東山供水工程9#隧洞雙護(hù)盾TBM生產(chǎn)前洞外的施工準(zhǔn)備

李進(jìn)平

（山西省水利建筑工程局 山西太原030006）

1 工程概況

山西省晉中東山供水工程主要工程施工十一標(biāo)位于山西省晉中祁縣來遠(yuǎn)鄉(xiāng)集林坪村西的西坡，是9#隧洞3個(gè)標(biāo)段中的出口段（YD14+418.86m～YD29+879.30 m），長15460.44m，9#隧洞最大設(shè)計(jì)流量6.0 m3/s，縱坡i=1/2700；本標(biāo)段起始斷面（YD14+418.86）底高程1013.37m，出口（YD29+854.30）底高程1007.655m。9#隧洞出口段分2部分，一部分是鉆爆法施工，YD29+854.30 m～YD29+054.30 m，長800 m，C25鋼筋混凝土襯砌，為TBM進(jìn)洞滑行段。該洞段為城門洞型，開挖斷面4.7m×4.8m。另一部分是TBM施工，TBM開挖14635.44m，圓形斷面，開挖直徑4.16m。襯砌為C45（W8、F150）預(yù)制混凝土管片拼裝式結(jié)構(gòu)，單管片型式為六邊形蜂窩狀結(jié)構(gòu)，厚25cm，寬1.2m，四片管片組成一環(huán)，并在每個(gè)管片周圍設(shè)遇水膨脹橡膠止水帶，管片與管片環(huán)向縫之間用兩個(gè)定位連接銷鎖定,縱向縫內(nèi)設(shè)置圓柱形PVC導(dǎo)向桿。襯砌后隧洞凈直徑3.4m。

2 生產(chǎn)前施工準(zhǔn)備工作

2.1 9#洞出口

2.1.1 20 m的明洞段

為了便于TBM施工，在鉆爆法施工前，要做20 m的明洞段，明洞斷面為城門洞型，用20榀16的工字鋼制作成鋼拱架，間距1m，拱架直墻段外側(cè)砌筑漿砌石擋土墻，拱架之間用鋼筋連接，外設(shè)鋼筋網(wǎng)和土工布，內(nèi)部用噴射混凝土一次支護(hù)。

2.1.2 800 m鉆爆開挖及底拱混凝土施工

在TBM進(jìn)場前，必須鉆爆法開挖800 m作為TBM的滑行段，鉆爆法施工結(jié)束后，需要把洞室底板做成反弧混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)部預(yù)埋TBM滑行導(dǎo)軌。

2.1.3 洞臉護(hù)坡及排水

由于9#洞出口是在原始植被的山坡上削坡后開挖出來的，削坡面積大，為了防止雨水沖刷，對(duì)洞臉進(jìn)行了漿砌石護(hù)坡、生態(tài)護(hù)坡及錨噴護(hù)坡。同時(shí)在削坡后形成的馬道內(nèi)側(cè)及洞頂設(shè)置好排水溝，把山體上部的雨水順利的引下來，避免對(duì)洞頂?shù)臎_刷。

2.1.4 洞口二級(jí)沉淀池

洞內(nèi)的生產(chǎn)廢水及地下水自流出洞外后需要進(jìn)行污水處理，所以必須設(shè)置二級(jí)污水沉淀池，污水沉淀池長×寬×高（5m×2.5m×2m），中間以隔墻分成二級(jí)，隔墻上部預(yù)留溢水孔，為了便于清理淤泥，沉淀池頂用預(yù)制混凝土板覆蓋。

2.1.5 洞口調(diào)度室及洞口庫房

TBM生產(chǎn)調(diào)度是生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵，調(diào)度室必須建立在洞口，調(diào)度室內(nèi)設(shè)置電話3部，調(diào)度室為彩鋼房。進(jìn)洞的一些小的物資必須放在洞口，便于進(jìn)洞時(shí)裝車，洞口必須設(shè)置必要的庫房，庫房也是彩鋼房。

2.2 工業(yè)廣場

2.2.1 調(diào)度道軌的鋪設(shè)

1）通常道軌鋪設(shè)至少需要四條。本工程受洞外場地限制，TBM工業(yè)廣場只有約15000 m2的布置面積，為了保證TBM出渣、管片裝卸、豆礫石裝車、水泥裝車、車輛調(diào)度等需要，擬布置五條軌道線路，確保運(yùn)轉(zhuǎn)靈活機(jī)動(dòng)，一條為洞內(nèi)所需物資的裝車線路（主要為：袋裝水泥、豆礫石、水管、道軌、道釘、道夾板、潤滑脂等），兩條往返車輛的主車道，一條備用車道，并增加一條支線直接進(jìn)入機(jī)修車間便于小火車的維修。道軌為38軌，軌枕為條形預(yù)制混凝土，軌枕之間用石子填充。

2）38道軌和配套的道岔需要提前購買和定做。

2.2.2 翻渣機(jī)坑混凝土及其翻渣機(jī)的安裝

1）翻渣坑位于河道附近，從翻渣坑出口沿河道修建一條出渣道路直接和原水泥路面連接，解決TBM施工出渣運(yùn)輸問題；在距離洞口150 m處設(shè)一液壓翻渣臺(tái)，能同時(shí)卸載2節(jié)8m3的渣車，翻渣臺(tái)下部場區(qū)滿足ZL50裝載機(jī)裝20t自卸汽車的運(yùn)輸要求。翻渣機(jī)的選型很重要，既要方便操作，有便于維修和保養(yǎng)，翻渣機(jī)的基礎(chǔ)及渣坑翼墻都是混凝土結(jié)構(gòu)。翻渣機(jī)操作室為磚混結(jié)構(gòu)的2層房屋，1層放置翻渣機(jī)的液壓系統(tǒng)，2層放置操作臺(tái)電器控制系統(tǒng)。

2）翻渣機(jī)要提前聯(lián)系廠家定做，根據(jù)廠家提供的翻渣機(jī)混凝土基礎(chǔ)就可以提前進(jìn)行土建施工。

2.2.3 機(jī)修車間的建設(shè)

在工業(yè)廣場沿維修專線設(shè)置60 m2的機(jī)修車間，房屋為型鋼輕型結(jié)構(gòu)，機(jī)修車間分火車維修、刀具維修、機(jī)加工等?；疖嚲S修間高6m，寬5m，上部設(shè)有吊車梁及起重電葫蘆，刀具修理車間要滿足刀具的維修，機(jī)加工車間內(nèi)要完成很多工作，預(yù)埋件的加工、打眼、焊割、水管法蘭的焊接、火車輪的維修補(bǔ)焊等。

2.2.4 TBM主機(jī)組裝平臺(tái)混凝土施工

TBM組裝平臺(tái)必須有足夠的空間確保TBM順利組裝（當(dāng)TBM組裝完成并進(jìn)洞后，組裝平臺(tái)還可以作為工業(yè)廣場內(nèi)燃機(jī)車的主干線），在離明洞段20 m外沿洞軸線修建TBM組裝平臺(tái)，TBM組裝平臺(tái)長33m，寬6m，其中30 m為TBM主機(jī)組裝區(qū)，3m為TBM滑行提供反作用力的鎮(zhèn)墩。沿組裝平臺(tái)軸線后部為主道軌線路，便于后配套的組裝。整個(gè)TBM組裝區(qū)域長200 m，寬50 m，后配套臺(tái)車在組裝區(qū)按2列分布在主副道軌上。主機(jī)組裝平臺(tái)兩側(cè)各有24m的距離，便于50 t吊車的吊裝作業(yè)。

2.3 管片預(yù)制廠及配套設(shè)施

2.3.1 鋼結(jié)構(gòu)管片預(yù)制廠

為了滿足施工要求，預(yù)制廠為鋼結(jié)構(gòu)彩鋼房，分為主廠房和副廠房，主廠房長×寬（96m×18m），副廠房長×寬（96m×9m）。在廠房封頂以前要安裝3t、5t、10 t的移動(dòng)吊車。

1）管片自動(dòng)流水生產(chǎn)線及管片模具的招投標(biāo)工作

管片生產(chǎn)自動(dòng)流水線包括：15套（60+1個(gè)）管片模具，管片出模真空吸盤，翻管片機(jī)，管片調(diào)用行車，管片蒸養(yǎng)窯，溫控系統(tǒng)，管片生產(chǎn)流水線。

2）管片蒸養(yǎng)窯土建施工

管片蒸養(yǎng)窯共7間，每間蒸養(yǎng)窯放6個(gè)管片，全部是現(xiàn)澆混凝土施工，在廠房建造完就可以根據(jù)管片生產(chǎn)線廠家提供的圖紙進(jìn)行施工，里面鋪設(shè)蒸汽管道。

3）管片鋼筋籠生產(chǎn)線

管片鋼筋籠生產(chǎn)線包括：鋼筋加工區(qū)及所有加工設(shè)備，鋼筋籠綁扎區(qū)及綁扎模具，鋼筋籠吊運(yùn)設(shè)備（電葫蘆），鋼筋籠入模吊運(yùn)設(shè)備。

農(nóng)田水利現(xiàn)代化建設(shè)是一項(xiàng)長期復(fù)雜的系統(tǒng)工程，也是一個(gè)動(dòng)態(tài)、漸進(jìn)的歷史發(fā)展過程，它是隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而不斷發(fā)展的。同時(shí)，農(nóng)田水利現(xiàn)代化具有很強(qiáng)的地域性特點(diǎn)，各地必須從實(shí)際出發(fā)，因地制宜地確定農(nóng)田水利現(xiàn)代化的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與目標(biāo)任務(wù)。探討確定鄭州市農(nóng)田水利現(xiàn)代化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與目標(biāo)，可為鄭州市農(nóng)田水利現(xiàn)代化建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

4）蒸氣鍋爐的購買及其基礎(chǔ)土建施工

管片的養(yǎng)護(hù)主要是蒸汽養(yǎng)護(hù)，本工程管片預(yù)制廠蒸汽鍋爐為4t，配套的節(jié)煤器、鼓風(fēng)機(jī)等設(shè)備的基礎(chǔ)都是混凝土，設(shè)備需提前采購，根據(jù)設(shè)備廠家提供的基礎(chǔ)在鋼結(jié)構(gòu)廠房建造完就可以施工。

5）管片預(yù)制廠實(shí)驗(yàn)室的布置

管片預(yù)制廠配備專門的試驗(yàn)室，有滿足施工要求的實(shí)驗(yàn)儀器，負(fù)責(zé)管片預(yù)制廠和工程所有混凝土及原材料的實(shí)驗(yàn)和鑒定。

2.3.3 管片預(yù)制廠外部配套設(shè)施

1）70拌和站的安裝

混凝土攪拌站包括：攪拌站，水泥料倉，粉煤灰料倉，骨料倉，上料裝載機(jī)，從攪拌機(jī)到管片澆筑混凝土存料斗，混凝土存料斗。

2）空壓機(jī)房的建設(shè)

在預(yù)制廠副廠房附近用彩鋼房修建一個(gè)15m3的空壓機(jī)房，里面放置一臺(tái)20 m3的空壓機(jī)，滿足預(yù)制廠用氣設(shè)備的需求。

3）砂石骨料分倉混凝土施工

預(yù)制管片的骨料主要為砂子和石子，砂子為水洗砂，石子分中料（20～40 mm）和小料（5～20 mm），三中料要分倉堆放且底部鋪設(shè)供暖管道。分倉采用強(qiáng)度等級(jí)C25混凝土。買個(gè)倉儲(chǔ)存方量滿足月生產(chǎn)量。

4）地磅的建設(shè)

為了收粗細(xì)骨料、散裝水泥、油料的方便，在進(jìn)大門口附近建設(shè)一臺(tái)100 t的地磅，配套有值班室、收料室。

5）管片堆放廠

在管片預(yù)制廠與河道之間的開闊地帶設(shè)30 000 m2的管片堆放廠，并安裝一架大跨度5t門式起重機(jī)覆蓋全場，可滿足任何部位的管片吊運(yùn)。

2.4 施工用水

2.4.1 打深井

洞內(nèi)TBM生產(chǎn)日用水量達(dá)100 m3，為了滿足生產(chǎn)和生活用水，本項(xiàng)目需要打3口深井。在生活區(qū)打一口170 m的深井，出水量30 m3/h；在洞口附近為洞內(nèi)生產(chǎn)提供用水打一口200 m的深井，出水量40 m3/h；在管片預(yù)制廠附近打一口100 m的深井，出水量20 m3/h，滿足預(yù)制廠的生產(chǎn)要求。

2.4.2 修建蓄水池

在洞頂上部20 m處，用15mm厚的鋼板制作了2個(gè)150 m3的圓形水池，水池外部要做保溫。深井的水通過水泵抽到水箱中，水箱中的水通過自重自壓的方式分別給生活和生產(chǎn)區(qū)供水。

2.5 施工用電

2.5.1 雙回路形式供電

1）從盤陀變電站接35kV線路至洞口附近變電站；

2）從10#洞進(jìn)口接10 kV線路至洞口附近變電站。變電站容量為4500 kVA，變電站出線為2回TBM20 kV出線（1用1備）和2回10 kV洞外用電出線（1用1備）。

2.5.2 35kV變電站的建設(shè)

9#隧洞施工用電總負(fù)荷約為4000 kV，施工用電負(fù)荷較大且比較集中。隧洞TBM施工點(diǎn)從盤陀變電站35kV線路至洞口35kV/20 kV和35kV/10 kV變電站，TBM從變電站接20 kV電纜進(jìn)洞，洞內(nèi)加壓通風(fēng)和排水接10 kV電纜進(jìn)洞。

2.6 施工通風(fēng)

洞內(nèi)供風(fēng)是TBM生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，風(fēng)機(jī)的購買要結(jié)合隧洞的長度和斷面，提前訂貨。根據(jù)本工程的洞徑尺寸擬采用3×90 kW的多級(jí)軸流風(fēng)機(jī)，風(fēng)筒直徑1100 mm，洞口左側(cè)要根據(jù)風(fēng)機(jī)的尺寸提前加工鋼結(jié)構(gòu)支架。

2.7 施工道路的建設(shè)

根據(jù)施工現(xiàn)場的情況，昌源河把管片預(yù)制廠和項(xiàng)目部生活區(qū)及洞口一分為二，為了交通運(yùn)輸方便，要修建3條帶埋涵的混凝土過水路面，和一條專用出渣道路，一條專用管片運(yùn)輸?shù)缆贰?/p>

2.8 施工臨建

施工臨建主要是項(xiàng)目部和業(yè)主的辦公樓、掘進(jìn)隊(duì)、車隊(duì)、管片預(yù)制廠等工人的宿舍樓、食堂、洗浴、鍋爐房等，在TBM進(jìn)場前都要建設(shè)完畢。

2.9 棄渣廠

TBM隧洞開挖出來的石渣必須運(yùn)到棄渣場，進(jìn)渣場的道路要提前修通并硬化。棄渣場要根據(jù)隧洞開挖出渣方量合理進(jìn)行規(guī)劃，避免二次倒運(yùn)。

2.10 其他配套設(shè)備及機(jī)加工

2.10.1 牽引火車頭的購買

洞內(nèi)的運(yùn)輸和出渣主要靠火車頭作為牽引機(jī)具，由于本工程隧洞洞經(jīng)小，火車頭需要提前定做，由于供貨周期長，為了不影響TBM生產(chǎn)需要提前對(duì)生產(chǎn)廠家進(jìn)行招投標(biāo)，及時(shí)確定供貨廠家。

2.10.2 各種配套車輛的加工制作

根據(jù)TBM生產(chǎn)需要，按照生產(chǎn)配套的組列，需加工8m3渣斗車32節(jié)、載人車3節(jié)、管片車32節(jié)，豆粒石車3節(jié)、電纜車2節(jié)、導(dǎo)軌車2節(jié)，鋼結(jié)構(gòu)數(shù)量大，質(zhì)量要求高，盡快提前加工。

3 結(jié)束語

TBM進(jìn)洞前洞外的施工準(zhǔn)備工作特別重要，上述的施工準(zhǔn)備工作滯后將直接影響施工進(jìn)度，特別是管片預(yù)制廠和800 m的鉆爆法施工滑行段必須在TBM設(shè)備進(jìn)場前施工完畢。合理地安排各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，能為TBM順利進(jìn)場組裝、調(diào)試、掘進(jìn)提供有力保障。