广西乐滩引水工程TBM隧洞出渣方案比选

王应龙

（广东水电二局股份有限公司， 广东 广州 510000）

0 引言

在TBM隧洞施工中，出渣方案的选择，必须要结合整个工程项目具体情况出发，明确原有出渣方案的不足，在综合分析的基础上，提出可行的出渣方案并进行对比，以确保所选择出渣方案是科学合理的，从而为整个工程施工的顺利进行提供支持。

1 工程概况

在广西乐滩引水工程中，该标段为自北干渠渠首分水闸后明渠至屯五渡槽进口，全长29.44km，组成部分包括明渠和隧洞，其中二段明渠总长5697m，三段钻爆法隧洞总长7638m，洞径φ6040，二段TBM隧洞总长16100m，洞径φ5940，如图1所示。

图1

2 乐滩引水工程TBM隧洞出渣方案比选

2.1 内燃机车六浪隧洞口出渣方案

在TBM隧洞出渣方案调整过程中，出渣方式仍为联合出渣，通过窄轨内燃机车、出渣车以及液压翻车机的联合配合，TBM第二施工段则从六浪隧道出口进行出渣。在这一过程中，最远运输距离发生变化，需要将两段掘进距离、北泗钻爆法隧洞、出口段钻爆法隧洞以及出口至卸渣平台轨道距离相加，经过计算最远运输距离为 20312m。在这一方案下，编组车靳东与出洞时间包括会车时间在内为2.5h，往返最远距离时需要消耗4.5h，于洞内卸料装渣需要消耗2.0h，于洞外卸渣装料需要消耗 1.5h，总的来说列车一整个工作循环需要消耗 8.0h。在将轨道错车平台布置于隧道中间，第一个平台与出口距离 6.5km，第二个平台与出口距离13km，将5列编组列车投入运输并进行科学布置，一列位于洞口，两列分别位于错车平台，两列位于TBM后保持配套，此种方式下能够满足两个循环3.6m的进度施工，两个小时内即可完成，投入成本与购置费用也得以计算出来。

通过对比该方案与招标方案，可以发现，设备购置成本增加1315.4万元，设备运行成本增强1.89万元，主要体现在机车日能源消耗、运距能源消耗、水电维修以及人工等费用方面。施工进度方面，依照月完成600m，7个月完成段掘进的情况下，可计算运行成本增强396.9万元，总计施工成本增强1712.3万元。在工期方面，该方案在一定程度上加大了不可控风险。洞内运输距离增加，掘进循环出渣及施工方面，材料运输时间也明显延长，所投入运输设备也明显增多，对于列车运行调度也提出了更高的要求，并且施工过程中轨道及设备等需要维护，在整个施工中存在诸多不可预见因素，极易在洞内出现运输故障，若某一环节问题得不到及时有效解决，势必会在一定程度上加大处理难度，处理等待时间延长，进而会对整个施工工期产生强烈影响。通过计算可以发现，在这一方案下，TBM隧道贯通时间与原方案相比要延长1个月。就TBM二衬施工工期来看，在该出渣方案下，需要等TBM贯通后方可实施二衬施工，则工期延长时间长达3个月，总体工期延长4个月以上。

2.2 连续皮带机出渣方案

针对原出渣方案进行调整，设计了连续皮带机出渣方案，能够解决窄轨内燃机车出渣进度慢的问题，随着掘进距离的延长，TBM掘进程度所受出渣影响也得到有效缓解。就连续皮带机出渣的优势来看，其能够实现连续出渣，满足较远运距的现实需求，整个操作过程中无需等待，这就保证了TBM的高利用率，促进隧道掘进速度的显著提升。连续皮带机应用过程中便于施工管理，并且故障发生率比较低，所涉及施工人员数量较少，劳动强度也得到明显降低。在实际操作过程中，可通过汽车来进行运输进料，无需出渣车及错车平台，尾气污染问题得到有效缓解。连续皮带机出渣过程中，对于通风设备和风管不存在特殊要求，并且能够满足大坡度运输需求，这是渣车所无法实现的，并且洞外无需应用配套设备，操作相对便捷化。

就连续皮带机出渣的应用情况来看，必须要科学设定皮带机出渣方案，并做好相关设备配置工作。就皮带机出渣方案来看，TBM第一施工段中，通过皮带机将渣输送至弃渣场，由汽车来运输人员和施工材料，运输过程中要对运输车平板车进行编队，每辆车可满足掘进循环施工的材料运输需求，以洞渣填筑洞内道路，将会车平台填筑于隧道中部，在经过支洞后，将皮带机转至支洞出渣，并由此对材料进行运输，这就能够为二衬提前施工创造条件。在出渣方式调整后，需将皮带输送架布设于支洞侧壁，将送风管悬挂于顶部，规格为φ1600，并且要满足运输平板车的行驶需求，合理扩大支洞断面，宽度为6.0m，高度为6.0m。

在设备配置方面，将皮带输送系统配置于TBM第一段掘进内，车辆进出洞过程中，重车平均时速可达10km/h，轻车出洞平均时速可达12km/h，于洞内卸车需要0.5h，于洞外装车及调度需要0.5h，车队运行一个循环需要3h23min。在运输过程中若三个车队同时进行，两个掘进循环材料运送至工作面需要间隔70min，TBM每一段掘进循环时间为45min，三个车队即可满足连续掘进施工需求。受到车辆故障及应急抢险等因素的影响，需做好砼罐车及平板车备用，分别为 1台。此种情况下，在这一施工过程中需要投入6辆砼罐车和6台平板车，载人车两台。

该方案总成本为6010万元，与原招标方案成本相比增加2504.8万元，与方案一相比成本增加了792.5万元。在工期方面，连续皮带机出渣方式下，可分开出渣和进料，出渣操作不会对TBM掘进产生影响。在乐滩引水工程中，TBM隧洞掘进历程为15998.22m，其中存在较多II类围岩和III类围岩，初期支护量较小，TBM连续快速掘进得以实现。该出渣方案下施工进度较快在，总工期得以提前6个月。

3 结语

通过以上分析可知，为改善TBM隧洞出渣效果，在乐滩引水工程中，要明确原有出渣方案的不足，并加以科学改进。通过对比以上两个方案，建议采用连续皮带机出渣方案，该方案下技术优势明显，并且有助于加快工期，尽管投入成本较高，但效率显著，能够促进工程尽快建成发挥灌溉效益，对于工程项目经济效益的维护具有重要意义。