大伙房水庫(kù)輸水工程TBM洞內(nèi)拆卸方案設(shè)計(jì)

李 靜

(遼寧省湯河水庫(kù)管理局， 遼寧 遼陽(yáng) 111008)

大伙房水庫(kù)輸水工程TBM洞內(nèi)拆卸方案設(shè)計(jì)

李 靜

(遼寧省湯河水庫(kù)管理局， 遼寧 遼陽(yáng) 111008)

TBM是一種集掘進(jìn)、出渣、支護(hù)和通風(fēng)防塵等多功能為一體的隧道施工機(jī)械。本文根據(jù)TBM在大伙房輸水工程中的成功應(yīng)用，針對(duì)洞內(nèi)TBM拆卸間位置選擇、斷面設(shè)計(jì)、TBM主機(jī)、連接橋、后配套的拆卸流程進(jìn)行了闡述，并對(duì)TBM在拆卸過(guò)程中的注意事項(xiàng)進(jìn)行了介紹，為類(lèi)似工程TBM拆卸洞設(shè)計(jì)、TBM的洞內(nèi)拆卸提供參考。

TBM機(jī)；拆卸；方案設(shè)計(jì)；注意事項(xiàng)

1 概 述

大伙房輸水工程隧洞全長(zhǎng)85.32km，隧洞開(kāi)挖直徑8m，成洞洞徑7.16m，采用3臺(tái)φ8.0m敞開(kāi)式硬巖掘進(jìn)機(jī)(TBM)進(jìn)行隧洞開(kāi)挖。其中TBM3標(biāo)段(66+756～85+314段)采用1臺(tái)MB264—311型掘進(jìn)機(jī)，歷時(shí) 29個(gè)月，完成了14.30km的隧洞掘進(jìn)。TBM是一種集掘進(jìn)、出渣、支護(hù)和通風(fēng)防塵等多功能于一體的高效隧道施工機(jī)械，具有體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)含量高、價(jià)格昂貴等特點(diǎn)，TBM設(shè)備通常需要完成幾個(gè)工程的隧道掘進(jìn)施工才能發(fā)揮其最大價(jià)值，因此，隧洞貫通后TBM的拆卸方案設(shè)計(jì)對(duì)TBM的重復(fù)利用尤為重要。

MB264—311型掘進(jìn)機(jī)由主機(jī)、連接橋、后配套輔助系統(tǒng)三大部分組成，全長(zhǎng)156.60m、總重量1337t，其中主機(jī)部分長(zhǎng)度30.60m、總重量650t。最重件為主機(jī)刀盤(pán)，重約150t。2007年12月19日開(kāi)始對(duì)TBM3標(biāo)段開(kāi)敞式硬巖掘進(jìn)機(jī)洞內(nèi)進(jìn)行拆卸，2008年1月20日，拆卸完成，歷時(shí)2個(gè)月。

2 拆卸間設(shè)計(jì)

TBM掘進(jìn)完成后，選擇一個(gè)合適的TBM拆卸地點(diǎn)是關(guān)系設(shè)備安全拆卸、運(yùn)輸?shù)那疤釛l件。原設(shè)計(jì)拆卸間采用15號(hào)支洞交叉點(diǎn)處用于TBM2標(biāo)段TBM設(shè)備的安裝間。由于在15號(hào)洞鉆爆法反向接應(yīng)TBM3標(biāo)段，TBM貫通面距離15號(hào)交叉口處的安裝間1500m，經(jīng)過(guò)對(duì)經(jīng)濟(jì)及工期等多方面綜合論證，在貫通面上游68+000～67+950處設(shè)置拆卸間進(jìn)行拆機(jī)。 拆卸間的設(shè)計(jì)以滿(mǎn)足TBM主機(jī)拆卸為準(zhǔn)，拆卸間布置在貫通面附近地質(zhì)圍巖較好的Ⅱ、Ⅲ圍巖洞段，拆卸間斷面(見(jiàn)圖1)設(shè)計(jì)為適合橋式起重機(jī)工作的蘑菇形斷面。

圖1 拆卸間斷面設(shè)計(jì)

2.1 拆卸間斷面寬度(B)的確定

相關(guān)參數(shù)：b1：起吊最大件寬度，刀盤(pán)為8m；b2：安全距離1.25m；b3：邊墻混凝土厚度0.50m；b4：噴射混凝土厚度0.20m。

B=b1+b2+b3+b4=8m(刀盤(pán))+ 2×1.25m(距邊墻安全距離)+2×0.5m(邊墻厚度)+2×0.2m(初期支護(hù)厚度)

2.2 拆卸間高度(H)的確定

相關(guān)參數(shù)：h1：起吊最大件高度，刀盤(pán)為8m；h2：最小起吊高度2m；h3：起重機(jī)高度2.30m；h4：安全距離0.50m；h5：吊點(diǎn)至刀盤(pán)頂距離0.80～1.20m；h6：底板混凝土厚度0.30m。

H=h1+h2+h3+h4+h5+h6=8m(刀盤(pán))+ 2m+ 2.30m(起重機(jī)高度)+0.50m(安全距離)+(0.80～1.20m吊點(diǎn)至刀盤(pán)頂距離)+0.30m底板厚度。

2.3 拆卸間長(zhǎng)度(L)的確定

拆卸間的長(zhǎng)度滿(mǎn)足TBM主機(jī)拆卸即可。TBM主機(jī)長(zhǎng)度L1=30.60m，考慮刀盤(pán)拆卸擺放地面、距離主機(jī)及大件車(chē)安全距離、大件車(chē)進(jìn)入拆卸間長(zhǎng)度L2=8+2+5=15m，連接橋進(jìn)入拆卸間L3=4～5m，L=L1+L2+L3=30.60m + 15m +4～5m，主機(jī)拆卸間長(zhǎng)度為50m。

2.4 起重設(shè)備的確定

TBM最重部件為主機(jī)刀盤(pán)，重約150t，在拆卸間內(nèi)安裝2×80t橋式起重機(jī)拆卸TBM。

3 TBM拆卸流程

TBM拆卸前要注意切斷電源，先釋放壓力。在硫化臺(tái)處切斷皮帶、2萬(wàn)伏電纜、通風(fēng)筒等，安裝步進(jìn)滾輪機(jī)構(gòu)，步進(jìn)至拆卸間進(jìn)行拆卸。為實(shí)現(xiàn)主機(jī)、連接橋、后配套拆卸部件均由15號(hào)支洞運(yùn)到場(chǎng)外。拆卸分階段、分步驟進(jìn)行，即分TBM主機(jī)、連接橋、后配套三個(gè)階段進(jìn)行拆卸。TBM拆卸流程如下頁(yè)圖2所示。

3.1 刀盤(pán)拆卸

TBM進(jìn)入拆卸間內(nèi)，刀盤(pán)拆卸順序?yàn)椋翰鹦兜毒摺鸪斪o(hù)盾、頂側(cè)支撐→拆除刀盤(pán)邊塊→拆卸中心塊。

a.利用2×80t橋機(jī)主鉤，先取下所有刀具，拆除刀盤(pán)頂護(hù)盾，然后牢固焊接刀盤(pán)吊耳座。

b.由2×80t橋機(jī)將刀盤(pán)穩(wěn)定地吊住，拆除機(jī)頭架與刀盤(pán)的液壓張緊螺栓，將刀盤(pán)與機(jī)頭架脫離，緩慢移動(dòng)到鋪好的枕木上方，慢慢下落刀盤(pán)至平放位置。

c.用碳弧刨焊機(jī)去除刀盤(pán)焊縫后將刀盤(pán)邊塊依次分解，拆開(kāi)刀盤(pán)邊塊與中心塊間拼裝連接螺栓，將邊塊、中心塊逐塊外運(yùn)。

3.2 護(hù)盾及主驅(qū)動(dòng)電機(jī)拆卸

主機(jī)拆卸前放出潤(rùn)滑系統(tǒng)殘油，并保存起來(lái)。刀盤(pán)拆卸結(jié)束，拆除左右側(cè)刀盤(pán)支撐→主驅(qū)動(dòng)組件(主電機(jī)及變速箱總成)→溜渣槽→主機(jī)皮帶。

圖2 TBM拆卸流程

3.3 主梁上附屬結(jié)構(gòu)拆除

護(hù)盾及主驅(qū)動(dòng)電機(jī)等拆除結(jié)束，拆除依附在主梁周邊的所有液壓、電氣、油脂管路和閥件(做好標(biāo)記)。結(jié)束后拆除主梁上的爬梯、走臺(tái)→拱架安裝器→錨桿鉆機(jī)。

3.4 撐靴及支撐、推進(jìn)、扭矩油缸拆除

拆除順序?yàn)椋翰鸪笥覀?cè)推進(jìn)油缸→拆除左右側(cè)撐靴→拆除左右側(cè)扭矩油缸→拆除支撐油缸。

3.5 拆除液壓油箱及操作室

撐靴等拆除結(jié)束，開(kāi)始拆卸操作室→液壓閥站→液壓油箱、控制等管路及附件等。

3.6 機(jī)頭架、主梁拆除

主梁上的附屬結(jié)構(gòu)拆除結(jié)束，開(kāi)始在主梁前段、中段、尾段和后支撐下部設(shè)置鋼支撐。鋼支撐支牢后，將機(jī)頭架與主梁脫離，將機(jī)頭架整體外運(yùn)。 然后依次拆除主梁前段、中段及鞍架、主梁尾段及后支撐。拆卸順序?yàn)椋簷C(jī)頭架→刀盤(pán)前底支撐→主梁前段→主梁中段及鞍架→主梁尾段及后支撐。機(jī)頭架拆卸及主梁支撐如圖3所示：

圖3 機(jī)頭架拆卸及主梁拆卸

3.7 連接橋拆除

主機(jī)拆除結(jié)束，將連接橋、1號(hào)臺(tái)車(chē)與其他臺(tái)車(chē)斷開(kāi)，連接橋前段利用鋼支撐與軌行式板車(chē)連接在一起，連接橋后端與1號(hào)臺(tái)車(chē)連接，在拆卸間內(nèi)，利用卷?yè)P(yáng)機(jī)或裝載機(jī)等將連接橋牽引至拆卸間內(nèi)。

a.連接橋進(jìn)入拆卸間，將連接橋分三節(jié)拆卸，在三節(jié)連接橋間設(shè)置支撐，按照連接橋前段、中段、后段的順序進(jìn)行拆卸。首先，拆卸連接橋走臺(tái)及欄桿等附件；然后，拆除混凝土噴射機(jī)械手。

b.拆除連接橋上的2號(hào)皮帶機(jī)。

c.開(kāi)始拆連接橋，拆每節(jié)時(shí)使用兩個(gè)吊點(diǎn)。連接橋采用分節(jié)拆卸，將各節(jié)間的連接螺栓放松、各焊接解除，分節(jié)運(yùn)輸。

3.8 后配套拆除

a.在主機(jī)進(jìn)入拆卸間拆卸的同時(shí)，開(kāi)始對(duì)后配套上的電纜、水路、氣路等管路及3號(hào)皮帶進(jìn)行拆卸(在TBM主機(jī)、連接橋拆卸期間完成)。

b.主機(jī)、連接橋拆卸結(jié)束，按照1～11號(hào)臺(tái)車(chē)順序?qū)⑴_(tái)車(chē)?yán)镁頁(yè)P(yáng)機(jī)或裝載機(jī)牽引至拆卸間內(nèi)。首先拆除臺(tái)車(chē)上部平臺(tái)的附件以及相應(yīng)的設(shè)備，然后拆除門(mén)架外挑平臺(tái)及欄桿，最后將臺(tái)車(chē)門(mén)架整體吊至拖車(chē)上，運(yùn)出洞外。

4 TBM拆卸注意事項(xiàng)

TBM結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)含量高、價(jià)格昂貴，需要在幾個(gè)工程的隧道掘進(jìn)施工中重復(fù)利用才能發(fā)揮其最大價(jià)值。因此，TBM拆卸過(guò)程中，有些拆卸工作要考慮再次重復(fù)組裝的需要。

a.設(shè)備、管線(xiàn)等編碼與標(biāo)識(shí)等工作，是保證TBM拆卸準(zhǔn)確、高效、優(yōu)質(zhì)完成和TBM掘進(jìn)機(jī)存放有序以及確保再次組裝質(zhì)量的基本條件之一。 編碼標(biāo)識(shí)將按照電氣、液壓潤(rùn)滑和設(shè)備結(jié)構(gòu)件，進(jìn)行有關(guān)工作。

?電氣系統(tǒng)：電氣系統(tǒng)的編碼標(biāo)識(shí)，按原電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的代碼標(biāo)示規(guī)則進(jìn)行編碼和標(biāo)識(shí)。對(duì)兩段接頭的形式、線(xiàn)長(zhǎng)不同者，應(yīng)該標(biāo)出進(jìn)出線(xiàn)端，并在纏繞時(shí)予以規(guī)定標(biāo)明對(duì)應(yīng)進(jìn)出端。?液壓潤(rùn)滑系統(tǒng)：根據(jù)有關(guān)系統(tǒng)的原理設(shè)計(jì)和實(shí)際布管情況，分系統(tǒng)進(jìn)行編碼標(biāo)示，同時(shí)標(biāo)明管線(xiàn)的順序號(hào)及其出口、入口端。?設(shè)備、結(jié)構(gòu)件：按設(shè)備名稱(chēng)編碼標(biāo)示；按結(jié)構(gòu)件所在部位進(jìn)行編碼標(biāo)示。

b.拆卸過(guò)程中同一系統(tǒng)的零部件(如：油管、閥件等)，要擺放在一起，盡量做到整齊，電氣零部件注意防潮。

c.設(shè)備完好，各部位、裝置、機(jī)構(gòu)等應(yīng)工作正常、可靠，運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，無(wú)卡阻，無(wú)破損，無(wú)異常響聲，無(wú)異常升溫。更換超過(guò)規(guī)定使用周期的各種油料，更換損壞的各類(lèi)零部件。

d.設(shè)備內(nèi)部與外部清潔，無(wú)污垢、混凝土結(jié)塊；表面涂層已脫落部位進(jìn)行涂裝防腐；各結(jié)構(gòu)件安裝配合面必須按技術(shù)要求無(wú)損傷拆卸，檢驗(yàn)后涂防銹油，其他面噴防銹漆；主機(jī)安裝螺栓盡量無(wú)損傷拆卸，關(guān)鍵螺栓無(wú)損傷率要求達(dá)到100%，拆后及時(shí)清洗、分類(lèi)、統(tǒng)計(jì)、核對(duì)。鋼絲繩、電纜等應(yīng)盤(pán)卷并加標(biāo)識(shí)，鋼絲繩還應(yīng)進(jìn)行必要的涂脂保養(yǎng)。

e.對(duì)產(chǎn)生變形的構(gòu)件和零件應(yīng)予校正或更換。

f.各類(lèi)液壓管和控制元件接頭必須用堵塞堵上，防止對(duì)油管的污染，活塞桿密封包裹。

g.對(duì)拆卸過(guò)程進(jìn)行攝影、攝像，拍照要選取適當(dāng)角度，以準(zhǔn)確表示位置關(guān)系為目的，必要時(shí)輔以文字說(shuō)明。主要內(nèi)容要求包括：主機(jī)大件的解體、裝運(yùn)過(guò)程，附屬設(shè)備安裝位置、拆卸過(guò)程，風(fēng)、水、電纜等管線(xiàn)沿線(xiàn)布置及交叉、交錯(cuò)連接位置等情況，其他安裝、拆卸位置、過(guò)程關(guān)系等。做好文字整埋工作，完善工作記錄，確保資料完整，可滿(mǎn)足下次順利組裝需要。

5 結(jié) 語(yǔ)

TBM的拆卸是一項(xiàng)系統(tǒng)的工作，實(shí)施前各項(xiàng)準(zhǔn)備工作充分與否，不僅關(guān)系到拆卸是否順利進(jìn)行，更關(guān)系到TBM重復(fù)使用的狀態(tài)與壽命等問(wèn)題，影響TBM的使用效能。大伙房輸水工程TBM3標(biāo)段在拆卸前進(jìn)行了詳細(xì)的拆卸間設(shè)計(jì)及拆卸方案制定，保證了設(shè)備拆卸有序、標(biāo)識(shí)清楚，避免了設(shè)備構(gòu)件的拆卸損傷，拆卸后進(jìn)行的恢復(fù)性維修，為T(mén)BM再次重復(fù)組裝提供了保證。目前該臺(tái)設(shè)備已在某輸水工程的隧道中進(jìn)行整修后重新組裝并投入使用。

Design of removal plan in TBM tunnel of Dahuofang Reservoir Water Conveyance Project

LI Jing

(LiaoningTangheReservoirAdministration,Liaoyang111008,China)

TBM is an integrated tunnel construction machine integrating various functions such as tunneling,slag discharge,supporting,ventilation,dust removal,etc.In the paper,TBM removal room position selection in the tunnel,cross section design,TBM host,connection bridge and post supporting removal process are described according to successful application of TBM in Dahuofang Water Conveyance Project,thereby providing reference for TBM removal tunnel design and TBM removal in tunnel of similar projects.

TBM machine;removal;plan design;precautions

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2015.09.008

TV67

A

1005-4774(2015)09-0024-04