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秦嶺隧道I線進口段TBM施工組織管理

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標簽:工程設計, 秦嶺隧道I線進口段TBM施工組織管理,http://www.nvlbio.live

nelling.cn     新聞來源:國際隧道研討會 

摘 要 秦嶺隧道是目前我國最長的鐵路隧道,引進德國EIRTH公司直徑8.8m的敞開式全斷面硬巖掘進機進行機械化施工,樹立了中國鐵路施工史上的第四座里程碑。文章從設備維修保養、施工管理、勞動組織三個方面介紹了秦嶺隧道I線進口段TBM施工組織管理的現狀,強調了科學管理在大型機械化施工中的重要地位,對TBM施工組織體系的建立進行了探討。
關鍵詞 鐵路隧道TBM設備管理施工管理勞動組織管理 T ran bbs.Com


  1. 概述
  秦嶺隧道I線是目前我國最長的鐵路隧道,全長18.452km。隧道地質條件復雜,工程量艱巨。巖性以混合花崗巖、混合片麻巖等堅硬巖石為主,干抗壓強度78~325MPa。施工中可能遇到巖爆、地熱、涌水、放射性異常、圍巖失穩等地質災害。鐵道部經過多次專家論證,決定秦嶺隧道I線采用2臺敞開式全斷面隧道掘進機(TB880E型TBM)掘進,全圓穿行式模板臺車二次模筑混凝土的施工方案。隧道設計為圓形斷面,開挖直徑8.8m,成洞直徑7.7m。
  隧道進口段于1998年1月19日正式掘進,至1999年8月29日順利貫通,除去設備大修和節假日,平均日進尺10.4m,最高日進尺40.5m,平均月進尺317m,最高月進尺317m,創造了掘進機施工的全國最高記錄。筆者在現場施工中認識到,只有先進的設備、完善的配套設施與科學嚴謹的施工組織管理相結合,才能充分發揮TBM快速掘進的性能。
  2. 設備管理
  為了使設備始終處于良好狀態,結合TBM施工特點,項目部制定了《秦嶺隧道北口TBM設備管理辦法》,建立了項目部機電總工程師→機電部→領班工程師→施工隊的設備管理組織體系,完善了點、線、片、整體管理,逐層分工負責的崗位責任制原則。從設備組裝到維修保養都制定了嚴格的規章制度,實行標準化作業、程序化管理。
  2.1 組裝管理
  根據TBM組裝及調試要求,隧道進口段設250m預備隧道和10m出發隧道,需提前用鉆爆法施工。TBM單件重達86t,為保證拼裝場地的承載能力,采用C30混凝土鋪底,厚度30cm,頂面為平坡。
  組裝設備主要有:75t×2+15t龍門吊車1臺,6t叉車一臺,5t、40t平板拖車各1輛,25t、40t汽車吊各1輛。TBM組裝順序如下:安裝初始部件→內部凱氏→外部凱氏和后支撐→主軸承→刀盤→刀盤護盾→主機輔助設備→設備橋→1號拖車→設備橋、1號拖車上的輔助設備→2~7號拖車→液壓及電氣設備→7~17號拖車及斜坡軌→風水電等設施。
  設備組裝前,項目部邀請國內有關專家和技術人員編制了《TB880E型TBM組裝施工組織設計》,制定了詳細的組裝工藝和操作細則。我方工作人員在WIRTH公司技術人員指導下,用了12周的時間,順利完成了TBM的組裝調試工作。由于TBM設備功能塊較多,操作要求嚴格,組裝時必須嚴格按WIRTH公司提供的技術規范操作,并認真接受外方技術人員的指導。
  2.2 維修保養管理
  施工過程中必須對設備進行全面規范化的維修保養。認真實施預防性保養是降低設備故障率的前提,可以減少機械設備的維修次數,從而減少不必要的停機。每天安排6h的維修保養時間,操作中著重注意以下幾點:
  1)主軸承的維護
  主軸承是TBM最重要的部件之一,潤滑條件對其使用壽命影響極大。主軸承潤滑分三個獨立的回路,油箱和油泵分離,必須經常檢查其密封情況,防止串油。注意定期檢查氣動油脂泵的工作狀況,定期更換潤滑油。主軸承的維護是TBM設備維護的重點,由液壓工程師負責實施。
  2)刀具檢查及更換
  刀具是TBM的主要部件,必須定期檢查、更換,以延長使用壽命。每個掘進班應檢查一次刀盤,發現碴中有金屬構件或刀盤區域有異常的噪音、氣味時,必須立即停機檢查刀盤,檢查重點是中心刀和邊刀。
  根據刀具磨損規律,刀具組負責人應制定詳盡的刀具更換及調位計劃,及時更換達到磨損量或損壞的刀具,避免在掘進過程中更換刀具。刀具修理人員應及時修復損壞的刀具,并保證裝配質量。
  3)除塵風機的維修保養
  除塵風機故障對施工影響很大。由于粉塵增多,激光穿透力減弱,影響仰拱塊的鋪設和掘進方向的調整。洞內能見度降低,支護工作無法與掘進同時進行,延長了停機等待時間,同時對施工人員的身體健康造成危害。
  應將除塵風機列入重點維修保養范圍,定期檢查除塵電機的工況,及時清洗更換濾網。
  4)其它部位維修保養
  在維修保養中,將錨桿鉆機油管及鏈條,仰拱吊機鏈條轉向輪、3號皮帶機的糾偏及修補、電氣設備的絕緣防護等做為重點保養對象,并對其它設備做一般預防性保養。
  2.3 設備管理要領
 。1)科學制定并嚴格執行設備維修保養計劃,堅持定期保養、定期維護,實現制度化、規范化管理。
 。2)加強設備故障統計和分析研究工作,減少常規性故障的發生,提高故障診斷能力,發生故障后能夠及時排除。
 。3)加強設備狀態檢測和油水檢驗管理,特別是主電機工作狀態檢測及主軸承潤滑油的檢驗。
 。4)根據設備配件消耗規律,制定合理的購置計劃,在滿足使用要求的前提下,盡量使用國產配件,以降低工程成本。
  3. 施工管理
  TBM施工時開挖、出碴、運輸、支護等工序平行連續作業,要求洞外配套設施的能力必須滿足TBM掘進的需要,并且布局合理。TBM施工工序較多,必須編制實施性施工組織設計,制定關鍵工序作業指導書,加強工序銜接,確保施工的連續性。
  3.1 洞外配套設施管理
  根據TBM施工特點,結合列車編組順序和運輸方式,將刀具修理車間、混凝土拌合站、仰拱塊預制廠、機修車間、翻車機等配套設備沿運輸軌線成條形布置,達到各工序協調動作,保證出碴運輸及材料供應的連續性。洞外配套設施管理的重點是仰拱塊預制廠的生產管理。
  仰拱預制廠的生產能力必須滿足TBM掘進的需要。仰拱塊生產流程為:鋼筋骨架制作→立!炷凉嘧ⅰ羝B護→脫!覂却娣硼B護→運輸翻轉→室外存放。整個生產過程采用流水作業方式進行。首先清洗模具,噴涂脫模劑,安放鋼筋骨架及各種預埋管件;將生產好的混凝土運至固定式模具旁,利用橋吊起吊料斗灌注混凝土,附著式振搗器振搗成形;常溫靜置2h后,蓋上養生罩,在40℃蒸汽中養護18h(升溫2h,恒溫13h,降溫3h);養護結束后脫模起吊仰拱塊,并做好仰拱塊的編號;室內繼續養護3天后,運往室外翻轉后存放待用。
  預制廠生產管理的重點是鋼筋骨架的制作,混凝土的生產、運輸、灌注,蒸汽養生溫控工藝。以上工序均編制了作業指導書,制定了質量控制措施。
  3.2 洞內施工管理
  TBM掘進循環主要由開挖、出碴、運輸、支護、仰拱塊安裝、激光定位、通風除塵、風水電管路及軌道延伸等工序組成。施工中必須建立統一的調度指揮系統,協調洞內、外各工序的關系,保證施工的連續進行。
  1)開挖
  TBM掘進每循環進尺1.8m,平均循環時間80~90min。受圍巖類別、節理發育程度等影響,循環時間最短35min,最長5h。例如DK66+285~+365段屬IV類圍巖,節理不發育,平均循環時間92min,最長165min;而DK66+500~+530段屬VI類圍巖,節理不發育,平均循環時間136min,最長循環時間280min,可見循環時間與圍巖類別有較大關系。除了圍巖類別外,循環時間很大程度上取決于巖石的節理發育程度。DK65+207~+260段屬V類圍巖,抗壓強度平均103MPa,節理較發育,最短循環時間僅35min; DK65+160~+207段屬VI類圍巖,抗壓強度103MPa,節理不發育,循環時間最長達300min。施工中發現,巖石抗壓強度100~150MPa,節理發育而又不致坍塌的圍巖,是TBM掘進的最佳施工條件。
  開挖管理作為施工管理的重要環節,其核心是掘進參數的選擇和掘進方向的控制。當巖石堅硬完整時,推力15~17MN,扭矩2000~3500Nm,推力大,貫入度較低,扭矩較小,刀具磨損快,為防止刀具過載,選擇推力自動控制模式。在軟弱破碎巖石中掘進時,推力一般在5MN以下,扭矩3000~5000Nm,此時推力小,貫入度高,扭矩較大,為防止驅動電機過載,選擇扭矩自動控制模式。在巖石硬度不均勻,扭矩與推力變化較大時,應盡量降低掘進速度,以保護刀具和改善主軸承的受力狀況。施工中要求主司機根據地質條件的變化,選擇合理的推力和扭矩,不斷提高TBM操作水平。
  2)出碴運輸
  出碴采用有軌運輸方式。運輸軌道為四軌雙線,軌距900mm,選用43kg/m標準鋼軌直接鋪設在仰拱預制塊上。后配套尾部設有加利福尼亞道岔,供車輛錯車。根據循環出碴量(約180m2),碴車編組數量10節,每節容量20m3,采用35t進口柴油機車牽引運輸。

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