TBM設(shè)備快速步進(jìn)應(yīng)用技術(shù)研究

許晗

（遼寧省水資源管理集團(tuán)，遼寧 沈陽 110003）

隨著我國引調(diào)水工程的陸續(xù)開展及TBM施工技術(shù)的日益成熟，越來越多的地下輸水隧洞開挖采用TBM法施工，該施工方法快速高效。但如何實現(xiàn)TBM設(shè)備在隧洞內(nèi)快速步進(jìn)一直是個難題。

1 工程概況

某輸供水工程主體工程為地下連續(xù)隧洞，主體隧洞全長130.88 km，開挖洞徑8.5 m，共計布置3臺TBM，每臺TBM施工長度初步設(shè)計為21.00 km。在施工過程中，由于設(shè)備制造等原因，導(dǎo)致進(jìn)場滯后于合同約定，施工中3臺TBM均采用了鉆爆法接應(yīng)，接應(yīng)長度基本控制在2.00 km左右。因此，TBM設(shè)備在接應(yīng)段的步進(jìn)工作成為能否快速實現(xiàn)下一步掘進(jìn)的關(guān)鍵。

2 TBM步進(jìn)過程軌排快速倒運技術(shù)研究

步進(jìn)前，對TBM步進(jìn)工序進(jìn)行深度分解、詳細(xì)分析，考慮到TBM步進(jìn)工序不同于TBM掘進(jìn)，步進(jìn)效率嚴(yán)重受后配套軌道延伸速度的制約，故提高TBM步進(jìn)效率的關(guān)鍵問題實際是如何提高后配套軌道的鋪設(shè)速度。為解決鋪軌速度問題，創(chuàng)新制訂了特殊鋼枕循環(huán)使用、軌排整體吊裝方案。

3 TBM步進(jìn)段的特殊鋼枕研制

制作的特殊鋼枕，不僅在步進(jìn)時能和鋼軌一起循環(huán)使用，還可以在充分節(jié)約施工成本的基礎(chǔ)上，有效提高步進(jìn)速度。加工梯形鋼枕高度997 mm，兩個一組，組間距80 cm，并采用槽鋼連接以提高鋼枕穩(wěn)定性。將鋼軌鋪設(shè)在特殊鋼枕上，并采用軌道壓板牢靠固定。特殊鋼枕示意圖見圖1。

圖1 特殊鋼枕與槽鋼示意圖

4 軌排及機(jī)車通行原理

TBM后配套在特制鋼枕鋪設(shè)的鋼軌上行走，機(jī)車在步進(jìn)通過段鋪設(shè)的鋼軌上行走，鋼軌使用膨脹螺栓安裝扣件的方式直接鋪設(shè)在步進(jìn)通過段的混凝土底板上，機(jī)車可用于運輸材料在TBM內(nèi)部通行。TBM主機(jī)與后配套及機(jī)車行走示意圖見圖2。

圖2 TBM及機(jī)車行走示意圖

用于TBM步進(jìn)的特制鋼枕和步進(jìn)鋼軌都可以進(jìn)行重復(fù)利用。利用機(jī)車將TBM后配套已經(jīng)通過的特制鋼軌和鋼枕倒運至下一軌道區(qū)進(jìn)行循環(huán)使用，在通過段混凝土底板上預(yù)埋扣件用于鋪設(shè)機(jī)車軌道。TBM步進(jìn)軌道鋪設(shè)及軌排倒運示意圖見圖3。

圖3 TBM步進(jìn)鋪軌倒運示意圖

5 軌排快速倒運技術(shù)應(yīng)用

TBM步進(jìn)所使用軌排架為循環(huán)使用，即在TBM步進(jìn)前進(jìn)后，將后配套后露出軌排按照鋼軌長度斷開，采用后配套處電動吊機(jī)吊至平板車上，通過平板車倒運至前方，然后采用TBM系統(tǒng)吊機(jī)倒運至鋪軌前方，人工配合移動到鋪軌位置進(jìn)行軌線延伸。鋼軌扣件采用成品墊板、M16螺栓連接，用風(fēng)動扳手進(jìn)行緊固，鋼軌連接處的軌排需進(jìn)行加密設(shè)置。軌排架縱向采用螺紋鋼焊接成整體，軌排架之間安裝斜撐加固，斜撐間距2 m。在連接后配套軌排架時，如出現(xiàn)軌排架變型、側(cè)傾、懸空等情況，必須立即停止步進(jìn)，對問題軌排架進(jìn)行校正、加固處理。

首先制作軌排整體吊裝的吊架，此吊架利用廢棄刀體作為轉(zhuǎn)軸，焊接在平板車上，再用H150型鋼制作前后對稱的兩個吊梁支架，焊接在刀體上，在每個吊梁上安裝左右兩個滑輪。待TBM后配套完全通過最后一根鋼軌后，將平板車停至將拆卸鋼軌處，將同一側(cè)前后兩個滑輪同時滑至型鋼外側(cè)鋼軌上方，用導(dǎo)鏈將鋼軌及其下鋼枕整體吊起，然后通過轉(zhuǎn)軸將軌排旋轉(zhuǎn)放置在平板車中間，兩側(cè)軌排全部吊放好后，同時倒運至需要鋪設(shè)軌道處后，以同樣方式整體吊卸并安裝。TBM步進(jìn)區(qū)域軌道布置圖見圖4，TBM步進(jìn)軌道倒運施工布置圖見圖5。

圖4 TBM步進(jìn)區(qū)域軌道布置圖

圖5 TBM步進(jìn)軌排倒運施工布置圖

軌排整體吊裝方式解除了鋼軌鋪設(shè)對步進(jìn)效率的限制，大大減少人力、物力的投入，優(yōu)化了軌道鋪設(shè)工序，縮短了軌道鋪設(shè)時間，保證了步進(jìn)的連續(xù)性，該工程創(chuàng)造了單日步進(jìn)最高進(jìn)尺220 m的紀(jì)錄。

6 結(jié)語

隨著我國TBM施工技術(shù)的日益成熟，其步進(jìn)技術(shù)也會受到更多的關(guān)注與應(yīng)用。此次TBM施工過程中，充分利用了特殊鋼枕及軌排倒運技術(shù)，實現(xiàn)了設(shè)備快速步進(jìn)，保證及時進(jìn)行下一步掘進(jìn)工作，為其他類似工程提供了較好的借鑒。