大伙房水庫輸水工程TBM洞內(nèi)拆卸方案設(shè)計

李 靜

(遼寧省湯河水庫管理局， 遼寧 遼陽 111008)

大伙房水庫輸水工程TBM洞內(nèi)拆卸方案設(shè)計

李 靜

(遼寧省湯河水庫管理局， 遼寧 遼陽 111008)

TBM是一種集掘進、出渣、支護和通風(fēng)防塵等多功能為一體的隧道施工機械。本文根據(jù)TBM在大伙房輸水工程中的成功應(yīng)用，針對洞內(nèi)TBM拆卸間位置選擇、斷面設(shè)計、TBM主機、連接橋、后配套的拆卸流程進行了闡述，并對TBM在拆卸過程中的注意事項進行了介紹，為類似工程TBM拆卸洞設(shè)計、TBM的洞內(nèi)拆卸提供參考。

TBM機；拆卸；方案設(shè)計；注意事項

1 概 述

大伙房輸水工程隧洞全長85.32km，隧洞開挖直徑8m，成洞洞徑7.16m，采用3臺φ8.0m敞開式硬巖掘進機(TBM)進行隧洞開挖。其中TBM3標段(66+756～85+314段)采用1臺MB264—311型掘進機，歷時 29個月，完成了14.30km的隧洞掘進。TBM是一種集掘進、出渣、支護和通風(fēng)防塵等多功能于一體的高效隧道施工機械，具有體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)含量高、價格昂貴等特點，TBM設(shè)備通常需要完成幾個工程的隧道掘進施工才能發(fā)揮其最大價值，因此，隧洞貫通后TBM的拆卸方案設(shè)計對TBM的重復(fù)利用尤為重要。

MB264—311型掘進機由主機、連接橋、后配套輔助系統(tǒng)三大部分組成，全長156.60m、總重量1337t，其中主機部分長度30.60m、總重量650t。最重件為主機刀盤，重約150t。2007年12月19日開始對TBM3標段開敞式硬巖掘進機洞內(nèi)進行拆卸，2008年1月20日，拆卸完成，歷時2個月。

2 拆卸間設(shè)計

TBM掘進完成后，選擇一個合適的TBM拆卸地點是關(guān)系設(shè)備安全拆卸、運輸?shù)那疤釛l件。原設(shè)計拆卸間采用15號支洞交叉點處用于TBM2標段TBM設(shè)備的安裝間。由于在15號洞鉆爆法反向接應(yīng)TBM3標段，TBM貫通面距離15號交叉口處的安裝間1500m，經(jīng)過對經(jīng)濟及工期等多方面綜合論證，在貫通面上游68+000～67+950處設(shè)置拆卸間進行拆機。 拆卸間的設(shè)計以滿足TBM主機拆卸為準，拆卸間布置在貫通面附近地質(zhì)圍巖較好的Ⅱ、Ⅲ圍巖洞段，拆卸間斷面(見圖1)設(shè)計為適合橋式起重機工作的蘑菇形斷面。

圖1 拆卸間斷面設(shè)計

2.1 拆卸間斷面寬度(B)的確定

相關(guān)參數(shù)：b1：起吊最大件寬度，刀盤為8m；b2：安全距離1.25m；b3：邊墻混凝土厚度0.50m；b4：噴射混凝土厚度0.20m。

B=b1+b2+b3+b4=8m(刀盤)+ 2×1.25m(距邊墻安全距離)+2×0.5m(邊墻厚度)+2×0.2m(初期支護厚度)

2.2 拆卸間高度(H)的確定

相關(guān)參數(shù)：h1：起吊最大件高度，刀盤為8m；h2：最小起吊高度2m；h3：起重機高度2.30m；h4：安全距離0.50m；h5：吊點至刀盤頂距離0.80～1.20m；h6：底板混凝土厚度0.30m。

H=h1+h2+h3+h4+h5+h6=8m(刀盤)+ 2m+ 2.30m(起重機高度)+0.50m(安全距離)+(0.80～1.20m吊點至刀盤頂距離)+0.30m底板厚度。

2.3 拆卸間長度(L)的確定

拆卸間的長度滿足TBM主機拆卸即可。TBM主機長度L1=30.60m，考慮刀盤拆卸擺放地面、距離主機及大件車安全距離、大件車進入拆卸間長度L2=8+2+5=15m，連接橋進入拆卸間L3=4～5m，L=L1+L2+L3=30.60m + 15m +4～5m，主機拆卸間長度為50m。

2.4 起重設(shè)備的確定

TBM最重部件為主機刀盤，重約150t，在拆卸間內(nèi)安裝2×80t橋式起重機拆卸TBM。

3 TBM拆卸流程

TBM拆卸前要注意切斷電源，先釋放壓力。在硫化臺處切斷皮帶、2萬伏電纜、通風(fēng)筒等，安裝步進滾輪機構(gòu)，步進至拆卸間進行拆卸。為實現(xiàn)主機、連接橋、后配套拆卸部件均由15號支洞運到場外。拆卸分階段、分步驟進行，即分TBM主機、連接橋、后配套三個階段進行拆卸。TBM拆卸流程如下頁圖2所示。

3.1 刀盤拆卸

TBM進入拆卸間內(nèi)，刀盤拆卸順序為：拆卸刀具→拆除頂護盾、頂側(cè)支撐→拆除刀盤邊塊→拆卸中心塊。

a.利用2×80t橋機主鉤，先取下所有刀具，拆除刀盤頂護盾，然后牢固焊接刀盤吊耳座。

b.由2×80t橋機將刀盤穩(wěn)定地吊住，拆除機頭架與刀盤的液壓張緊螺栓，將刀盤與機頭架脫離，緩慢移動到鋪好的枕木上方，慢慢下落刀盤至平放位置。

c.用碳弧刨焊機去除刀盤焊縫后將刀盤邊塊依次分解，拆開刀盤邊塊與中心塊間拼裝連接螺栓，將邊塊、中心塊逐塊外運。

3.2 護盾及主驅(qū)動電機拆卸

主機拆卸前放出潤滑系統(tǒng)殘油，并保存起來。刀盤拆卸結(jié)束，拆除左右側(cè)刀盤支撐→主驅(qū)動組件(主電機及變速箱總成)→溜渣槽→主機皮帶。

圖2 TBM拆卸流程

3.3 主梁上附屬結(jié)構(gòu)拆除

護盾及主驅(qū)動電機等拆除結(jié)束，拆除依附在主梁周邊的所有液壓、電氣、油脂管路和閥件(做好標記)。結(jié)束后拆除主梁上的爬梯、走臺→拱架安裝器→錨桿鉆機。

3.4 撐靴及支撐、推進、扭矩油缸拆除

拆除順序為：拆除左右側(cè)推進油缸→拆除左右側(cè)撐靴→拆除左右側(cè)扭矩油缸→拆除支撐油缸。

3.5 拆除液壓油箱及操作室

撐靴等拆除結(jié)束，開始拆卸操作室→液壓閥站→液壓油箱、控制等管路及附件等。

3.6 機頭架、主梁拆除

主梁上的附屬結(jié)構(gòu)拆除結(jié)束，開始在主梁前段、中段、尾段和后支撐下部設(shè)置鋼支撐。鋼支撐支牢后，將機頭架與主梁脫離，將機頭架整體外運。 然后依次拆除主梁前段、中段及鞍架、主梁尾段及后支撐。拆卸順序為：機頭架→刀盤前底支撐→主梁前段→主梁中段及鞍架→主梁尾段及后支撐。機頭架拆卸及主梁支撐如圖3所示：

圖3 機頭架拆卸及主梁拆卸

3.7 連接橋拆除

主機拆除結(jié)束，將連接橋、1號臺車與其他臺車斷開，連接橋前段利用鋼支撐與軌行式板車連接在一起，連接橋后端與1號臺車連接，在拆卸間內(nèi)，利用卷揚機或裝載機等將連接橋牽引至拆卸間內(nèi)。

a.連接橋進入拆卸間，將連接橋分三節(jié)拆卸，在三節(jié)連接橋間設(shè)置支撐，按照連接橋前段、中段、后段的順序進行拆卸。首先，拆卸連接橋走臺及欄桿等附件；然后，拆除混凝土噴射機械手。

b.拆除連接橋上的2號皮帶機。

c.開始拆連接橋，拆每節(jié)時使用兩個吊點。連接橋采用分節(jié)拆卸，將各節(jié)間的連接螺栓放松、各焊接解除，分節(jié)運輸。

3.8 后配套拆除

a.在主機進入拆卸間拆卸的同時，開始對后配套上的電纜、水路、氣路等管路及3號皮帶進行拆卸(在TBM主機、連接橋拆卸期間完成)。

b.主機、連接橋拆卸結(jié)束，按照1～11號臺車順序?qū)⑴_車利用卷揚機或裝載機牽引至拆卸間內(nèi)。首先拆除臺車上部平臺的附件以及相應(yīng)的設(shè)備，然后拆除門架外挑平臺及欄桿，最后將臺車門架整體吊至拖車上，運出洞外。

4 TBM拆卸注意事項

TBM結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)含量高、價格昂貴，需要在幾個工程的隧道掘進施工中重復(fù)利用才能發(fā)揮其最大價值。因此，TBM拆卸過程中，有些拆卸工作要考慮再次重復(fù)組裝的需要。

a.設(shè)備、管線等編碼與標識等工作，是保證TBM拆卸準確、高效、優(yōu)質(zhì)完成和TBM掘進機存放有序以及確保再次組裝質(zhì)量的基本條件之一。 編碼標識將按照電氣、液壓潤滑和設(shè)備結(jié)構(gòu)件，進行有關(guān)工作。

?電氣系統(tǒng)：電氣系統(tǒng)的編碼標識，按原電氣系統(tǒng)設(shè)計的代碼標示規(guī)則進行編碼和標識。對兩段接頭的形式、線長不同者，應(yīng)該標出進出線端，并在纏繞時予以規(guī)定標明對應(yīng)進出端。?液壓潤滑系統(tǒng)：根據(jù)有關(guān)系統(tǒng)的原理設(shè)計和實際布管情況，分系統(tǒng)進行編碼標示，同時標明管線的順序號及其出口、入口端。?設(shè)備、結(jié)構(gòu)件：按設(shè)備名稱編碼標示；按結(jié)構(gòu)件所在部位進行編碼標示。

b.拆卸過程中同一系統(tǒng)的零部件(如：油管、閥件等)，要擺放在一起，盡量做到整齊，電氣零部件注意防潮。

c.設(shè)備完好，各部位、裝置、機構(gòu)等應(yīng)工作正常、可靠，運轉(zhuǎn)靈活，無卡阻，無破損，無異常響聲，無異常升溫。更換超過規(guī)定使用周期的各種油料，更換損壞的各類零部件。

d.設(shè)備內(nèi)部與外部清潔，無污垢、混凝土結(jié)塊；表面涂層已脫落部位進行涂裝防腐；各結(jié)構(gòu)件安裝配合面必須按技術(shù)要求無損傷拆卸，檢驗后涂防銹油，其他面噴防銹漆；主機安裝螺栓盡量無損傷拆卸，關(guān)鍵螺栓無損傷率要求達到100%，拆后及時清洗、分類、統(tǒng)計、核對。鋼絲繩、電纜等應(yīng)盤卷并加標識，鋼絲繩還應(yīng)進行必要的涂脂保養(yǎng)。

e.對產(chǎn)生變形的構(gòu)件和零件應(yīng)予校正或更換。

f.各類液壓管和控制元件接頭必須用堵塞堵上，防止對油管的污染，活塞桿密封包裹。

g.對拆卸過程進行攝影、攝像，拍照要選取適當角度，以準確表示位置關(guān)系為目的，必要時輔以文字說明。主要內(nèi)容要求包括：主機大件的解體、裝運過程，附屬設(shè)備安裝位置、拆卸過程，風(fēng)、水、電纜等管線沿線布置及交叉、交錯連接位置等情況，其他安裝、拆卸位置、過程關(guān)系等。做好文字整埋工作，完善工作記錄，確保資料完整，可滿足下次順利組裝需要。

5 結(jié) 語

TBM的拆卸是一項系統(tǒng)的工作，實施前各項準備工作充分與否，不僅關(guān)系到拆卸是否順利進行，更關(guān)系到TBM重復(fù)使用的狀態(tài)與壽命等問題，影響TBM的使用效能。大伙房輸水工程TBM3標段在拆卸前進行了詳細的拆卸間設(shè)計及拆卸方案制定，保證了設(shè)備拆卸有序、標識清楚，避免了設(shè)備構(gòu)件的拆卸損傷，拆卸后進行的恢復(fù)性維修，為TBM再次重復(fù)組裝提供了保證。目前該臺設(shè)備已在某輸水工程的隧道中進行整修后重新組裝并投入使用。

Design of removal plan in TBM tunnel of Dahuofang Reservoir Water Conveyance Project

LI Jing

(LiaoningTangheReservoirAdministration,Liaoyang111008,China)

TBM is an integrated tunnel construction machine integrating various functions such as tunneling,slag discharge,supporting,ventilation,dust removal,etc.In the paper,TBM removal room position selection in the tunnel,cross section design,TBM host,connection bridge and post supporting removal process are described according to successful application of TBM in Dahuofang Water Conveyance Project,thereby providing reference for TBM removal tunnel design and TBM removal in tunnel of similar projects.

TBM machine;removal;plan design;precautions

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2015.09.008

TV67

A

1005-4774(2015)09-0024-04