǎn)體、被動(dòng)攪拌棒等裝置需安裝，雙模式（TBM/EPB）盾構(gòu)TBM 模式轉(zhuǎn)換為EPB 模式施工流程如圖3 所示。

圖3 雙模式（TBM/EPB）盾構(gòu)TBM模式轉(zhuǎn)換為EPB模式施工流程圖

3.3 模式轉(zhuǎn)換施工

3.3.1 螺機(jī)安裝前工作

1）土倉內(nèi)作業(yè) 如圖4、圖5 所示，割除螺機(jī)筒格柵板、刮渣板、溜渣槽，并通過螺機(jī)筒運(yùn)出。拆除土倉隔板攪拌棒座子，待刮渣板拆除完成后，安裝攪拌棒。

圖4 土倉內(nèi)刮渣板、溜渣槽割除并倒運(yùn)

圖5 土倉內(nèi)被動(dòng)攪拌棒安裝

2）盾體內(nèi)作業(yè) 如圖6～圖9 所示，斷開主機(jī)與設(shè)備橋連接管線以及拖拉油缸連接銷，斷開管線并拖拉收回至設(shè)備橋左右兩側(cè)平臺(tái)。同時(shí)，拆除主機(jī)輸送皮帶，在管片頂部安裝手拉葫蘆作為輔助吊裝點(diǎn)。焊接設(shè)備橋支撐，將其固定在平板車上，斷開5#與6#臺(tái)車之間管線，用兩輛電瓶車機(jī)頭將臺(tái)車及設(shè)備橋（1 輛拉2#臺(tái)車、1輛拉6#臺(tái)車）后退15m，為皮帶架拆除外運(yùn)及螺機(jī)安裝騰出作業(yè)空間。隨后，平板車上設(shè)備橋支撐置換至臺(tái)車軌道上。后配套整體后退15m后，借助手拉葫蘆將設(shè)備橋前端皮帶架向上提升，為主機(jī)輸送皮帶架外運(yùn)及螺機(jī)運(yùn)輸騰出空間。隨后，將主機(jī)輸送皮帶架拆除并外運(yùn)。主機(jī)輸送皮帶架拆除外運(yùn)后，倒運(yùn)并安裝中心回轉(zhuǎn)接頭及其蓋板。安裝螺旋輸送機(jī)固定工裝（拉桿安裝、拼裝機(jī)處焊接門字架），為螺旋輸送機(jī)安裝做好準(zhǔn)備。

圖6 主機(jī)與后配套管線斷開

圖7 后配套后退15m及設(shè)備橋支撐置換

圖8 主機(jī)皮帶架拆除外運(yùn)

圖9 中心回轉(zhuǎn)接頭安裝及螺機(jī)固定工裝安裝

3.3.2 螺機(jī)安裝工作

如圖10所示，將螺旋輸送機(jī)下井并運(yùn)輸?shù)轿弧?/p>

圖10 螺旋輸送機(jī)下井運(yùn)輸?shù)轿?/p>

如圖11 所示，安裝螺旋輸送機(jī)移動(dòng)工裝（平板車上焊接門字架），至此，螺旋輸送機(jī)安裝準(zhǔn)備工作完畢。螺旋輸送機(jī)重達(dá)32t，安裝工作屬于高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)，安裝前須對(duì)各吊點(diǎn)、手拉葫蘆、鋼絲繩、卸扣等吊裝所需工機(jī)具進(jìn)行檢查，確保符合方案要求。

圖11 螺旋輸送機(jī)移動(dòng)工裝安裝及螺旋輸送機(jī)安裝

3.3.3 螺機(jī)安裝后工作

螺旋輸送機(jī)安裝完成后，拆除平板車上門字架以及拼裝機(jī)門字架并外運(yùn)（圖12）。

圖12 平板車上門字架及拼裝機(jī)上門字架拆除

將設(shè)備橋前端皮帶架下落，恢復(fù)原樣。臺(tái)車軌道上設(shè)備橋支撐置換至平板車軌道上，利用電瓶車將后配套前移到位，連接好主機(jī)與后配套之間拖拉油缸連接銷（圖13）。

連接主機(jī)與設(shè)備橋管線、5#臺(tái)車與6#臺(tái)車管線，緊接著進(jìn)行盾構(gòu)調(diào)試（圖14）。

圖13 后配套前移并與主機(jī)連接

圖14 管線連接后進(jìn)行盾構(gòu)調(diào)試

盾構(gòu)調(diào)試完成，靜動(dòng)態(tài)驗(yàn)收通過后，即可恢復(fù)掘進(jìn)。至此，盾構(gòu)模式轉(zhuǎn)換工作全部完成。

4 結(jié)語

1）雙模式盾構(gòu)TBM 和EPB 兩種模式主要差別是出渣方式不一樣，盾構(gòu)TBM 模式下具有刮渣板、溜渣槽、主機(jī)輸送皮帶等裝置，未配置螺旋輸送機(jī)、中心回轉(zhuǎn)體等裝置；盾構(gòu)EPB 模式下具有螺旋輸送機(jī)裝置，同時(shí)配套中心回轉(zhuǎn)體、被動(dòng)攪拌棒等裝置，未配置刮渣板、溜渣槽、主機(jī)輸送皮帶等裝置。

2）根據(jù)雙模式盾構(gòu)TBM 模式和EPB 模式設(shè)備方面的差異，可知盾構(gòu)TBM 模式轉(zhuǎn)換為EPB模式施工的核心工作是拆除刮渣板、溜渣槽以及主機(jī)輸送皮帶、安裝中心回轉(zhuǎn)體、安裝螺旋輸送機(jī)。