TBM施工前期配套工程的總體方案優(yōu)化

1、TBM施工前期配套工程的總體方案優(yōu)化研究TBM 施工前期配套工程的總體方案優(yōu)化研究作者 :佚名內(nèi)容摘要：通過(guò)對(duì)秦嶺隧道 TBM施工經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的總結(jié)，提出了 TBM施工前 期配套工程的總體方案優(yōu)化，并進(jìn)行分析和論證，為 TBM 施工設(shè)計(jì)人員提供參 考。xx詞：TBM配套工程方案優(yōu)化1 TBM 隧道施工的特點(diǎn)TBM 可以一次完成隧道全斷面掘進(jìn)，初期支護(hù)，石碴運(yùn)輸，仰拱塊鋪設(shè)注 漿，風(fēng)、水、電管路延伸，運(yùn)輸線(xiàn)路的延伸等。實(shí)現(xiàn)山嶺隧道的工廠化施工。TBM的設(shè)備是超大型的綜合系統(tǒng)，設(shè)備的特點(diǎn)決定了 TBM施工與鉆爆法施 工不同：(I)超大型綜合設(shè)備，要求較安全的運(yùn)輸通道和組裝場(chǎng)地及配套設(shè)備；( 2)隧道工

2、廠化施工，要求配套設(shè)施齊全，且布局合理；( 3)施工速度快， 1m/h3.5m/h ，要求材料、配件的供給儲(chǔ)存必須滿(mǎn)足需 要；( 4) TBM 設(shè)備復(fù)雜，對(duì)地質(zhì)較敏感，靈活性小，對(duì)前期配套工程的依賴(lài)性 強(qiáng)；( 5) TBM 施工環(huán)節(jié)多，相互協(xié)調(diào)要求高；( 6)用水量、用電量、刀具消耗量大。2 TBM 前期配套工程由于TBM的施工特點(diǎn)，決定了 TBM前期工程必須滿(mǎn)足TBM的施工需要， 否則將影響 TBM 的施工效率和工程效益。然而， TBM 前期項(xiàng)目較多，一般來(lái) 說(shuō)， TBM 前期工程應(yīng)有：（1）TBM 的運(yùn)輸通道；（ 2）組裝場(chǎng)地、臨時(shí)存放場(chǎng)地、預(yù)備洞室、起步洞室；（3）仰拱塊預(yù)制工廠、檢拌合

3、站、仰拱塊存放場(chǎng)地；（ 4）刀具、機(jī)車(chē)、材料車(chē)、碴車(chē)維修存放、倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)地；（5）運(yùn)輸軌線(xiàn)及翻車(chē)機(jī)安裝工程；（6）供電、供水設(shè)施場(chǎng)地；（7）機(jī)械加工、維修場(chǎng)地；（ 8）材料、配件倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)地；（9）員工生活區(qū)工程。3 前期配套工程的總體方案優(yōu)化TBM 前期配套工程項(xiàng)目較多，工程數(shù)量較大，而且要因地制宜，對(duì)影響 TBM 施工的主要配套工程進(jìn)行優(yōu)先考慮，并做好具體全面工程的通盤(pán)方案。必 須針對(duì) TBM 前期配套工程逐一進(jìn)行優(yōu)化研究，達(dá)到最優(yōu)。（1）TBM 的運(yùn)輸通道： 在新線(xiàn)工程設(shè)計(jì)時(shí)，考慮 TBM 施工的先決條件，必須能夠順利將 TBM 運(yùn)輸 到施工現(xiàn)場(chǎng)，而且運(yùn)輸路程較短（指工程便道）、造價(jià)低。（ 2）

4、組裝場(chǎng)、臨時(shí)存放場(chǎng)、預(yù)備洞室、起步洞室： 起步洞室的長(zhǎng)短、大小取決于 TBM 的刀盤(pán)直徑及刀盤(pán)前面到 TBM 前外凱的 距離。大于該距離也能滿(mǎn)足施工要求，但易造成施工浪費(fèi)。TB880E型掘進(jìn)機(jī)起步洞室 10m秦嶺I線(xiàn)北口采用10mK必.8m。臨時(shí)存放場(chǎng)盡可能建在組裝場(chǎng)鄰近位置，場(chǎng)地面積至少能滿(mǎn)足TBM5070%零部件的存放。TB880E型掘進(jìn)機(jī)在秦嶺I線(xiàn)北口的存放場(chǎng)能存下所有的集 裝箱部件和 50的裸裝件（約 30的裸裝大件直接存在組裝場(chǎng)）。預(yù)備洞室的尺寸主要取于 TBM的外形尺寸和洞口自然地貌。組裝的長(zhǎng)度至 少等于 TBM 主機(jī)長(zhǎng)度 +連接橋長(zhǎng)度 +第一節(jié)拖車(chē)長(zhǎng)度 +拖拉油缸長(zhǎng)度 +主軸自存

5、放 長(zhǎng)度+刀盤(pán)存放長(zhǎng) +機(jī)動(dòng)長(zhǎng)度，寬度至少能滿(mǎn)足 TBM 組裝和大件的進(jìn)出場(chǎng)地（秦 嶺 I 線(xiàn)的組裝場(chǎng)約 90m 長(zhǎng)）。預(yù)備洞、組裝場(chǎng)、起步洞之間關(guān)系用公式表示：TBM總長(zhǎng)二L組裝場(chǎng)+L預(yù)備洞+L起步洞其中：L組裝場(chǎng) LTBMfc機(jī)+ L連接橋+ L拖拉缸+L第一節(jié)拖車(chē)+ L主軸承+ L刀盤(pán)+ L機(jī)動(dòng)（10m）L預(yù)備洞=0 （TBM總長(zhǎng)一 L組裝場(chǎng)一 L起步洞）刀盤(pán)到后外凱的距離起步洞 胡盤(pán)到前外凱的距離。組裝場(chǎng)的設(shè)計(jì)盡可能 以洞口為基準(zhǔn)，洞口自然地貌一般分為四種情況（見(jiàn)圖2 一圖 5）。（ 3）仰拱塊預(yù)制工廠、混凝土拌合站、仰拱塊存放場(chǎng)地：仰拱塊預(yù)制工廠宜建在運(yùn)輸軌線(xiàn)必經(jīng)之地，一般用支線(xiàn)與運(yùn)

6、輸正線(xiàn)相通。預(yù)制廠脫模場(chǎng)根據(jù) TBM 施工的需要設(shè)置，一般應(yīng)根據(jù)仰拱塊強(qiáng)度硬化周期 來(lái)衡量 TBM 的施工需要，當(dāng)然應(yīng)考慮 TBM 的最快施工速度。混凝土拌合站應(yīng)以預(yù)制工廠的規(guī)模和 TBM 施工速度而設(shè)，兼顧 TBM 后期施 工的需要?；炷涟韬险緫?yīng)有足夠的砂、石料存儲(chǔ)場(chǎng)地。不僅能滿(mǎn)足仰拱塊預(yù) 制工廠的需要，而且要滿(mǎn)足 TBM 施工的初期支護(hù)的需要和仰拱塊下注漿。還要 根據(jù)施工階段的特點(diǎn)進(jìn)行混凝土拌制合站的配置。仰拱塊的存放場(chǎng)地應(yīng)根據(jù) TBM 的施工速度及仰拱塊強(qiáng)度硬化周期和堆放高 度決定，場(chǎng)地過(guò)大，浪費(fèi)征地費(fèi)用，且搬運(yùn)不便，場(chǎng)地太小，又耽誤 BM 施工 （對(duì)TB88E掘進(jìn)機(jī)以33塊為宜，約互

7、見(jiàn)Df）。4）刀具、機(jī)車(chē)、材料車(chē)、碴車(chē)維修、存放。倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)地：刀具是 TBM 施工必備的消耗件，需要量大且維修頻繁，刀具的倉(cāng)儲(chǔ)及維修 場(chǎng)地要根據(jù)TBM刀盤(pán)上的刀具的種類(lèi)、數(shù)量的及 TBM施工所需的刀具周轉(zhuǎn)量決 定，一般刀具周轉(zhuǎn)量是刀盤(pán)上刀具數(shù)量的 23 倍。機(jī)車(chē)、材料車(chē)、碴車(chē)維修存放場(chǎng)地是根據(jù) TBM 施工特點(diǎn)及施工速度、隧道 的最長(zhǎng)距離而定的。隧道越長(zhǎng)，所需車(chē)輛越多，施工速度越快，所需車(chē)輛越 多，維修、存放場(chǎng)地越大。（5）運(yùn)輸軌線(xiàn)及翻車(chē)機(jī)安裝工程：運(yùn)輸軌線(xiàn)（指正線(xiàn)，不含支線(xiàn)）的長(zhǎng)度是由 TBM 施工的最基本需要和隧道 洞口的自然地貌所決定的，如下式所示：L運(yùn)輸軌線(xiàn) > 組裝場(chǎng)+ L翻車(chē)機(jī)

8、+ L1機(jī)車(chē)1臺(tái)+ L10節(jié)碴車(chē)翻車(chē)機(jī)的安裝工程有兩種情況：a. 人工開(kāi)槽安裝（秦嶺I線(xiàn)北口，二次倒運(yùn)棄碴）；b. 自然架橋安裝。這兩種情況必須考慮是否二次倒運(yùn)棄碴，是否滿(mǎn)足運(yùn)輸 軌線(xiàn)最短距離和棄碴場(chǎng)地的征地費(fèi)，以及棄碴倒運(yùn)設(shè)備的配置費(fèi)、倒運(yùn)費(fèi)。最 優(yōu)方案是滿(mǎn)足運(yùn)輸軌線(xiàn)最短距離和不進(jìn)行二次倒運(yùn)棄碴。假如 9kg 隧道直徑 ©8.8m，棄碴約有100萬(wàn)m3 （虛方），二次倒運(yùn)費(fèi)為10元/ m3 （倒運(yùn)距離約3 4km） X 100萬(wàn) m3 = 1000萬(wàn)元， 倒運(yùn)設(shè)備配置費(fèi)約 l000 萬(wàn)元（一臺(tái)進(jìn)口裝載機(jī)及 10 臺(tái)大型自卸車(chē)）。不進(jìn)行倒 運(yùn)棄碴可節(jié)約設(shè)備配置費(fèi)約 800 萬(wàn)元及棄碴

9、倒運(yùn)費(fèi) l000 萬(wàn)元。但必須根據(jù)施工 現(xiàn)場(chǎng)地貌選擇翻車(chē)機(jī)安裝位置和棄碴場(chǎng)的征用。（ 6）供電、供水設(shè)施：根據(jù) TIM 施工用水量、用電量文的特點(diǎn)，必須選擇有充足水源的地方，并 且要有一定的供水壓力及管路最易布置的供水設(shè)施。TBM的用電量大，而且施工距離較長(zhǎng)，采用的是高壓供電，因此供電設(shè)施必須選擇適當(dāng)?shù)奈恢?，既兼?TBM 用電，又能為工程配合設(shè)施供電。7）機(jī)械加工、維修場(chǎng)地：工程所需網(wǎng)片、錨桿、鋼拱架的加工及配套設(shè)備維修，必須要有充足的場(chǎng) 地，且場(chǎng)地不宜離運(yùn)輸軌線(xiàn)太遠(yuǎn)。否財(cái)，運(yùn)輸費(fèi)用太高，耽誤TB M施工。（ 8）材料、配件的倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)地：TBM 施工速度快，所需材料量大，配件種類(lèi)。數(shù)量較多，必

10、須有適宜的場(chǎng) 地才能滿(mǎn)足需要，因此材料和配件的存儲(chǔ)場(chǎng)地必須足夠且離運(yùn)輸軌線(xiàn)較近門(mén) BM 配件全儲(chǔ)量歹1/m,材料倉(cāng)儲(chǔ)量歹6個(gè)月使用量）。（9）員工生活區(qū)工程： 員工生活區(qū)的建設(shè)是很重要的。生活區(qū)太大,征地費(fèi)太多、太小則員工生 活質(zhì)量無(wú)法提高。布局合理,區(qū)域大小適當(dāng)（考慮員工數(shù)量、職位、職能部門(mén) 等）,既可以節(jié)約供水、供熱、供電,又能使員工上、下班方便,可供休息、 娛樂(lè)。4 總體方案優(yōu)化對(duì) TBM 施工的好處以 9km 隧道施工為例,不進(jìn)行二次棄碴,可節(jié)約二次倒運(yùn)費(fèi)約 l000 萬(wàn)元, 節(jié)約設(shè)備配置費(fèi)約 800 萬(wàn)元。組裝場(chǎng)和預(yù)備洞優(yōu)化后,若以最佳洞口自然地貌考慮,可節(jié)約預(yù)備洞的混 凝土數(shù)量，組裝可提前30天（采用同跨距75t X 2+ 15和30t/10t兩個(gè)龍門(mén)吊平 行作業(yè),或采用 1 個(gè)龍門(mén)吊和一個(gè)汽車(chē)吊平行作業(yè)）?；炷涟韬险窘ㄔO(shè)的合理,可提高混凝土質(zhì)量,節(jié)約調(diào)車(chē)編組時(shí)間,同時(shí) 可接施工階段進(jìn)行功率配備，節(jié)約能源（秦嶺I線(xiàn)北口在TBM施工初期，只是生產(chǎn)仰拱塊和噴漿注漿料，采用一套 HZS50拌合站，中期TBM施工速加快，又 增配了一套方圓拌合站,在施工后期,襯砌混凝土用量增大,又增配了一套混 凝土拌合站）。刀具、