全环内通式衬砌台车与TBM联合作业模式探究

王群 刘斌(中国水利水电第六工程局有限公司,辽宁沈阳 110179)



全环内通式衬砌台车与TBM联合作业模式探究

王群 刘斌
(中国水利水电第六工程局有限公司,辽宁沈阳 110179)

【摘 要】全圆内通式衬砌台车作为隧洞施工的重要作业工具,在隧道施工中起到关键性的作用,在隧道施工中应用较为广泛。本文对隧道施工中全圆内通式衬砌台车与TBM联合作业的应用进行了详细地分析和研究,通过分析和研究可以看出全圆内通式衬砌台车与TBM联合作业模式可以提高隧洞衬砌混凝土的施工速度及施工质量,缩减了工程工期,确保工程建设顺利实施。

【关键词】隧道 工程施工 全环衬砌台车 应用

1 施工设备选择与布置

1.1 施工供电系统

全圆内通式衬砌台车与TBM联合作业期间，同步进行衬砌混凝土施工用电采用10kv回路供入洞内衬砌台车后的变压器，同步衬砌洞内最大负荷150kw，在全环内通式衬砌台车后安装一台250kVA箱式变压器，该变压器随衬砌施工作业移动，供电半径为750m，设低压电缆引至衬砌台车及混凝土输送泵处，在低压电缆上每隔100m设一配电盘，内装漏电保护器、插座、闸刀等设备。

1.2 施工供排水系统

供水系统。同步衬砌混凝土施工用水主要为衬砌冲洗基础面及养护用水，全圆衬砌与TBM开挖联合作业，洞内混凝土衬砌用水与TBM系统共用一条供水管路，每200m设一个φ50mm带闸阀支管，以满足二次模筑衬砌施工用水的需要。同步衬砌拌和系统布置在洞内，生产用水主要供衬砌混凝土拌和等用水，同步衬砌拌和站采用JS1000D型拌和站，生产率为60m3/h，衬砌混凝土配合比单位用水量170kg，混凝土拌和用水量10.2m3/h，考虑冲罐、拌和站地面冲洗等用水，同步衬砌施工用水量12m3/h。衬砌施工用水井布置在距洞口沿河上游500处(征地范围以外)，沿河滩钻设深水井，在井上方汇集地表水，设置大口径套井可以满足施工用水需要。生产用水井至洞口段设置一100m3水箱，供水井至洞口水箱埋设6吋钢管，供水管路长800m。洞内拌和站由洞口蓄水箱接引4吋钢管至洞内拌和站处的20m3水箱内。

施工排水。全环衬砌与TBM联合作业，全环内通式衬砌台车跟随在TBM后部对已开挖段进行衬砌，由于TBM逆坡掘进，TBM洞内排水系统采用管道(8吋钢管)与自流相结合措施排除洞内污水，全环衬砌台车与TBM掘进联合作业，在衬砌作业面前50m安装两台4吋水泵，通过洞内排水管路排除洞外。

1.3 拌和系统

全环内通式衬砌台车与TBM掘进联合作业，月进尺按120m计，TBM开挖结束，全环内通式衬砌台车单独作业月衬砌强度按180m计，月混凝土最大衬砌量1680m3，衬砌每板混凝土浇灌时间10h(含间歇时间)，混凝土最大强度14m3/h，安装一座JS1000D型强制混凝土搅拌站即可满足施工强度要求。骨料采用PLD1600配料机配料，砂石骨料采用ZL50装载机上料；拌和站配备2个水泥储灰罐(50t)、一个粉煤灰罐(30t)，水泥、水、外加剂配料采用电子称计量。

1.4 配套设备选型

全环内通式衬砌台车每循环12m，每循环混凝土浇筑时间约10h，混凝土平均浇筑强度按12.5m3/h计，全环衬砌与TBM联合作业施工配套设备选型按照混凝土平均浇筑强度及现场实际情况进行，配套设备包括电瓶机车(12t)、轨行式混凝土罐车、混凝土输送泵(HBTD60-06-66型)。

2 同步作业施工难点分析

2.1 风水管线穿越台车问题

供水管、排水管穿越台车问题。衬砌段供排水管线固定在台车车架上，两端通过软管与台车衬砌工作面以外的洞内铁质管路连接。洞内各供排水管线随台车的移动随时移动各种管线，并及时的与两端连接。

通风风筒穿越台车问题。洞内采用压入式通风，通风筒直径为2.2m。风管穿越台车采用在上车架内设置的风筒专用空间处穿过，并随着台车的移动及时拆除、安装台车前后的风筒挂钩。

2.2 高压电缆穿越台车

TBM开挖与全环衬砌平行作业，洞内高压电缆共计两条，分别10kv及20kv。根据洞内高压电缆布置的实际情况并考虑到安全用电的需要，在全环台车右侧车架内布置高压电缆托架，托架上设置绝缘托滚用以固定高压并防止漏电，并在高压电缆接头穿越台车时，安排专业电工进行维护。

2.3 运输皮带穿越台车

TBM开挖与全环衬砌平行作业，必须保证洞内TBM连续皮带机由衬砌台车内通过，以便同步联合作业时的TBM出渣。TBM开挖与全环衬砌联合作业，由于出渣过程中，渣料中携带大量积水，而在联合作业时，台车内的运输机架与台车前方的洞内连续皮带存在高差，皮带上的积水集中在台车部位无法运出，须在台车前方准备一台水泵用于排除连续皮带上的出渣料携带的积水。

2.4 交叉作业的问题

洞内车辆通行问题。TBM开挖与全环衬砌联合作业，必须保证TBM掘进及其他辅助工序的人员、材料运输在衬砌台车下的穿越问题。台车内框架梁长度31m，净空宽为2.4m，高为2.75m，能满足运输车辆的通行需要。

混凝土输送泵的停放位置。TBM开挖与全环衬砌联合作业，混凝土灌注采用的HBT60型混凝土输送泵。洞内运输轨道为单线运输，而同步全环衬砌施工设备(如混凝土输送泵、混凝土罐车)在浇筑混凝土时要占用一条运输线，为避免TBM物料运输与全环衬砌混凝土运输、浇筑相互干扰，在全环衬砌台车前后设置四轨三线的浮放道岔作为会让站，混凝土输送泵停放在浮放道岔其中的一条轨线上。

3 施工方法

3.1 设备选型

全环衬砌每板浇筑长度12m，混凝土浇筑量112.0m3，每板混凝土浇筑时间为10h，考虑防止台车上浮混凝土间歇浇筑(混凝土浇筑间歇2h)，混凝土浇筑强度为14m3/h。为保证衬砌混凝土连续浇筑，每列机车托运1罐混凝土(单罐有效容积8m3)供需列车3列。有轨运输采用12t电瓶机车牵引，混凝土输送泵采用HBT60A-1406Ⅲ型拖式混凝土输送泵。

3.2 会让站布置

由于全环衬砌与TBM掘进同时作业，洞内运输轨道为单线运输，而同步全环衬砌施工设备在浇筑混凝土时要占用一条运输线，为避免TBM物料运输与全环衬砌混凝土运输、浇筑相互干扰，在全环衬砌台车前后设置四轨三线的浮放道岔作为会让站，混凝土输送泵停放在浮放道岔其中的一条轨线上。为节省车辆会让的等待时间及加快调车工作，在停放混凝土输送泵的浮放道岔后300m设置一副浮放道岔方便会车。

4 结语

通过以上综述，为了加快工期，提高隧洞衬砌混凝土的施工速度及施工质量，采用全环衬砌台车与TBM施工联合作业的模式，是势在必行的。

作者简介:王群(1984—),女,汉族,辽宁葫芦岛绥中县人,本科,工程师,从事水利工程施工。