廣西樂灘引水工程TBM隧洞出渣方案比選

王應(yīng)龍

（廣東水電二局股份有限公司， 廣東 廣州 510000）

0 引言

在TBM隧洞施工中，出渣方案的選擇，必須要結(jié)合整個工程項目具體情況出發(fā)，明確原有出渣方案的不足，在綜合分析的基礎(chǔ)上，提出可行的出渣方案并進(jìn)行對比，以確保所選擇出渣方案是科學(xué)合理的，從而為整個工程施工的順利進(jìn)行提供支持。

1 工程概況

在廣西樂灘引水工程中，該標(biāo)段為自北干渠渠首分水閘后明渠至屯五渡槽進(jìn)口，全長29.44km，組成部分包括明渠和隧洞，其中二段明渠總長5697m，三段鉆爆法隧洞總長7638m，洞徑φ6040，二段TBM隧洞總長16100m，洞徑φ5940，如圖1所示。

圖1

2 樂灘引水工程TBM隧洞出渣方案比選

2.1 內(nèi)燃機(jī)車六浪隧洞口出渣方案

在TBM隧洞出渣方案調(diào)整過程中，出渣方式仍為聯(lián)合出渣，通過窄軌內(nèi)燃機(jī)車、出渣車以及液壓翻車機(jī)的聯(lián)合配合，TBM第二施工段則從六浪隧道出口進(jìn)行出渣。在這一過程中，最遠(yuǎn)運(yùn)輸距離發(fā)生變化，需要將兩段掘進(jìn)距離、北泗鉆爆法隧洞、出口段鉆爆法隧洞以及出口至卸渣平臺軌道距離相加，經(jīng)過計算最遠(yuǎn)運(yùn)輸距離為 20312m。在這一方案下，編組車靳東與出洞時間包括會車時間在內(nèi)為2.5h，往返最遠(yuǎn)距離時需要消耗4.5h，于洞內(nèi)卸料裝渣需要消耗2.0h，于洞外卸渣裝料需要消耗 1.5h，總的來說列車一整個工作循環(huán)需要消耗 8.0h。在將軌道錯車平臺布置于隧道中間，第一個平臺與出口距離 6.5km，第二個平臺與出口距離13km，將5列編組列車投入運(yùn)輸并進(jìn)行科學(xué)布置，一列位于洞口，兩列分別位于錯車平臺，兩列位于TBM后保持配套，此種方式下能夠滿足兩個循環(huán)3.6m的進(jìn)度施工，兩個小時內(nèi)即可完成，投入成本與購置費(fèi)用也得以計算出來。

通過對比該方案與招標(biāo)方案，可以發(fā)現(xiàn)，設(shè)備購置成本增加1315.4萬元，設(shè)備運(yùn)行成本增強(qiáng)1.89萬元，主要體現(xiàn)在機(jī)車日能源消耗、運(yùn)距能源消耗、水電維修以及人工等費(fèi)用方面。施工進(jìn)度方面，依照月完成600m，7個月完成段掘進(jìn)的情況下，可計算運(yùn)行成本增強(qiáng)396.9萬元，總計施工成本增強(qiáng)1712.3萬元。在工期方面，該方案在一定程度上加大了不可控風(fēng)險。洞內(nèi)運(yùn)輸距離增加，掘進(jìn)循環(huán)出渣及施工方面，材料運(yùn)輸時間也明顯延長，所投入運(yùn)輸設(shè)備也明顯增多，對于列車運(yùn)行調(diào)度也提出了更高的要求，并且施工過程中軌道及設(shè)備等需要維護(hù)，在整個施工中存在諸多不可預(yù)見因素，極易在洞內(nèi)出現(xiàn)運(yùn)輸故障，若某一環(huán)節(jié)問題得不到及時有效解決，勢必會在一定程度上加大處理難度，處理等待時間延長，進(jìn)而會對整個施工工期產(chǎn)生強(qiáng)烈影響。通過計算可以發(fā)現(xiàn)，在這一方案下，TBM隧道貫通時間與原方案相比要延長1個月。就TBM二襯施工工期來看，在該出渣方案下，需要等TBM貫通后方可實施二襯施工，則工期延長時間長達(dá)3個月，總體工期延長4個月以上。

2.2 連續(xù)皮帶機(jī)出渣方案

針對原出渣方案進(jìn)行調(diào)整，設(shè)計了連續(xù)皮帶機(jī)出渣方案，能夠解決窄軌內(nèi)燃機(jī)車出渣進(jìn)度慢的問題，隨著掘進(jìn)距離的延長，TBM掘進(jìn)程度所受出渣影響也得到有效緩解。就連續(xù)皮帶機(jī)出渣的優(yōu)勢來看，其能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)出渣，滿足較遠(yuǎn)運(yùn)距的現(xiàn)實需求，整個操作過程中無需等待，這就保證了TBM的高利用率，促進(jìn)隧道掘進(jìn)速度的顯著提升。連續(xù)皮帶機(jī)應(yīng)用過程中便于施工管理，并且故障發(fā)生率比較低，所涉及施工人員數(shù)量較少，勞動強(qiáng)度也得到明顯降低。在實際操作過程中，可通過汽車來進(jìn)行運(yùn)輸進(jìn)料，無需出渣車及錯車平臺，尾氣污染問題得到有效緩解。連續(xù)皮帶機(jī)出渣過程中，對于通風(fēng)設(shè)備和風(fēng)管不存在特殊要求，并且能夠滿足大坡度運(yùn)輸需求，這是渣車所無法實現(xiàn)的，并且洞外無需應(yīng)用配套設(shè)備，操作相對便捷化。

就連續(xù)皮帶機(jī)出渣的應(yīng)用情況來看，必須要科學(xué)設(shè)定皮帶機(jī)出渣方案，并做好相關(guān)設(shè)備配置工作。就皮帶機(jī)出渣方案來看，TBM第一施工段中，通過皮帶機(jī)將渣輸送至棄渣場，由汽車來運(yùn)輸人員和施工材料，運(yùn)輸過程中要對運(yùn)輸車平板車進(jìn)行編隊，每輛車可滿足掘進(jìn)循環(huán)施工的材料運(yùn)輸需求，以洞渣填筑洞內(nèi)道路，將會車平臺填筑于隧道中部，在經(jīng)過支洞后，將皮帶機(jī)轉(zhuǎn)至支洞出渣，并由此對材料進(jìn)行運(yùn)輸，這就能夠為二襯提前施工創(chuàng)造條件。在出渣方式調(diào)整后，需將皮帶輸送架布設(shè)于支洞側(cè)壁，將送風(fēng)管懸掛于頂部，規(guī)格為φ1600，并且要滿足運(yùn)輸平板車的行駛需求，合理擴(kuò)大支洞斷面，寬度為6.0m，高度為6.0m。

在設(shè)備配置方面，將皮帶輸送系統(tǒng)配置于TBM第一段掘進(jìn)內(nèi)，車輛進(jìn)出洞過程中，重車平均時速可達(dá)10km/h，輕車出洞平均時速可達(dá)12km/h，于洞內(nèi)卸車需要0.5h，于洞外裝車及調(diào)度需要0.5h，車隊運(yùn)行一個循環(huán)需要3h23min。在運(yùn)輸過程中若三個車隊同時進(jìn)行，兩個掘進(jìn)循環(huán)材料運(yùn)送至工作面需要間隔70min，TBM每一段掘進(jìn)循環(huán)時間為45min，三個車隊即可滿足連續(xù)掘進(jìn)施工需求。受到車輛故障及應(yīng)急搶險等因素的影響，需做好砼罐車及平板車備用，分別為 1臺。此種情況下，在這一施工過程中需要投入6輛砼罐車和6臺平板車，載人車兩臺。

該方案總成本為6010萬元，與原招標(biāo)方案成本相比增加2504.8萬元，與方案一相比成本增加了792.5萬元。在工期方面，連續(xù)皮帶機(jī)出渣方式下，可分開出渣和進(jìn)料，出渣操作不會對TBM掘進(jìn)產(chǎn)生影響。在樂灘引水工程中，TBM隧洞掘進(jìn)歷程為15998.22m，其中存在較多II類圍巖和III類圍巖，初期支護(hù)量較小，TBM連續(xù)快速掘進(jìn)得以實現(xiàn)。該出渣方案下施工進(jìn)度較快在，總工期得以提前6個月。

3 結(jié)語

通過以上分析可知，為改善TBM隧洞出渣效果，在樂灘引水工程中，要明確原有出渣方案的不足，并加以科學(xué)改進(jìn)。通過對比以上兩個方案，建議采用連續(xù)皮帶機(jī)出渣方案，該方案下技術(shù)優(yōu)勢明顯，并且有助于加快工期，盡管投入成本較高，但效率顯著，能夠促進(jìn)工程盡快建成發(fā)揮灌溉效益，對于工程項目經(jīng)濟(jì)效益的維護(hù)具有重要意義。