廣西樂灘引水工程TBM隧洞出渣方案比選

王應龍

（廣東水電二局股份有限公司， 廣東 廣州 510000）

0 引言

在TBM隧洞施工中，出渣方案的選擇，必須要結合整個工程項目具體情況出發，明確原有出渣方案的不足，在綜合分析的基礎上，提出可行的出渣方案并進行對比，以確保所選擇出渣方案是科學合理的，從而為整個工程施工的順利進行提供支持。

1 工程概況

在廣西樂灘引水工程中，該標段為自北干渠渠首分水閘后明渠至屯五渡槽進口，全長29.44km，組成部分包括明渠和隧洞，其中二段明渠總長5697m，三段鉆爆法隧洞總長7638m，洞徑φ6040，二段TBM隧洞總長16100m，洞徑φ5940，如圖1所示。

圖1

2 樂灘引水工程TBM隧洞出渣方案比選

2.1 內燃機車六浪隧洞口出渣方案

在TBM隧洞出渣方案調整過程中，出渣方式仍為聯合出渣，通過窄軌內燃機車、出渣車以及液壓翻車機的聯合配合，TBM第二施工段則從六浪隧道出口進行出渣。在這一過程中，最遠運輸距離發生變化，需要將兩段掘進距離、北泗鉆爆法隧洞、出口段鉆爆法隧洞以及出口至卸渣平臺軌道距離相加，經過計算最遠運輸距離為 20312m。在這一方案下，編組車靳東與出洞時間包括會車時間在內為2.5h，往返最遠距離時需要消耗4.5h，于洞內卸料裝渣需要消耗2.0h，于洞外卸渣裝料需要消耗 1.5h，總的來說列車一整個工作循環需要消耗 8.0h。在將軌道錯車平臺布置于隧道中間，第一個平臺與出口距離 6.5km，第二個平臺與出口距離13km，將5列編組列車投入運輸并進行科學布置，一列位于洞口，兩列分別位于錯車平臺，兩列位于TBM后保持配套，此種方式下能夠滿足兩個循環3.6m的進度施工，兩個小時內即可完成，投入成本與購置費用也得以計算出來。

通過對比該方案與招標方案，可以發現，設備購置成本增加1315.4萬元，設備運行成本增強1.89萬元，主要體現在機車日能源消耗、運距能源消耗、水電維修以及人工等費用方面。施工進度方面，依照月完成600m，7個月完成段掘進的情況下，可計算運行成本增強396.9萬元，總計施工成本增強1712.3萬元。在工期方面，該方案在一定程度上加大了不可控風險。洞內運輸距離增加，掘進循環出渣及施工方面，材料運輸時間也明顯延長，所投入運輸設備也明顯增多，對于列車運行調度也提出了更高的要求，并且施工過程中軌道及設備等需要維護，在整個施工中存在諸多不可預見因素，極易在洞內出現運輸故障，若某一環節問題得不到及時有效解決，勢必會在一定程度上加大處理難度，處理等待時間延長，進而會對整個施工工期產生強烈影響。通過計算可以發現，在這一方案下，TBM隧道貫通時間與原方案相比要延長1個月。就TBM二襯施工工期來看，在該出渣方案下，需要等TBM貫通后方可實施二襯施工，則工期延長時間長達3個月，總體工期延長4個月以上。

2.2 連續皮帶機出渣方案

針對原出渣方案進行調整，設計了連續皮帶機出渣方案，能夠解決窄軌內燃機車出渣進度慢的問題，隨著掘進距離的延長，TBM掘進程度所受出渣影響也得到有效緩解。就連續皮帶機出渣的優勢來看，其能夠實現連續出渣，滿足較遠運距的現實需求，整個操作過程中無需等待，這就保證了TBM的高利用率，促進隧道掘進速度的顯著提升。連續皮帶機應用過程中便于施工管理，并且故障發生率比較低，所涉及施工人員數量較少，勞動強度也得到明顯降低。在實際操作過程中，可通過汽車來進行運輸進料，無需出渣車及錯車平臺，尾氣污染問題得到有效緩解。連續皮帶機出渣過程中，對于通風設備和風管不存在特殊要求，并且能夠滿足大坡度運輸需求，這是渣車所無法實現的，并且洞外無需應用配套設備，操作相對便捷化。

就連續皮帶機出渣的應用情況來看，必須要科學設定皮帶機出渣方案，并做好相關設備配置工作。就皮帶機出渣方案來看，TBM第一施工段中，通過皮帶機將渣輸送至棄渣場，由汽車來運輸人員和施工材料，運輸過程中要對運輸車平板車進行編隊，每輛車可滿足掘進循環施工的材料運輸需求，以洞渣填筑洞內道路，將會車平臺填筑于隧道中部，在經過支洞后，將皮帶機轉至支洞出渣，并由此對材料進行運輸，這就能夠為二襯提前施工創造條件。在出渣方式調整后，需將皮帶輸送架布設于支洞側壁，將送風管懸掛于頂部，規格為φ1600，并且要滿足運輸平板車的行駛需求，合理擴大支洞斷面，寬度為6.0m，高度為6.0m。

在設備配置方面，將皮帶輸送系統配置于TBM第一段掘進內，車輛進出洞過程中，重車平均時速可達10km/h，輕車出洞平均時速可達12km/h，于洞內卸車需要0.5h，于洞外裝車及調度需要0.5h，車隊運行一個循環需要3h23min。在運輸過程中若三個車隊同時進行，兩個掘進循環材料運送至工作面需要間隔70min，TBM每一段掘進循環時間為45min，三個車隊即可滿足連續掘進施工需求。受到車輛故障及應急搶險等因素的影響，需做好砼罐車及平板車備用，分別為 1臺。此種情況下，在這一施工過程中需要投入6輛砼罐車和6臺平板車，載人車兩臺。

該方案總成本為6010萬元，與原招標方案成本相比增加2504.8萬元，與方案一相比成本增加了792.5萬元。在工期方面，連續皮帶機出渣方式下，可分開出渣和進料，出渣操作不會對TBM掘進產生影響。在樂灘引水工程中，TBM隧洞掘進歷程為15998.22m，其中存在較多II類圍巖和III類圍巖，初期支護量較小，TBM連續快速掘進得以實現。該出渣方案下施工進度較快在，總工期得以提前6個月。

3 結語

通過以上分析可知，為改善TBM隧洞出渣效果，在樂灘引水工程中，要明確原有出渣方案的不足，并加以科學改進。通過對比以上兩個方案，建議采用連續皮帶機出渣方案，該方案下技術優勢明顯，并且有助于加快工期，盡管投入成本較高，但效率顯著，能夠促進工程盡快建成發揮灌溉效益，對于工程項目經濟效益的維護具有重要意義。