TBM设备快速步进应用技术研究

许晗

（辽宁省水资源管理集团，辽宁 沈阳 110003）

随着我国引调水工程的陆续开展及TBM施工技术的日益成熟，越来越多的地下输水隧洞开挖采用TBM法施工，该施工方法快速高效。但如何实现TBM设备在隧洞内快速步进一直是个难题。

1 工程概况

某输供水工程主体工程为地下连续隧洞，主体隧洞全长130.88 km，开挖洞径8.5 m，共计布置3台TBM，每台TBM施工长度初步设计为21.00 km。在施工过程中，由于设备制造等原因，导致进场滞后于合同约定，施工中3台TBM均采用了钻爆法接应，接应长度基本控制在2.00 km左右。因此，TBM设备在接应段的步进工作成为能否快速实现下一步掘进的关键。

2 TBM步进过程轨排快速倒运技术研究

步进前，对TBM步进工序进行深度分解、详细分析，考虑到TBM步进工序不同于TBM掘进，步进效率严重受后配套轨道延伸速度的制约，故提高TBM步进效率的关键问题实际是如何提高后配套轨道的铺设速度。为解决铺轨速度问题，创新制订了特殊钢枕循环使用、轨排整体吊装方案。

3 TBM步进段的特殊钢枕研制

制作的特殊钢枕，不仅在步进时能和钢轨一起循环使用，还可以在充分节约施工成本的基础上，有效提高步进速度。加工梯形钢枕高度997 mm，两个一组，组间距80 cm，并采用槽钢连接以提高钢枕稳定性。将钢轨铺设在特殊钢枕上，并采用轨道压板牢靠固定。特殊钢枕示意图见图1。

图1 特殊钢枕与槽钢示意图

4 轨排及机车通行原理

TBM后配套在特制钢枕铺设的钢轨上行走，机车在步进通过段铺设的钢轨上行走，钢轨使用膨胀螺栓安装扣件的方式直接铺设在步进通过段的混凝土底板上，机车可用于运输材料在TBM内部通行。TBM主机与后配套及机车行走示意图见图2。

图2 TBM及机车行走示意图

用于TBM步进的特制钢枕和步进钢轨都可以进行重复利用。利用机车将TBM后配套已经通过的特制钢轨和钢枕倒运至下一轨道区进行循环使用，在通过段混凝土底板上预埋扣件用于铺设机车轨道。TBM步进轨道铺设及轨排倒运示意图见图3。

图3 TBM步进铺轨倒运示意图

5 轨排快速倒运技术应用

TBM步进所使用轨排架为循环使用，即在TBM步进前进后，将后配套后露出轨排按照钢轨长度断开，采用后配套处电动吊机吊至平板车上，通过平板车倒运至前方，然后采用TBM系统吊机倒运至铺轨前方，人工配合移动到铺轨位置进行轨线延伸。钢轨扣件采用成品垫板、M16螺栓连接，用风动扳手进行紧固，钢轨连接处的轨排需进行加密设置。轨排架纵向采用螺纹钢焊接成整体，轨排架之间安装斜撑加固，斜撑间距2 m。在连接后配套轨排架时，如出现轨排架变型、侧倾、悬空等情况，必须立即停止步进，对问题轨排架进行校正、加固处理。

首先制作轨排整体吊装的吊架，此吊架利用废弃刀体作为转轴，焊接在平板车上，再用H150型钢制作前后对称的两个吊梁支架，焊接在刀体上，在每个吊梁上安装左右两个滑轮。待TBM后配套完全通过最后一根钢轨后，将平板车停至将拆卸钢轨处，将同一侧前后两个滑轮同时滑至型钢外侧钢轨上方，用导链将钢轨及其下钢枕整体吊起，然后通过转轴将轨排旋转放置在平板车中间，两侧轨排全部吊放好后，同时倒运至需要铺设轨道处后，以同样方式整体吊卸并安装。TBM步进区域轨道布置图见图4，TBM步进轨道倒运施工布置图见图5。

图4 TBM步进区域轨道布置图

图5 TBM步进轨排倒运施工布置图

轨排整体吊装方式解除了钢轨铺设对步进效率的限制，大大减少人力、物力的投入，优化了轨道铺设工序，缩短了轨道铺设时间，保证了步进的连续性，该工程创造了单日步进最高进尺220 m的纪录。

6 结语

随着我国TBM施工技术的日益成熟，其步进技术也会受到更多的关注与应用。此次TBM施工过程中，充分利用了特殊钢枕及轨排倒运技术，实现了设备快速步进，保证及时进行下一步掘进工作，为其他类似工程提供了较好的借鉴。