TBM施工前期配套工程的总体方案优化

1、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：(I)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

2、厂化施工，要求配套设施齐全，且布局合理；( 3)施工速度快， 1m/h3.5m/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

3、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）

4、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10mK必.8m。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TBM5070%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

5、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总长二L组装场+L预备洞+L起步洞其中：L组装场 LTBMfc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起步洞 胡盘到前外凯的距离。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

6、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

7、见Df）。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 23 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 > 组装场+ L翻车机

8、+ 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 ©8.8m，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） X 100万 m3 = 1000万元， 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

9、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。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

10、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 X 2+ 15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、