全断面岩石隧道掘进机应用实例分析

时间：2024-07-28

王慧英罗天(吉首大学张家界学院湖南张家界 47000 中国安能建设总公司西藏拉萨 85600)

全断面岩石隧道掘进机应用实例分析

王慧英1罗天2
(1吉首大学张家界学院湖南张家界 427000 2中国安能建设总公司西藏拉萨 851600)

全断面岩石隧道掘进机(Tunnel boring machine,TBM)，是用于开挖地下通道工程的大型专用工程机械，广泛用于铁路、公路、水利、市政建设等工程的隧道施工。我国已成为全球对TBM需求量最大、增长最快的国家。但在诸多全断面岩石隧道机掘进作业应用实例中，受到地质条件，设备机械、液压、电气等因素的影响，导致施工进度延误，有的甚至出现失败实例，本文结合全断面岩石隧道掘进机施工中通常遇到的问题，提出了解决问题的实用方法，经工程应用实例表明，应用效果较好。

隧道掘进机；施工方案；皮带跑偏

一、前言

因全断面岩石隧道掘进机在施工方法集掘进、出渣运输和支护衬砌于一体，一次成洞的隧道掘进方法，它引领了隧洞开挖的全新时代，具有连续作业、施工速度快、环境污染小、安全优质等特点。隧道掘进机根据各系统在施工中发挥的作用，可以分为主机系统和后配套系统两部分。主机系统是隧道掘进机的核心，其主要功能是将岩土体切削成便于运输的渣料，然后通过设置在前端的收集器将渣料收集至皮带机上，由皮带机将渣料运出洞外。硬岩掘进机主机系统主要包括刀盘、刀具、主轴承、机头架和主大梁、支撑系统、液压系统、驱动装置和主机皮带机等; 后配套系统是隧道掘进机主机后面为掘进提供服务的各种配套设施的总称，本文针对在西藏旁多水利枢纽输水洞工程的应用实例分析，阐述工程中遇到的具体案例及采取的措施，为高原的全断面岩石隧道掘进机的施工应用提供借鉴。

二、案例分析

本工程采用的全断面岩石隧道掘进机直径4.2米，掘进机全长177米，掘进机编号m-1669，工程位于西藏拉萨市林周县，海拔4100米，在掘进初期遇到了许多问题，通过工程技术人员的不断努力，逐一进行了克服。

（1）后配套皮带系统时常断裂

本工程采用连续皮带出渣，连续皮带从主机到洞外渣场可分为七段，七段实行分段控制，在皮带的第二段，即后配套皮带机系统，在1-4号台车处在台车下方运行，回程皮带距离洞壁下方约15厘米，在四号台车处有一向上坡道，当皮带运行时，皮带的抖动极易将渣抖出皮带外，加之三号台车是喷混台车，喷混回填料会漏到皮带下方，另外，在掘进工程中，岩石遇水，在洞底易形成淤泥。以上三种因素的共同作用易导致杂物划到回程皮带，导致皮带断裂无法正常掘进。通过对淤泥量的统计，及对施工工序的调整，针对以上出现的问题，采取在1-5号台车处加轨枕和滑道，轨枕采用12的工字钢，经过加工成洞壁的弧形，滑道采用12的工字钢，加工成两米一节，轨枕通过锚杆固定，两个轨枕间通过四根滑道连接，滑道和轨枕应用以来，后配套皮带从未出现过大面积划破的现象，确保了掘进作业的正常进行。滑道和轨枕如图1-1,1-2

图1-1 轨枕及滑道

图1-2轨枕及滑道

（2）后配套台车脱轨

在全断面岩石隧道掘进机作业工程中，后配套台车采用的轨道运输方式，轨道循环利用，因台车左右重量不一致，在掘进作业中，会出现后配套台车出轨的现象，针对在掘进过程中台车运动速度慢的特点，通过在台车轨道处加挡板的方式，有效解决了台车脱轨的问题。后配套台车处的档板如图2-1

图2-1 后配套台车挡板

（3）连续皮带机系统联动及跑偏处理

由于连续皮带机系统组成子系统多，运输线路长，出现跑偏后，运输料会掉落，皮带支吊架会损坏。前期在小圆洞内采取铁链吊装皮带架的方式进行皮带延伸，但在实际施工中很难保证皮带架水平，且掘进过程中皮带架抖动严重，之后，在皮带架延伸过程中，采用支架的方式进行延伸。在皮带机系统启动过程中，采取先洞外再洞内的方式启动，在皮带机系统制动过程中，采取先洞内后洞外的方式进行。针对皮带跑偏的问题，主要采取调整托辊，调整托辊架，安装防跑偏托辊的方法进行调整。在采取调整托辊方法时，通过摸索，通常采用方向调整法：即将托辊看作一个方向盘，皮带运行方向看作汽车行驶方向，若皮带跑偏，则将托辊按方向盘纠偏方向调整，将轴调整到相应凹槽，如图3-1。在采用安装防跑偏托辊的方法时，首先加工托辊支架，同时，要确保安装防跑偏托辊支架后，支架不会与皮带接触。通过上述方法的采用，本工程皮带机系统运行正常可靠，如图3-2。

图3-1 托辊及支架凹槽

图3-2防跑偏托辊