王慧英羅 天(吉首大學張家界學院 湖南 張家界 47000 中國安能建設總公司 西藏 拉薩 85600)

全斷面巖石隧道掘進機應用實例分析

王慧英1羅 天2
(1吉首大學張家界學院 湖南 張家界 427000 2中國安能建設總公司 西藏 拉薩 851600)

全斷面巖石隧道掘進機(Tunnel boring machine,TBM)，是用于開挖地下通道工程的大型專用工程機械，廣泛用于鐵路、公路、水利、市政建設等工程的隧道施工。我國已成為全球?qū)BM需求量最大、增長最快的國家。但在諸多全斷面巖石隧道機掘進作業(yè)應用實例中，受到地質(zhì)條件，設備機械、液壓、電氣等因素的影響，導致施工進度延誤，有的甚至出現(xiàn)失敗實例，本文結合全斷面巖石隧道掘進機施工中通常遇到的問題，提出了解決問題的實用方法，經(jīng)工程應用實例表明，應用效果較好。

隧道掘進機；施工方案；皮帶跑偏

一、前言

因全斷面巖石隧道掘進機在施工方法集掘進、出渣運輸和支護襯砌于一體，一次成洞的隧道掘進方法，它引領了隧洞開挖的全新時代，具有連續(xù)作業(yè)、施工速度快、環(huán)境污染小、安全優(yōu)質(zhì)等特點。隧道掘進機根據(jù)各系統(tǒng)在施工中發(fā)揮的作用，可以分為主機系統(tǒng)和后配套系統(tǒng)兩 部分。主機系統(tǒng)是隧道掘進機的核心，其主要功能是將巖土體切削成便于運輸?shù)脑?，然后通過設置在前端的收集器將渣料收集至皮帶機上，由皮帶機將渣料運出洞外。硬巖掘進機主機系統(tǒng)主要包括刀盤、刀具、主軸承、機頭架和主大梁、支撐系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、驅(qū)動裝置和主機皮帶機等; 后配套系統(tǒng)是隧道掘進機主機后面為掘進提供服務的各種配套設施的總稱，本文針對在西藏旁多水利樞紐輸水洞工程的應用實例分析，闡述工程中遇到的具體案例及采取的措施，為高原的全斷面巖石隧道掘進機的施工應用提供借鑒。

二、案例分析

本工程采用的全斷面巖石隧道掘進機直徑4.2米，掘進機全長177米，掘進機編號m-1669，工程位于西藏拉薩市林周縣，海拔4100米，在掘進初期遇到了許多問題，通過工程技術人員的不斷努力，逐一進行了克服。

（1）后配套皮帶系統(tǒng)時常斷裂

本工程采用連續(xù)皮帶出渣，連續(xù)皮帶從主機到洞外渣場可分為七段，七段實行分段控制，在皮帶的第二段，即后配套皮帶機系統(tǒng)，在1-4號臺車處在臺車下方運行，回程皮帶距離洞壁下方約15厘米，在四號臺車處有一向上坡道，當皮帶運行時，皮帶的抖動極易將渣抖出皮帶外，加之三號臺車是噴混臺車，噴混回填料會漏到皮帶下方，另外，在掘進工程中，巖石遇水，在洞底易形成淤泥。以上三種因素的共同作用易導致雜物劃到回程皮帶，導致皮帶斷裂無法正常掘進。通過對淤泥量的統(tǒng)計，及對施工工序的調(diào)整，針對以上出現(xiàn)的問題，采取在1-5號臺車處加軌枕和滑道，軌枕采用12的工字鋼，經(jīng)過加工成洞壁的弧形，滑道采用12的工字鋼，加工成兩米一節(jié)，軌枕通過錨桿固定，兩個軌枕間通過四根滑道連接，滑道和軌枕應用以來，后配套皮帶從未出現(xiàn)過大面積劃破的現(xiàn)象，確保了掘進作業(yè)的正常進行?；篮蛙壵砣鐖D1-1,1-2

圖1-1 軌枕及滑道

圖1-2軌枕及滑道

（2）后配套臺車脫軌

在全斷面巖石隧道掘進機作業(yè)工程中，后配套臺車采用的軌道運輸方式，軌道循環(huán)利用，因臺車左右重量不一致，在掘進作業(yè)中，會出現(xiàn)后配套臺車出軌的現(xiàn)象，針對在掘進過程中臺車運動速度慢的特點，通過在臺車軌道處加擋板的方式，有效解決了臺車脫軌的問題。后配套臺車處的檔板如圖2-1

圖2-1 后配套臺車擋板

（3）連續(xù)皮帶機系統(tǒng)聯(lián)動及跑偏處理

由于連續(xù)皮帶機系統(tǒng)組成子系統(tǒng)多，運輸線路長，出現(xiàn)跑偏后，運輸料會掉落，皮帶支吊架會損壞。前期在小圓洞內(nèi)采取鐵鏈吊裝皮帶架的方式進行皮帶延伸，但在實際施工中很難保證皮帶架水平，且掘進過程中皮帶架抖動嚴重，之后，在皮帶架延伸過程中，采用支架的方式進行延伸。在皮帶機系統(tǒng)啟動過程中，采取先洞外再洞內(nèi)的方式啟動，在皮帶機系統(tǒng)制動過程中，采取先洞內(nèi)后洞外的方式進行。針對皮帶跑偏的問題，主要采取調(diào)整托輥，調(diào)整托輥架，安裝防跑偏托輥的方法進行調(diào)整。在采取調(diào)整托輥方法時，通過摸索，通常采用方向調(diào)整法：即將托輥看作一個方向盤，皮帶運行方向看作汽車行駛方向，若皮帶跑偏，則將托輥按方向盤糾偏方向調(diào)整，將軸調(diào)整到相應凹槽，如圖3-1。在采用安裝防跑偏托輥的方法時，首先加工托輥支架，同時，要確保安裝防跑偏托輥支架后，支架不會與皮帶接觸。通過上述方法的采用，本工程皮帶機系統(tǒng)運行正常可靠，如圖3-2。

圖3-1 托輥及支架凹槽

圖3-2防跑偏托輥

三、總結

通過應用實例的分析，提出了具體解決方案，也為全斷面巖石隧道掘進機的選型提出了合理化建議。

（1）在主機和后配套皮帶的卸渣口，后配套皮帶前部較低，在設計和施工過程中，通過增加滑道等措施，提升后配套皮帶，防止皮帶損傷。

（2）全斷面巖石隧道掘進機后配套臺車通常采用軌道式，且重量分布不均，可在后配套臺車處加防跑偏、防脫軌擋板，防止后配套臺車脫軌，確保掘進施工正常進行。

（3）連續(xù)皮帶機出渣，皮帶容易跑偏，通過架設防跑偏托輥，或者采用調(diào)整托輥的方向調(diào)整法進行調(diào)整，保證連續(xù)皮帶機系統(tǒng)運行正常。

[1]杜彥良，杜立杰.全斷面巖石隧道掘進機：系統(tǒng)原理與集成設計 [M].武漢：華中科技大學出版社，2011：

[2]張照煌，李福田. 全斷面隧道掘進機施工技術[M]. 北京：中國水利水電出版社，2006.

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