淺談厄瓜多爾辛克雷水電站隧道掘進機施工

摘要：隧道掘進機簡稱TBM，與傳統鉆爆施工相比具有高效、安全、對環境破壞小等優點，辛克雷項目采用的是德國海瑞克公司生產的雙護盾硬巖掘進機，它可以邊掘進邊安裝管片，TBM隧道施工對設備管理、運輸管理、備件管理、作業人員管理等要求很高，尤其是備件的管理更為重要。

關鍵詞：隧道施工；隧道掘進機；水電站隧道

中圖分類號：U45 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）26-0114-02

1 工程概況

辛克雷水電站引水隧洞總長27km，其中15km屬于中國水利水電第十工程局的標段。這一標段的地質狀況復雜，地層含水量大，還要穿越一座火山，設備面臨高溫、巖溶等不利地質因素。考慮地質含水量大，十局將原施工方案改為自下游向上游掘進，利用隧洞的自然坡度排水，以避免在施工過程中因排水量大，而增大排水設備的投入。所使用的TBM直徑為9130mm，共9節臺車，采用真空吸盤式管片拼裝機，隧道內運輸采用2組柴油機車不間斷運送物料，每環管片共有7塊。由于隧洞直徑大和距離長，所以TBM施工過程中需要大量的管片，因此需要在施工現場自建一個大型的管片預制廠，進行管片生產。現場建有一個管片預制場、一個TBM廣場、一個渣土場、一個大型料場、一個大庫房及其他施工設施。

2 TBM施工管理內容

TBM施工管理大致分為施工成本管理、施工技術與方案管理、備件管理、質量和安全管理，合理科學地管理可以提高工程的質量和進度。

2.1 施工成本管理

施工成本管理包含設備選型管理、場地規劃管理、人員分配管理、備件儲備管理。

2.1.1 設備選型。TBM具有專一性，也就是說每一個TBM的設計和配置都是結合施工現場的地質條件及施工方的技術要求，進行專門的定制。在與生產方（德國海瑞克公司）進行設計聯絡溝通時，我方技術管理人員根據我方工作需要向海瑞克提出許多合理的設計變更，比如減少某些不必要的設備或者將一些非關鍵部位國產化，以此在保證設備使用功能不受影響的條件下，降低項目的支出成本。另外采用一些國產的產品，也可以在后期的維護保養過程中節省備件的采購成本和采購時間。

2.1.2 場地規劃。TBM施工要求物料的供給及時，砂漿和管片的運輸需要很多的人力物力，既要考慮管片生產的材料運輸成本，也要考慮管片運往隧洞的運輸成本，由于是野外作業，路況影響運輸的重要因素。門式起重機的布置，要盡可能高效地實現管片、支撐管片及軌道的吊裝。合理的場地規劃不僅使工作效率有效的提高，同時也降低了運輸成本，更是確保了作業人員的安全，減少了工人的勞動強度。

2.1.3 人員分配。TBM施工條件非常艱苦，如何調動作業人員的工作積極性非常重要。現場采用兩個運行班，一個維護班的工作模式，由主機操作手兼任班長。以下是運行班人員配置表格。

2.1.4 備件儲備管理。TBM運行過程中經常會遇到某些部件的損壞，在簽訂購買整機合同時，廠家會提供少量的備件，但對于整個施工工程來說，這些量是遠遠不夠的。這就需要施工方做好備件的儲備計劃，備件儲備多可以保證設備的工作狀態，但也增加了項目的周轉成本，儲備少，一旦停機更會對整個工程的工期進度造成極大的影響。另外由于備件的種類很多所以需要專業人員的管理，確保及時地將備件的消耗情況反映給項目部，以便管理者能及時準確地做出備件采購計劃。由于國內相關行業的發展，很多備件已經可以在國內采購，并且質量很好，應盡量國內采購。如果是進口件直接尋找生產廠家采購，這樣可以節省很多成本。

2.2 施工技術與方案管理

施工技術與方案管理是決定工程成敗的關鍵，TBM施工往往會遇到很多棘手的問題，比如地質問題，當遇到破碎巖層時，是選擇快速推進還是選擇超前注漿、改良地質狀況后再進行掘進是非常關鍵的，錯誤的決定不僅會延誤工期還可能使TBM卡機，造成嚴重的后果。在出現技術問題時，需制定相應的詳細施工方案。同時在整個設備運行期間要制定嚴格的施工措施，確保人員及設備的安全。隧道工程建設中，施工操作技術水平對工程的施工風險有直接的影響。由于操作工藝流程復雜，且不同的施工方法又有不同的適用條件，貿然采取某種方案勢必會產生風險。施工過程中可能出現地質的不確定性、工作面塌方、密封破損、巖爆、瓦斯爆炸、有毒氣體釋放、巖溶、突涌水、洞外危崖落石、危石、洞口滑坡、施工用電事故、通訊不暢以及安全措施不力等隱患。雖然影響隧洞施工的因素很多，但客觀的因素是隧道所處的地質條件和自然環境，而主觀的因素就是人們對地質的認識和改造的能力，根據施工的具體條件實施動態的管理，是進行工程風險規避的重要手段。對隧道工程的施工管理應該從以下兩個方面

著手。

2.2.1 加強地質超前預報。TBM配有超前鉆機，當處于不良地質時就要對前方地質進行取樣探測，以做出可行的方案，盡可能地規避風險。

2.2.2 培養一支高素質的人才隊伍。隨著工程的進展，施工人員逐漸積累了豐富的施工經驗。在現場的工程技術人員發現地質條件與設計有差異時，應及時與勘測和設計單位溝通，通過勘測和設計單位信息反饋，及時修正施工方案，合理地控制施工全過程。

2.3 備件管理

TBM的備件管理在整個施工過程中是非常重要的，也是成本支出非常多的一項。出于對行業的保密性，廠家是不會向施工方提供生產圖紙，哪怕是最無關緊要的部件，因此備件的管理在工廠監造時就已經開始。

2.3.1 在TBM上有許多部件是施工方可以自己生產的，例如：油缸前方的尼龍板、管片拼裝機定位銷、各種液壓管、甚至是喂片機等。就需要在進廠監造時由施工方技術人員，通過實際測量記錄下備件的詳細技術參數，為以后現場制造和采購備件提供技術支撐，這樣能節省項目的支出成本和提高施工進度。

2.3.2 在TBM上有許多的部件是可以要求設備供應商采用國產品牌，比如注漿泵、水泵、濾芯、濾器、滾刀及一些小油缸等。采用國產品牌不僅在使用功能上不會影響設備性能，而且還會降低設備采購成本，最為關鍵的是在以后的備件使用過程中，采用國產品牌可以縮短采購周期，采用TBM設備制造廠家的備件采購周期約3個月，而采用國產品牌采購僅需7天就可以到達施工現場。施工現場只需儲備部分在國內沒法采購或技術要求達不到TBM產品要求的大型密封條、電磁閥、傳感器等備件。

2.3.3 對于備件的庫存管理，根據施工過程中的備件實際消耗量提前做好采購計劃。現主要介紹一下備件的入庫管理。備件入庫后，庫管人員要及時地將備件信息錄入電腦。備件應按備件說明書的要求進行存放，特別要注意防潮、防高溫等。油品不能露天存放。備件管理的好壞將直接影響到整個工程的施工進度。

2.4 質量和安全管理

安全是施工的第一要求，而項目施工質量是保證安全的前提。對于施工質量管理，要制定詳細的施工方案，現場施工必須按已制定的施工方案進行施工。由于隧道施工存在較多的隱蔽工程，事后發現問題，很難進行整改。因此，必須在施工過程中加強過程控制，進行必要的質量檢驗，確保上一工序合格后才能進行下一工序的施工。為此，增加質量檢查環節是非常必要的，實現質量控制也是實現安全生產。例如施工中如果注漿量沒達到要求，但是為了完成管理者所規定的環數而貿然掘進，是極有可能造成很大的管片沉降，如果發生在建筑物下方時，可能會引起建筑物坍塌，同時對隧洞上方的植被造成致命的破壞（曾經就有過一條穿山隧道打通后，山上的植被全部因為水分流失而全部枯萎的慘象）。所以質量控制安全管理不僅是確保工程安全、人員安全，同時也能有效避免環境遭到破壞。

3 結語

TBM是集機械、電氣、液壓和自動控制于一體的隧道施工設備，相較于傳統的鉆爆法具有安全、高效等諸多優點，但由于其本身造價高，所以項目前期投資很大。在施工使用中要結合地質狀況，設備本身的工作狀況和運行維護人員的技術水平，本著科學、安全的方針進行項目管理。其中要按要求對TBM進行定期的維護保養，事實證明精細的保養是TBM高效穩定運行的前提。

作者簡介：張忠寶（1986—），男，黑龍江人，中國水利水電第十工程局有限公司機電安裝分局助理工程師，研究方向：建設工程施工技術與管理。