王建軍

【摘要】連續(xù)皮帶機系統(tǒng)運輸效率高、可靠性高，基本不受運輸距離的延長而影響運輸速度，已經成為TBM掘進施工出渣運輸的主流方式。為了減少襯砌施工和掘進施工之間的相互影響，加快襯砌的施工進度，減少工期時間，提高施工安全性，可采用連續(xù)皮帶機系統(tǒng)運送出渣。本次研究結合西秦嶺隧道工程實例，對TBM同步襯砌條件中以連續(xù)皮帶機系統(tǒng)實際使用中存在的問題進行分析，并提出相應的解決措施。

【關鍵詞】TBM、同步襯砌、連續(xù)皮帶機、維護使用

TBM連續(xù)掘進長度不斷增加，有軌運輸出渣已完全不能滿足長大隧道TBM施工時出渣運輸的需求，連續(xù)皮帶機系統(tǒng)運輸效率高、可靠性高，基本不受運輸距離的延長而影響運輸速度，已經成為TBM掘進施工出渣運輸的主流方式。連續(xù)皮帶機系統(tǒng)雖然具有安全高效等優(yōu)點，但系統(tǒng)相對比較復雜，任何一個環(huán)節(jié)出現問題，都會導致整個出渣系統(tǒng)無法運轉，進而導致TBM無法施工，影響工程進度。

同步襯砌技術在我國的應用時間較短，在中天山鐵路隧道的TBM掘進中首次采用此種技術，并在實際應用中取得理想效果[1]。西秦嶺隧道工程也同樣采用同步襯砌技術，西秦嶺隧道全程19.8km，掘進出渣采用皮帶機運送模式，這點和中天山隧道不同，該工程采用的連續(xù)皮帶機需要穿越過同步襯砌車，所引來的襯砌車其結構以及整體設計都有工程自己的特點[2]。在出渣情況下，襯砌混凝土受到的動載震動還會對混凝土的凝固質量造成影響，在出渣及襯砌過程中，皮帶機需保持運動姿態(tài)不變，這些問題都影響著工程有效開展，這點也是本文研究的重點。

1.工程概況

西秦嶺隧道工程位于蘭渝鐵路中段，在甘肅省隴南市境內，隧道全長約為28.24km，于左右線分別設置2條單線隧道，最大埋深約為1.4km，依照工程設計，本隧道工程以TBM掘進方式及鉆爆法聯合進行，1段全程約5.59km，2段全程約7.34km。TBM1段掘進在出口處進行通風及出渣，2段則于斜井處出渣及通風。

2.連續(xù)皮帶機出渣系統(tǒng)

連續(xù)皮帶機出渣系統(tǒng)主要包括：卸載滾筒總成、主驅動及電器驅動控制系統(tǒng)、儲帶倉總成、皮帶張緊機構總成及電器驅動控制系統(tǒng)、皮帶調偏及延伸安裝窗口、移動尾段、急停系統(tǒng)、皮帶托輥支架和皮帶[3]。

西秦嶺TBM配套連續(xù)皮帶機采用ST2000型鋼絲皮帶，皮帶寬度914mm，運行速度達3.05m/s，輸送能力達600m?/h。整條皮帶機采用4套300KW變頻電機配減速機驅動，驅動滾筒直徑約1098.6mm，表面采用帶陶瓷片的覆蓋，以減少皮帶打滑的可能性。儲帶倉總長87.075m，包括18個改向和張緊滾筒，共能存儲10層皮帶，共計650米。

3.同步襯砌技術的應用分析

3.1同步襯砌施工方案

本次施工依照同步襯砌臺車不同的位置設置，一共設計了兩種同步襯砌的具體方案：同步襯砌車和TBM設計成一個配套整體，另一方案為使同步襯砌車和TBM始終保持一個合理間距，每種方案使用的模板并非同一類型，分別是液壓鋼模與穿行液壓鋼模[4]。

通過對兩種方案的綜合對比，將同步襯砌車裝置于TBM的后配套處構成一個整體的施工方案并不能適用于本次工程中。而另一種襯砌車和TBM始終保持一定間距，利用穿行鋼模的方式，因空間布局較難，也同樣不可取，因此本次工程最終確定為襯砌車和TBM后配套始終保持一定間距，并選取液壓鋼模作為模板的施工方案。

3.2同步襯砌施工規(guī)劃

本次施工以TBM掘進施工和二次襯砌平行操作，二次襯砌在TBM掘進之后適時進行。襯砌臺車的結構設計必須將連續(xù)皮帶機、水管、通信電纜、高壓電纜、通風軟管以及運行車輛穿行的因素考慮在內，且臺車在操作過程中必須保證TBM所需材料運輸、皮帶傳送、高壓供電、照明通風、給排水及通訊的持續(xù)進行[5]。

TBM掘進段的襯砌施工需安排2臺基準班級為452cm的大型模板液壓襯砌車（以下成車1，車2），緊跟TBM施工，車1需緊跟TBM進行施工，對于圍巖情況差的洞段進行及時襯砌，可進行多次施工，車2設置于車1后，預先留置橫通道等施工位置進行施工，TBM的掘進速度為平均0.6km/月。

3.3施工流程

TBM在進入洞口時，車1、車2同時緊跟入洞，在洞口約100m處停車，待矮邊墻施工完成且滿足一定強度，再跟至TBM后方的適當處，開始和TBM同步襯砌。車3跟車1、車2同時入洞，首先進行洞口處的V級圍巖襯砌，之后接著進行預備洞中可進行二次襯砌的施工段，最終達到TBM的出發(fā)洞之后暫停，等TBM掘進第一階段徹底完成，且連續(xù)皮帶機和給排水、通風等管道拆除之后，車3再從內部開始向外進行預備洞中其它部分的二次襯砌。

4.存在的問題及原因分析

本次工程在實際操作中存在幾點影響施工的重點問題，具體如下：

（1）工程初期偶見皮帶機跑偏以及石渣墜落的故障，影響施工正常開展，經分析得知連續(xù)皮帶機的運行要求較高，在運轉時皮帶架須始終維持在出渣時的位置及狀態(tài)，主要是因為沒有良好固定位置，造成此類問題的出現。

（2）工程施工中曾出現襯砌車偏載的情況，對施工造成不利影響，經分析得知這是由于皮帶機的靜態(tài)荷載所造成的，此外在運轉時，還會因動態(tài)荷載致使養(yǎng)護狀態(tài)下的混凝土出現質量下降等情況，進而造成開裂、質量差等問題。

（3）皮帶機在穿越襯砌車時其位置不能發(fā)生改變，這就要求臺車上需要留有固定且足夠的空間，此外臺架下還需要有軌運輸車不斷運行，這也是臺車臺架以及模板設計的一大難題。

5.解決方案

5.1為保證無論臺車是何種工況，皮帶機都能維持在出渣時的狀態(tài)機位置，我們采取的解決方案是在臺架與模板見流出足夠大的專用通道與滑軌空間，以此可承載皮帶機。為保障皮帶機持續(xù)出渣運行，在穿越臺車時，單純對在洞壁固定用的三角支撐進行拆除，并由臺車上設置的專用滑軌來承載皮帶機，在臺車的移動過程中，將前方皮帶機上的三角支撐進行拆除，同時在后部將三角支撐進行安裝。

5.2為防止偏載以及震動對于臺車和混凝土的影響，我們采用的方案是利用荷載轉移與綜合減振法，以此防止皮帶機在運行時產生的振動向模板和臺架傳送。

5.3為了解決空間通行要求，在施工條件進行實地勘察，并對臺車的結構、材料等參數進行多次計算，以此來確定臺車的斷面設計，來滿足空間通行要求。

6.結論與討論

西秦嶺隧道以本文所分析的施工方案，現已全面完工，并于2014年7月正式全線貫通，通過實踐證明該種方案的同步襯砌車可實現良好穩(wěn)定運轉，各個工序在此方案下實現緊密銜接，并通過施工組織中的不斷磨合，施工后期的襯砌速度不斷提升?？傊?，西秦嶺隧道的連續(xù)皮帶出渣條件下TBM掘進和二次襯砌同步施工方案是國內首創(chuàng)，在實踐中也取得良好實效，此種方案具有顯著實踐意義，值得推廣。

參考文獻：

[1]許金林，徐贊，王艷波. 西秦嶺特長隧道連續(xù)皮帶機出碴施工關鍵技術[J]. 隧道建設，2011，31（ 6） ： 678 - 685.

[2]徐雙永，陳大軍. 西秦嶺隧道皮帶機出碴 TBM 同步襯砌技術方案研究[J]. 隧道建設，2010，30（ 2） ： 125 - 127.

[3]戴潤軍，楊永強.西秦嶺隧道連續(xù)皮帶機出碴下的同步襯砌施工組織管理[J].隧道建設，2011，31，（4）：494—499.

[4]王峻武，陳大軍.蘭渝鐵路西秦嶺隧道TBM步進施工技術[J].鐵道建筑技術，2011（5）：101—106

[5]王艷波. 連續(xù)出碴皮帶收放裝置的設計與實用效果[J]. 隧道建設，2011，31（ 6） ： 765 - 769.