TBM施工前期配套工程的总体方案优化

TBM施工前期配套工程的总体方案优化

研究

TBM施工前期配套工程的总体方案优化研究 作者:佚名

内容摘要：通过对秦岭隧道TBM施工经验教训的总结，提出了TBM施工前期配套工程的总体方案优化，并进行分析和论证，为TBM施工设计人员提供参考。

xx词：TBM配套工程方案优化 1 TBM隧道施工的特点

TBM可以一次完成隧道全断面掘进，初期支护，石碴运输，仰拱块铺设注浆，风、水、电管路延伸，运输线路的延伸等。实现山岭隧道的工厂化施工。

TBM的设备是超大型的综合系统，设备的特点决定了TBM施工与钻爆法施工不同：

（l）超大型综合设备，要求较安全的运输通道和组装场地及配套设备；（2）隧道工厂化施工，要求配套设施齐全，且布局合理；

（3）施工速度快，1m/h~3.5m/h，要求材料、配件的供给储存必须满足需要；

（4）TBM设备复杂，对地质较敏感，灵活性小，对前期配套工程的依赖性强；

（5）TBM施工环节多，相互协调要求高； （6）用水量、用电量、刀具消耗量大。 2 TBM前期配套工程

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由于TBM的施工特点，决定了TBM前期工程必须满足TBM的施工需要，否则将影响TBM的施工效率和工程效益。然而，TBM前期项目较多，一般来说，TBM前期工程应有：

（1）TBM的运输通道；

（2）组装场地、临时存放场地、预备洞室、起步洞室； （3）仰拱块预制工厂、检拌合站、仰拱块存放场地； （4）刀具、机车、材料车、碴车维修存放、仓储场地； （5）运输轨线及翻车机安装工程； （6）供电、供水设施场地； （7）机械加工、维修场地； （8）材料、配件仓储场地； （9）员工生活区工程。 3前期配套工程的总体方案优化

TBM前期配套工程项目较多，工程数量较大，而且要因地制宜，对影响TBM施工的主要配套工程进行优先考虑，并做好具体全面工程的通盘方案。必须针对TBM前期配套工程逐一进行优化研究，达到最优。

（1）TBM的运输通道：

在新线工程设计时，考虑TBM施工的先决条件，必须能够顺利将TBM运输到施工现场，而且运输路程较短（指工程便道）、造价低。

（2）组装场、临时存放场、预备洞室、起步洞室：

起步洞室的长短、大小取决于TBM的刀盘直径及刀盘前面到TBM前外凯的距离。大于该距离也能满足施工要求，但易造成施工浪费。TB880E型掘进机起步洞室≥10m，秦岭I线北口采用10m×φ8.8m。

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临时存放场尽可能建在组装场邻近位置，场地面积至少能满足TBM50％－70％零部件的存放。TB880E型掘进机在秦岭I线北口的存放场能存下所有的集装箱部件和50％的裸装件（约30％的裸装大件直接存在组装场）。

预备洞室的尺寸主要取于TBM的外形尺寸和洞口自然地貌。组装的长度至少等于TBM主机长度+连接桥长度+第一节拖车长度+拖拉油缸长度+主轴自存放长度+刀盘存放长+机动长度，宽度至少能满足TBM组装和大件的进出场地（秦岭I线的组装场约90m长）。

预备洞、组装场、起步洞之间关系用公式表示： TBM总长= L组装场+L预备洞+L起步洞

其中：L组装场≥ LTBM主机+ L连接桥+ L拖拉缸+ L第一节拖车+ L主轴承+ L刀盘+ L机动（10m） L预备洞=0~（TBM总长一L组装场一L起步洞）

刀盘到后外凯的距离≥L起步洞≥刀盘到前外凯的距离。组装场的设计尽可能以洞口为基准，洞口自然地貌一般分为四种情况（见图2一图5）。

（3）仰拱块预制工厂、混凝土拌合站、仰拱块存放场地：

仰拱块预制工厂宜建在运输轨线必经之地，一般用支线与运输正线相通。 预制厂脱模场根据TBM施工的需要设置，一般应根据仰拱块强度硬化周期来衡量TBM的施工需要，当然应考虑TBM的最快施工速度。

混凝土拌合站应以预制工厂的规模和TBM施工速度而设，兼顾TBM后期施工的需要。混凝土拌合站应有足够的砂、石料存储场地。不仅能满足仰拱块预制工厂的需要，而且要满足TBM施工的初期支护的需要和仰拱块下注浆。还要根据施工阶段的特点进行混凝土拌制合站的配置。

仰拱块的存放场地应根据TBM的施工速度及仰拱块强度硬化周期和堆放高度决定，场地过大，浪费征地费用，且搬运不便，场地太小，又耽误BM施工（对TB88E掘进机以33块为宜，约互见Df）。

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（4）刀具、机车、材料车、碴车维修、存放。仓储场地：

刀具是TBM施工必备的消耗件，需要量大且维修频繁，刀具的仓储及维修场地要根据TBM刀盘上的刀具的种类、数量的及TBM施工所需的刀具周转量决定，一般刀具周转量是刀盘上刀具数量的2—3倍。

机车、材料车、碴车维修存放场地是根据TBM施工特点及施工速度、隧道的最长距离而定的。隧道越长，所需车辆越多，施工速度越快，所需车辆越多，维修、存放场地越大。

（5）运输轨线及翻车机安装工程：

运输轨线（指正线，不含支线）的长度是由TBM施工的最基本需要和隧道洞口的自然地貌所决定的，如下式所示：

L运输轨线≥ L组装场+ L翻车机+ L1机车1台+ L10节碴车 翻车机的安装工程有两种情况：

a．人工开槽安装（秦岭I线北口，二次倒运弃碴）；

b．自然架桥安装。这两种情况必须考虑是否二次倒运弃碴，是否满足运输轨线最短距离和弃碴场地的征地费，以及弃碴倒运设备的配置费、倒运费。最优方案是满足运输轨线最短距离和不进行二次倒运弃碴。假如9kg隧道直径φ8.8m，弃碴约有100万m3（虚方），

二次倒运费为10元／m3（倒运距离约3－4km）×100万m3＝l000万元，倒运设备配置费约l000万元（一台进口装载机及10台大型自卸车）。不进行倒运弃碴可节约设备配置费约800万元及弃碴倒运费l000万元。但必须根据施工现场地貌选择翻车机安装位置和弃碴场的征用。

（6）供电、供水设施：

根据TIM施工用水量、用电量文的特点，必须选择有充足水源的地方，并且要有一定的供水压力及管路最易布置的供水设施。TBM的用电量大，而且施工距离较长，采用的是高压供电，因此供电设施必须选择适当的位置，既兼顾TBM用电，又能为工程配合设施供电。

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（7）机械加工、维修场地：

工程所需网片、锚杆、钢拱架的加工及配套设备维修，必须要有充足的场地，且场地不宜离运输轨线太远。否财，运输费用太高，耽误TB M施工。

（8）材料、配件的仓储场地：

TBM施工速度快，所需材料量大，配件种类。数量较多，必须有适宜的场地才能满足需要，因此材料和配件的存储场地必须足够且离运输轨线较近门BM配件全储量歹1／m，材料仓储量歹6个月使用量）。

（9）员工生活区工程：

员工生活区的建设是很重要的。生活区太大，征地费太多、太小则员工生活质量无法提高。布局合理，区域大小适当（考虑员工数量、职位、职能部门等），既可以节约供水、供热、供电，又能使员工上、下班方便，可供休息、娱乐。

4总体方案优化对TBM施工的好处

以9km隧道施工为例，不进行二次弃碴，可节约二次倒运费约l000万元，节约设备配置费约800万元。

组装场和预备洞优化后，若以最佳洞口自然地貌考虑，可节约预备洞的混凝土数量，组装可提前30天（采用同跨距75t×2+ 15t和30t/10t两个龙门吊平行作业，或采用1个龙门吊和一个汽车吊平行作业）。

混凝土拌合站建设的合理，可提高混凝土质量，节约调车编组时间，同时可接施工阶段进行功率配备，节约能源（秦岭I线北口在TBM施工初期，只是生产仰拱块和喷浆注浆料，采用一套HZS50拌合站，中期TBM施工速加快，又增配了一套方圆拌合站，在施工后期，衬砌混凝土用量增大，又增配了一套混凝土拌合站）。

刀具、机车、碴车、材料车的维修、仓储场地合理，可节约列车编组、调用时间，可以使刀具的周转量不受制约，同时刀具的组件利用和刀具的存放质量提高，对降低DM施工的成本文有益处。

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供电、供水设施合理，可保证TBM施工和其他配套设备的用电、用水。 机械加工、维修场地的合理利用可保证TBM施工用料加工及时到位、减少倒运费用和积压。

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