复合式TBM施工方法及质量控制措施

复合式TBM施工方法及质量控制措施1复合式TBM法施工简介xx轨道交通六号线二期工程xx隧道位于xx市南岸区，隧道进洞口在南岸区xx附近，线路出xx高架站后以隧道形式穿越xx向xx车站延伸，与轨道交通六号线一期工程起点相接。隧道右线起点里程为YCK5+830，终点里程为YCK11+460.908，全长5630.908m，隧道左线起点里程为ZCK5+830，终点里程为ZCK11+460.908，全长5630.17m(含长链3.694m、短链4.432m)，采用“复合式TBM+钻爆法”施工。复合式TBM担负隧道进口方向至TBM拆卸洞室的正洞开挖任务，其中右线TBM掘进长度为3515m，左线TBM掘进长度为3518m。在复合式TBM施工前，预先完成洞口至洞内的5m明挖和110m暗挖段施工。两台TBM完成洞外的组装和调试后，通过115m步进段，在隧道的进洞口平整出一块4800m2左右的施工场地作为两台TBM组装和将来施工的场地，两台复合式TBM在此场地完成组装调试工作，此场地也作为TBM施工时的办公、复合式TBM施工地段从初堪的地质纵断面图上看虽无不良地质现象，但会穿过2处煤系地层带并下穿水冬瓜煤矿采空区巷道，可能存在一定的地质及施工风险，且隧道施工还要克服反坡排水等不利因素，需要在施工前做好充分的应对技术措施。两台复合式TBM先后运抵组装场地，时间间隔一个月。先期运达的复合式TBM负责右线隧道的开挖施工，同时可起到为左线隧道探明地质的作用，第二台复合式TBM负责开挖左线隧道。TBM到场后进行组装和调试，完毕后步进通过预先开挖的5m明洞段和110m暗挖段到达复合式TBM掘进始发段。复合式TBM的掘进经过28‰的下坡段施工后进入4‰的上坡段施工，开挖过程中需要同步拼装预制的钢筋混凝土管片并注浆，掘进完毕抵达拆卸洞，在拆卸洞内进行拆卸，拆解部件经1#斜井运出。2复合式TBM生产、调试与运输本工程使用的两台复合式TBM是由国外专业生产商生产的，为了满足工期要求，结构件安排在中国国内工厂生产，电气、液压和其它关键部件在生产商的国外工厂生产，复合式TBM预组装和出厂调试工作将在中国国内工厂进行。复合式TBM加工完成后必须进行工厂预组装和调试。工厂预组装和调试是保证设备质量的重要工序，其目的是通过工厂的组装、调试来检验设备质量和性能，初步检验设备性能是否达到设计要求，利用工厂的加工条件对存在的问题进行改正和完善。复合式TBM生产厂家负责提供组装调试技术方案，并派人实施工厂组装和调试，对最终质量负责，我方负责对生产、预组装和调试的过程进行监督。工厂组装调试完成后由设备制造商将设备运输到组装场地。拆解运输的总体原则是：在保证运输条件允许的前提下以尽量少拆或不拆为原则，减小工地组装的工作量；对必须拆解的零部件进行编号、包装，合理搭配，保证运输安全；根据工地组装方案按计划分批运输进场，合理堆放，便于按照组装顺序吊装。3复合式TBM工地组装调试3.1工地组装两台复合式TBM工地组装方案为：xx隧道左、右线两台复合式TBM分两批上场，上场日期间隔1个月。2010年9月底开始右线TBM的组装，于2010年10月底步进至洞内掘进；左线TBM滞后一个月完成进场、组装、调试和步进工作，开始进行掘进。设备在进洞口进行组装，组装场地要提前完成填平、碾压和硬化施工,强度满足组装和步进的需要。在场地上铺设龙门吊行走轨道，组装好两台龙门吊。组装场地分为主机组装区和后配套组装区，由两台50t龙门吊、一台250t履带吊和一台25t的汽车吊配合作业完成两台复合式TBM组装。3.1.1组装前准备工作(1)组织机构组装时成立以项目经理为组长的组装工作领导小组，成员由分部副经理、总工、专家组成员构成。组装时分两个工班作业，每班10h。组装过程每个工班按主机区、后配套区进行划分，以结构件和设备的组装为主线，工班内的液压组、电气组同时进行相关部分的安装。具体组织机构见附图7-1。(2)技术准备根据复合式TBM组装需要配置人员，并对人员进行分组，组装前分别进行技术培训和安全培训。(3)场地布置复合式TBM进场前对进洞口进行平整、硬化处理，对主机及后配套组装区域进行混凝土浇筑施工。安装好组装用龙门吊及相关设施。(4)组装设备及工器具的准备吊装主要设备为：50t龙门吊两台，250t履带吊一台、25t汽车吊一辆，5t叉车一辆，以及相应的吊具、小型机具、工具。组装设备、小型机具和工具的使用清单见附表7-1。3.1.2组装要求(1)制定详细、可行的主机、后配套组装计划。(2)组装前对各元件进行详细的标识。(3)提前做好技术培训和安全培训，使参加组装人员了解TBM的结构性能和组装过程中安全注意事项。(4)组装时与外方人员紧密配合，配备专职翻译人员。(5)制定合理的组装材料、机具、配件计划。(6)严格控制组装质量，做好组装记录。(7)设置专职的质量控制组和安全控制组，全程监控TBM的组装工作。3.1.3组装场地掘进机组装场地分为主机组装区和后配套组装区，组装前对场地进行平整、硬化，强度达到组装要求。为了便于掘进机步进，在各自区域内用混凝土浇注底部基座。主机组装场地为弧形基座，上表面预埋标准钢轨以便于掘进机在基座上滑行，基座结构见附图7-2。3.1.4组装流程(1)主机组装用于本工程的两台复合式TBM进场组装时间间隔1个月。第一台掘进机于2010年9月进场组装，将依组装次序将部件运输进场。组装流程见附图7-3。(2)后配套组装后配套利用场地上远离洞口的一台龙门吊，再配以一台25t汽车吊与主机同步进行组装。3.2工地调试TBM整机组装完成后，由业主、监理和承包人三方代表按检查测试标准进行检查测试，三方人员均须到场参加和见证。调试工作需要对掘进机各个系统及整机进行调试，以确保整机在无负载的情况下正常运行。调试过程可先分系统进行，再对整机的运行进行测试，测试过程中应详细记录各系统的运行参数，对发现的问题及时分析解决。掘进机可分为液压系统、电气系统及机械结构件等。调试流程见附图7-4。电气系统设备的调试内容可分为：电路检查、分项用电设备空载检查、分项用电设备加载时的检查、各设备急停按钮的检查、控制系统的检查等。液压系统设备的调试内容可分为：空载和加载时泵和液压管路的调试、加载时执行机构的运行情况。步进系统的调试在主机安装完成后最先进行，主要分为：液压泵站负载运行时的状态和步进机械结构运转情况。其余各分系统调试根据组装和步进程序组织实施。各系统运转情况正常后再进行整机的空载调试。4复合式TBM步进隧道进口段5m采用明挖，110m采用钻爆法施工，复合式TBM在洞口完成组装后，需要以滑行的方式步进通过此区段，到达始发位置。4.1复合式TBM步进前需要做好以下准备工作(1)洞口主机基座到掌子面的混凝土仰拱基座完成浇筑，在基座内预埋好步进滑行用的钢轨，精确定位基座及钢轨空间尺寸，满足步进需要。(2)清理明挖和钻爆法施工段，确保没有干涉TBM通过的设施及杂物。(3)准备编组车辆，满足步进期间钢轨、电缆、风水管延伸等需要。(4)割除护盾上焊接的临时吊点。(5)在步进钢轨上涂抹润滑脂，减少步进的阻力。(6)在护盾后部两侧盾壳与预埋钢轨接触部位各焊接一块止转块，防止护盾在步进过程中扭转。(7)在主机下部油缸支撑的端墙上预埋好与下部管片的纵向连接装置，以便管片与端墙的连接。4.2复合式TBM步进过程最下部管片区域的推进缸活塞杆伸出，活塞杆端部顶块顶住混凝土端墙，继续伸推进缸活塞杆，在端墙反作用力下推动TBM主机向前滑动，带动连接桥和后配套向前移动，同时做好后配套尾部电缆、风水管线的延伸，TBM滑动示意图见附图7-5。推进行程结束后，推进油缸收回，在管片与基座之间放置预制好的混凝土支撑垫块，利用管片拼装机安装第一片下部管片，管片位置定好以后，用U型螺栓与后部端墙连接，伸出推进油缸，顶住管片的侧面，拧紧U型连接螺栓的螺母。在管片的前端立模，管片下部的缝隙灌注混凝土，混凝土内可以加注适量的速凝剂，使混凝土及时凝固。继续伸推进缸，推动TBM向前滑移。推进行程结束，开始安装第二片下部管片，管片定好位后，管片与管片之间安装U型连接螺栓，用推进油缸撑紧，拧紧螺母，再次对管片底部灌注混凝土，如此重复铺设底部管片。当管片后部空间满足铺轨条件时，在管片上安放预先加工好的钢支撑铺设钢轨，直至将TBM步进到始发洞位置，步进工作结束。4.3TBM步进过程中需要注意的事项(1)滑行过程中，需对主机及后配套加强巡视，确保TBM各部位与洞壁没有干涉，特别是刀盘前方，必须派专人负责观察。(2)用TBM自带的导向系统加强TBM姿态控制。(3)控制滑行速度。(4)滑行过程中，相关部位的人员之间以对讲机相互联系，确保信息畅通。(5)滑行过程中，刀盘前方负责观察的人员与TBM主司机密切联系。(6)密切观察底部管片的工作状态。(7)推进过程中，管片范围内不得站人。(8)观察滑行区域基座和钢轨情况，如果出现变形，及时处理。5复合式TBM始发5.1始发方案复合式TBM具有硬岩和软岩两种掘进功能，针对两种功能有两种始发方案，即硬岩始发和软岩始发。硬岩始发利用皮带从刀盘内出碴，刀盘内为常压，软岩始发利用螺旋输送机从刀盘内出碴，刀盘内处于压力状态。在实际施工中，需根据始发地段的地质情况，决定采用哪种始发方案。xx隧道始发段的围岩为Ⅳ级，根据此围岩级别，复合式TBM采用硬岩始发方式。5.2始发前准备工作(1)始发基座的位置要使TBM轴线与隧道设计轴线保持一致，保证始发阶段隧道内衬不超限。基座在始发前做好，结构为混凝土仰拱内预埋钢轨，始发前混凝土基座要达到足够的强度。(2)反力架安装位置要精确，在洞壁内预埋足够数量的预埋件，预埋件与反力架连接后的强度要能够承受TBM始发时的反力，并且预埋位置能保证反力架精确定位。(3)反力架做成环形钢结构件，环向采用8组预埋件与反力架连接，轴向采用10组预埋件与反力架连接，达到满足掘进机始发所需的强度、刚度和定位精度。反力架主框架箱型结构，主要板材采用高强度的20mm钢板，确保其强度、刚度能承受始发的反力并具有一定的保险系数。反力架通过与预埋钢件在纵向和轴向位置上的可靠固定，满足推进油缸推进时的作用力，反力架固定方式见附图7-6。(4)调整TBM主机的姿态，使TBM主机的轴线和隧道轴线的误差在要求范围之内。(5)掘进机刀盘切削岩体时产生巨大的扭矩，为了防止掘进机壳体在始发基座上发生偏转，必须在两侧的壳体上焊接止转块，在基座上铺设钢板条。随着掘进机的前行，止转块在钢板条上滑动，当止转块靠近洞门时将之拆除。止转块布置方式见附图7-7。(6)安装好洞门的橡胶密封装置。5.3始发过程推进油缸全部收回，安装反力架，通过螺栓和焊接的方式使反力架与预埋件牢固固定；将护盾尾部周圈的钢丝密封刷内涂满密封脂；在反力架上拼装第一环负环管片，采取先下部管片，再两侧最后上部的拼装顺序拼装管片，在环向上通过管片上螺栓孔相互连接牢固，纵向上管片通过反力架上加工的螺栓孔与反力架连接牢固，推进油缸顶紧管片；负环管片拼装完毕后启动TBM向前掘进，推进行程结束，开始拼装第二环负环管片，拼装时管片与管片之间的密封垫和螺栓连接处的密封圈必须安装。继续掘进，直到第七环管片安装完毕后，护盾此时全部进入TBM开挖洞内，停止掘进，从管片的注浆孔内进行注浆，注浆结束后，TBM开始继续向前掘进，完成TBM的始发。5.4始发注意事项(1)TBM始发时要根据反力架和负环管片的承载能力，制定掘进参数，避免掘进扭矩超过反力架和负环管片承受的扭矩，通过目视和监测反馈数据及时调整掘进参数。(2)严格控制掘进机姿态，防止旋转、上飘。(3)起始环管片应准确定位，连接牢靠，不变形，上下左右对称，误差不大于1mm。(4)注浆时，要对首环管片的尾端密封严实，反力架与砂浆接触的部位涂抹脱模剂，防止跑浆和粘模。严格控制注浆量和注浆压力防止砂浆反灌入护盾外侧区域，造成板结，影响掘进。6复合式TBM掘进6.1复合式TBM试掘进6.1.1试掘进的目的复合式TBM始发后计划进行500m的试掘进，通过试掘进段拟达到以下目的：(1)熟悉机器性能，掌握复合式TBM在各种围岩情况下的工作状况和设备掘进参数。(2)掘进机步进时掘进机处于空载状态，电器、液压系统及机械结构件未承受掘进载荷。试掘进时对各项系统进行进一步调试，完善设备各项性能。(3)进一步了解本工程的地质条件，掌握在不同地质条件下复合式TBM的施工方法。(4)收集、整理、分析始发段地质条件下的设备掘进参数，为后期的快速掘进打下良好的基础。(5)熟悉管片拼装及钢轨铺设的操作工序，提高管片拼装的效率和质量。(6)根据地面变形情况的监测分析，掌握复合式TBM施工时对周围环境的影响。(7)熟悉设备的物料运输、管线延伸等系统，完善洞内外各个环节之间的衔接，不断提高设备的掘进效率。(8)完善各部门之间的协调工作，尤其是掘进施工各工班的交接流程。6.1.2试掘进的主要措施试掘进过程中，设备、人员及整个施工队伍都处于磨合期，在试掘进段达到良好的磨合，使施工过程达到规范化和制度化，保证掘进机安全、快速、高效地施工。根据掘进机的施工特点，主要从以下几方面保证试掘进的顺利完成。(1)制定完善的安全生产技术规范、掘进机操作技术规程和单项设备的使用技术规范。(2)在试掘进开始前对掘进机上各工作岗位人员进行培训，做到定人定岗、持证上岗。(3)在掘进过程中做好设备参数、地质条件等各项参数的纪录，由技术部人员统一归纳整理。(4)加强对地面及周围建筑物的监测，及时将监测数据上报技术部。(5)对购买和生产的材料质量严格把关，建立和完善“三检”制度，杜绝不合格的材料在工程中的使用。(6)加强隧道轴线及隧道变形的监控量测，发现问题及时上报项目部相关部门。(7)做好交接班记录，完善交接班制度，定期召开例会解决试掘进过程中出现的各类问题。6.1.3试掘进时人员组织复合式TBM试掘进期间的人员组织形式与正式掘进时相同,每台掘进机均采用三班制组织施工，施工工班分为两个掘进班和一个整备班。掘进班工作10h，整备班8h，其中4h与掘进班重合，其余工班随上述三个工班交接。单台掘进机人员配备见附表7-2。6.1.4试掘进时的掘进流程(1)启动准备1)接通洞外变压器和复合式TBM主机之间的电源，同时接通隧洞内的照明。2)接通TBM上变压器的主开关，使变压器投入使用。然后待变压器工作平稳后，接通二次侧的电源输出开关，检查TBM所需的各种电压，接通TBM及后配套上的照明系统。检查TBM上的漏电监测系统，确定接地的绝缘值可以满足各个设备的工作要求。3)检查气体监测系统、火灾监测系统监测的数据、结果。确定TBM可以进行掘进作业。4)确认所有灯光、声音指示元件工作正常。所有调速旋钮均在零位。5)检查液压系统的液压油油位、润滑系统的润滑油位，如有必要马上添加油料。6)确认供水、通风正常即洞外向TBM供水、通风正常。(2)启动1)接通复合式TBM的控制电源，启动液压动力站、通风机、TBM自身的供水(加压)水泵。根据施工条件，确定是否启动排水水泵。2)确定各种辅助施工进入掘进工况，管片施工、底部钢枕施工、砂浆回填、风筒的挂接等各项工作的完成情况可以满足掘进的需要。如达不到掘进的要求，要马上加紧施工快速达到掘进的要求。3)确认TBM自带的可收放的高压电缆、水管满足掘进需要。4)检查测量导向的仪器工作正常，并提供正确的位置参数和导向参数。5)根据测量导向装置给出的TBM的位置参数，利用调向装置进行调节掘进机的方向偏差(水平、垂直、圆周)，确认防扭转机构工作正常。6)确定皮带机系统已开始启动，并运转正常。7)启动掘进机各个部位的声电报警系统，提示进入工作状态。复合式TBM掘进机试掘进流程见附图7-8。6.2正式掘进复合式TBM正式掘进的人员组织形式、掘进流程等与试掘进相同。掘进时，应充分研究试掘进期间的地质及设备掘进参数,根据前方的水文、地质情况及设备的状态做好充分的掘进预案，选择合适的掘进模式(敞开式或土压平衡模式)，并定期召开例会进行技术交底。以下为掘进时注意事项：(1)提高效率经过500m的试掘进以后，主机和后配套生产能力不断地提高，掘进的速度也在逐渐的提高，这时要注意人力资源的调配，在一些重要的，影响进度的工作岗位坚持使用熟练操作人员，对劳力不足的岗位增加人员；对一些影响施工进度的机械设备，分析原因实施技术改造或更换为更为合适的设备；开展施工工序分析活动，激励所有员工积极发现施工中的制约因素，鼓励他们自觉改进。(2)狠抓安全随着生产进度的提高，各个工序之间的衔接变得非常紧凑，单个工序的速度也逐渐加快，这时工人易产生疲劳现象，存在安全事故隐患，此时应该采取的对策为：加大安全监督，每个班派专职的安全员，配合工班长做好安全监督，发现问题及时纠正或解决；洞内洞外派专职的安全员轮流巡视，及时发现隐患并消除；采取措施改进工人工作环境，并采取一些营养措施防止工人疲劳，给工人营造一个愉悦的工作氛围；加大一些危险机械的维修保养频率，如机车、矿车、空压机等，确保其正常安全工作。(3)保证质量随着施工速度的提高，施工中也容易出现一些质量问题，如管片错台、注浆效果差等，采取的措施为：专职质量检查人员协同现场工程师一起做好现场生产的质量控制，一旦产生质量问题，及时发现，及时汇报，及时分析，及时纠正；加大所有员工的技术培训，提高员工的生产熟练程度和生产技巧，提高产品质量；注重员工的质量意识培养，创造人员“心中有质量、口中谈质量、工作后提高质量”，切实把质量作为一切工作的前提。(4)技术改造与技术创新掘进机是集机械、电气、液压于一体的高科技隧道掘进设备，技术含量很高，施工技术也同样充满较高的科学技术含量。正常掘进是最能发现技术问题的阶段，因此在正常掘进时要加大技术的吸收和攻关力度，分析掘进机施工以及掘进机本身的优缺点，组织力量进行技术改革和技术创新，更进一步了解掘进机，提高使用效率。6.3掘进机方向控制与纠偏6.3.1掘进机的方向控制本工程使用的复合式TBM掘进机采用PPS激光自动导向系统提供数据进行调向，通过调整推进油缸来实现调整方向。(1)采用隧道自动导向系统和人工测量辅助进行掘进机姿态监测隧道自动导向系统配置了导向、自动定位、掘进程序软件和显示器等，能够全天候在掘进机主控室动态显示掘进机当前位置与隧道设计轴线的偏差以及趋势。据此调整控制掘进机掘进方向，使其始终保持在允许的偏差范围内。随着掘进机推进导向系统后视基准点需要前移，必须通过人工测量来进行精确定位。为保证推进方向的准确可靠，根据掘进距离人工测量，以校核自动导向系统的测量数据并复核掘进机的位置、姿态，确保掘进方向的正确。(2)采用分区操作掘进机推进油缸控制掘进方向根据线路条件所做的分段轴线推进控制计划、导向系统反映的掘进姿态信息，结合隧道地层情况，通过分区操作掘进机的推进油缸来控制掘进方向。推进油缸按上、下、左、右分成四组，每组油缸都有一个带行程测量和推力计算的推进油缸，根据需要调节各组油缸的推进力，控制掘进方向。在上坡段掘进时，适当加大掘进机下部油缸的推力；在下坡段掘进时则适当加大上部油缸的推力；在左转弯曲线段掘进时，则适当加大右侧油缸推力；在右转弯曲线掘进时，则适当加大左侧油缸的推力；在直线平坡段掘进时，则应尽量使所有油缸的推力保持一致。6.3.2掘进机姿态调整与纠偏在实际施工中，由于地质、测量误差等原因掘进机推进方向可能会偏离设计轴线并超过管理警戒值；在稳定地层中掘进，因地层提供的滚动阻力小，可能会产生盾体滚动偏差；在线路变坡段或急弯段掘进过程中，有可能产生较大的偏差，这时就要及时调整掘进机姿态、纠正偏差。(1)通过操作分区操作推进油缸来调整掘进机姿态，纠正偏差，将掘进机的方向控制调整到符合要求的范围内。(2)在急弯和变坡段，必要时可利用掘进机的超挖刀进行局部超挖和在轴线允许偏差范围内提前进入曲线段掘进来纠偏。(3)当滚动超限时，收回推进油缸，调整推进缸偏转角度通过调整环将整机滚动角调回。调整环具体结构见附图7-9。6.3.3方向控制及纠偏注意事项(1)在切换刀盘转动方向时，应保留适当的时间间隔，切换速度不宜过快，切换速度过快可能造成管片受力状态突变，而使管片损坏。(2)根据掌子面地层情况应及时调整掘进参数，调整掘进方向时应设置警戒值与限制值。达到警戒值时及时执行纠偏程序。(3)蛇行修正及纠偏时应缓慢进行，如修正过急，蛇行反而更加明显。在直线推进的情况下，应选取掘进机当前所在位置点与设计线上远方的一点作一直线，然后再以这条线为新的基准进行线形管理。在曲线推进的情况下，应使掘进机当前所在位置点与远方点的连线同设计曲线相切。(4)推进油缸油压的调整不宜过快、过大，否则可能造成管片局部破损甚至开裂。(5)正确进行管片选型，确保拼装质量与精度，使管片端面尽可能与计划的掘进方向垂直。(6)掘进始发、到达时方向控制极其重要，应按照始发、到达掘进的有关技术要求，做好测量定位工作。6.3.4曲线段掘进施工本区间隧道施工中有曲线段。在曲线段(包括水平曲线和竖向曲线)施工时，掘进操作方向控制方式是把液压推进油缸进行分区操作，使掘进机按预期的方向进行调向。曲线段施工时，为确保掘进机沿设计轴线掘进，必须严格控制掘进参数，如掘进速度、推进油缸的伸出方式与油压等，使掘进轨迹符合设计线路的曲线参数要求。另外，掘进机采用铰接形式使曲线施工更容易控制。在曲线段掘进时，要注意以下几点：(1)进入曲线施工前，调整好掘进机的姿态。(2)在曲线段时选择正确的管片进行安装，接收管片时安排专职人员验收，保证管片质量及曲线管片的偏转方向。(3)将每一循环掘进后的测量结果计入图中与设计曲线相对照，确定是否修正下次掘进的偏转量与方位角。(4)掘进速度控制在30～40mm/min以内，或将每一循环分成几次掘进以减小管片的受力不均。(5)为防止管片歪斜，必须保证管片背衬注浆的效果，使推进油缸的偏心推力有效地起作用，确保曲线推进效果，减少管片的损坏与变形。并根据施工中的变形监测情况随时调整注浆参数，从而有效的对轴线进行控制。根据施工中的实际情况，必要时采取壁后补压浆的方法进行控制。通过管片的注浆孔将浆液注入地层。(6)曲线段掘进过程中，曲线外侧出土量较大，这样必然造成曲线外侧土体的损失，并存在施工间隙，因此在曲线段掘进过程中，对曲线外侧的注浆量必须加大，及时填满空隙。同时加固外侧土体，使外侧土体给予管片足够的支撑力减小变形，确保隧道沿设计轴线正确掘进。(7)注意铰接油缸处和盾尾有无泄漏，发现泄漏及时采取措施处理。(8)更换碴车时协调各工序，避免长时间停机。6.4TBM掘进时的注意事项6.4.1掘进过程中机器防扭由于复合式TBM在敞开式施工护盾不与岩石接触，当刀盘转动切削岩石时主机会发生整体的旋转，故施工前应充分考虑防止设备发生扭转的措施。防止设备发生扭转的措施主要有以下几方面;(1)在掘进过程中通过PPS系统密切关注机器的转角数据，在发现设备旋转角度超过一定值时，反方向旋转刀盘来实现将主机部分防扭。(2)复合式TBM自身配有一套滚动角调整系统，当设备扭转角度过大时利用扭转环和推进缸共同作用，调整设备姿态。(3)如果发现旋转扭矩趋势增加过快时，应减小掘进机的掘进速度来达到降低扭矩，防止扭转。6.4.2掘进过程中防止螺旋输送机喷涌在高压富水段需采用土压平衡模式掘进时，可能出现喷涌现象，拟采取以下措施：(1)本项目采用的螺旋输送机中间心部位有旋转轴，旋转轴中部600mm的长度没有螺旋叶片，当碴土通过此段时因堆积而形成土塞，对防止喷涌有一定的效果。根据施工需要还可以向螺旋输送机内注入膨润土或者在排水阀门处安装双向排泥泵来堵水和防止喷涌发生。(2)螺旋输送机的后料门可以关闭，这样在需要时可以关闭后门以处理喷涌等紧急情况。(3)在其它含水地层采用土压平衡模式掘进时，拟向刀盘面、土仓内注入泡沫剂，并增加对螺旋输送机内注入的膨润土，以利于螺旋输送机形成土塞效应，涌水较大时，注入高分子聚合物防止喷涌。6.4.3掘进过程中防止结泥饼复合式TBM在采用土压平衡施工模式时可能会在刀盘的中心部位产生“泥饼”,当产生泥饼时,掘进速度急剧下降,刀盘扭矩也会上升,大大降低开挖效率,甚至无法掘进。施工中拟采取的主要技术措施为：(1)加大刀盘的开口率，使泥土更容易通过刀盘。(2)在土仓内侧壁上焊接“搅拌棒”来减少泥土的固结几率。(3)在刀盘前部设置泡沫注入口，通过注入泡沫剂来减少泥土的固结。(4)将关键部位的滚刀更换成齿刀，便于切削土层同时加大了刀盘开口率。(5)发现推进参数变大时，同时向土仓、螺旋输送器加入泡沫剂增加土仓及螺旋输送器内泥土的产送速度。(6)密切注意设备的各项掘进参数，当发现相关参数有非正常增大时，降低推进速度或停止掘进。6.4.4掘进过程中减小刀盘、螺旋输送器磨损措施(1)在刀盘、螺旋输送器的关键部位焊接耐磨材料，如在刀盘进料口、刀盘正面、刀盘外边缘、螺旋输送器内壁等部位加装耐磨层来提高刀盘抗磨能力。(2)施工过程中通过加入泡沫剂、膨润土，通过增加润滑，减少刀盘和输送器的磨损。(3)施工过程中通过控制仓内碴土数量，减少磨损。6.5TBM特殊地段的施工本工程复合式TBM施工过程中，须穿越煤系地层，通过两处煤矿采空区，经过上述区段时易发生瓦斯浓度升高和隧道涌水等情况。针对以上情况主要采取以下措施应对。6.5.1瓦斯地段施工(1)整机采用传感器加密设计，在原有设计上增加了7个传感器布置于刀盘后部、侧护盾、风道等关键部位，传感器信号于设备主供电系统互锁。(2)整机采用防爆设计，电气系统关键部位如电机、接触开关、断路器、灯具等均达到Ⅰ类矿井下防爆等级标准。(3)在通过上述区段时，配备专职的安全人员，利用高精度干涉瓦斯监测仪进行人工监测，保证人员、设备的安全。(4)选择合理的掘进参数，减小对周边岩石扰动。(5)为防止瓦斯溢出聚集，在煤层分界线两侧各30m范围内均采用耐腐蚀防水气密性全封闭C50钢筋混凝土管片，并确保管片接缝处的密封效果，在掘进机通过时，同步注浆快速跟进，通过后隧道内继续进行人工监测。(6)增强风机通风能力，采用55kw隧道风机通风，叶轮直径1100mm,风管采用12000mm的PVC拉链软风管。(7)在设备上设置逃生通道及应急照明系统，隧洞每隔100m安装一盏应急照明灯，在断电情况下提供隧洞照明。制定逃生预案，发生瓦斯超限停机报警立即组织人员撤离。6.5.2涌水地段施工(1)本工程复合式TBM通过两处煤矿采空区，采空区巷道内长年积水，易发生涌水、透水现象。将安排专人对排水量进行巡察、测量。(2)设备关键部位如电机、配电柜、液压泵站等加装防水罩；设备配有漏电保护器，在洞内因涌水短路或人员触电短路后电源自动保护跳闸。(3)采取“以堵为主，限量排放”的原则，进入采空区前利用TSP203超前地质预报系统进行长距离监测；设备自带的BEAM超前地质预报系统对前方地下水进行不间断的监测，BEAM系统可对前方25米范围内地层含水情况进行监测。发现富水地段时运用超前钻机设备向前方进行帷幕注浆堵水。必要时运用钻爆法迂回至刀盘前部人工处理。(4)在TBM上层设有紧急避险间及逃生通道，当遇到突涌水事故时，通过通道进入紧急避险间自救或等待紧救援。(5)项目部建立健全大涌水逃生预案，发生涌水立即启动预案。7.6.5.3断层、破碎带施工见本标书第十一章11.2.2小节6.6掘进模式的转换 xx市地层多以砂岩、砂质泥岩为主，区间多位于岩石地层，根据地质的实际特点，可选择采用以下三种掘进模式：敞开式、短距离土压平衡式、长距离土压平衡式施工。在施工过程中时刻注意地层的变化情况，使用超前探测设备精确探测出前方的地质情况，并根据实际的掘进情况及时调整复合式TBM掘进模式。(1)短距离土压平衡模式的转换当短距离需要土压平衡掘进时，将料斗闸门关闭，建立土仓内的土压。土仓内设有传感器，当土仓内压力达到设定上限值时打开闸门出料，低于下限值时关闭闸门。通过此过程使掌子面保持稳定，在破碎带也可使用种方式进行掘进。(2)长距离土压平衡模式的转换当设备需要长距离在土压平衡模式下施工时，将主机皮带拆出，装上螺旋输送机出碴，同时焊接料斗闸门，使其达到密闭效果。7洞内运输7.1运输总体方案本工程的出碴和材料运输采用有轨运输。考虑隧道长度、洞径限制和材料运输的需要，每条隧道内采用单线轨道运输。随隧道掘进距离增长，运输碴土和材料的时间会增加，会造成矿车不能及时到位，影响掘进进度。为避免这种情况，当隧道掘进超过TBM掘进段的一半后，在隧道距洞口1600m处开始向开挖面方向铺设100m长的双线轨道，两端通过单开道岔与单线轨道连接，在隧道内做一个调车平台。单线轨道出洞后采用两组单开道岔与洞外的三线轨道实现连接，洞外左右线隧道轨道设置联络隧道线路，能够实现隧道左右线轨道相互调车。每台TBM配备三列矿车(含管片车、砂浆罐车)完成石碴和施工材料的运输工作。隧道的运输线路布置见附图7-10。7.2洞内道岔铺设前运输方案在洞内道岔铺设前时的TBM掘进，洞使用2列出碴列车出碴可以满足掘进需要，另外一列备用。机车推动装好材料的材料车和空矿车自洞口出发抵达TBM后配套区域后，由洞内调度员负责指挥机车司机和各工位的负责人，完成施工材料的卸车和空矿车装碴工作，施工材料卸完且碴车装满后，调度员通知机车司机发车，机车牵引全部运输车辆驶出洞外，按洞口调度员指令经单开道岔进入空闲线路，重载列车全部通过单开道岔后，已经编组好的空载列车接到洞口调度员指令后，驶入洞内。矿车卸碴自机车后第一节开始，依次向后分节利用龙门吊卸碴。当矿车卸碴完毕后，利用龙门吊装载管片等材料，砂浆拌合站根据调度的指令，提前拌合砂浆，在卸碴和装料期间，通过拌合站配置的砂浆泵泵送至砂浆罐车内。材料装载完毕后列车原地待发。在此期间，一条线路空闲，等待重载列车。7.3洞内道岔铺设后运输方案随着掘进距离的增加，造成列车途中运输时间的增长，上述运输方案不能满足出碴和材料运输的需要。这时在洞内铺设100m长的双线轨道，作为调车平台，在调车平台处设信号员一名，实现洞内会车。这时需要3列矿车出碴和运输材料。调车流程为：第一列空矿车装好材料后自洞口出发，通过双线轨道抵达TBM后配套区域后，洞内开始进行装碴和卸管片、砂浆等材料的工作。在第一列矿车通过洞内道岔后，洞内信号员通知洞外信号员，将第二列空矿车向洞内发出，到达洞内道岔，进入双线轨道的左线等待。第一列机车卸完材料且装满石碴后向洞外行驶，通过洞内双线轨道的右线后驶向洞外。这时停在调车平台左线的第二列矿车驶向洞内。第一列矿车到达洞外进入空闲线路，洞外装满材料的第三列空旷车驶入洞内，抵达洞内双线轨道的左线等待第二列矿车出洞。如洞外第三列矿车未抵达双线轨道区域时，洞内矿车已经装完石碴，且抵达洞内双线轨道区域，则进入右线轨道等待第三列矿车通过左线轨道驶入洞内后，第二列矿车才可以向洞外驶出，三列矿车如此循环，完成TBM的出碴和运送工程材料工作。7.4工作人员运送工作人员进出洞采用专门的机车牵引人员车运送，根据运送的人员数量决定人员车的数量。在运送人员时，洞外调度、洞内调车平台信号员和TBM上的调车人员要沟通协调好，保证人员运送的安全。7.5洞内运输的注意事项(1)洞外调度、机车司机、信号员和洞内调度要明确各自责任，完全熟悉整个运输流程和确保运输安全的规章制度。(2)做好各个部位的安全信号标志，司机必须按调度和信号员的指令行车。(3)严禁人员在轨道区域内行走，如必须在轨道区域内作业，应设置警示灯，并安排专人瞭望。(4)每台机车上配备两个防溜铁鞋(止轮器)，在停车时使用，防止溜车。(5)要经常检查机车和运输车辆的刹车系统，发现问题时及维修。(6)做好运输的各种应急预案，对预案进行演练，让每一个参与运输工作的人员熟悉预案内容和处理方法。(7)根据隧道坡度情况，在相关区域设置自动防溜装置。(8)洞外调度、机车司机、信号员和洞内调度配备无线对讲机，在洞内设置无线信号中继设备，保证在整个隧道内实现无线通讯。洞外调度室、洞内道岔和洞内调度室设置程控电话，实现有线通信。8管片拼装与注浆8.1管片拼装管片拼装是复合式TBM法隧道施工的一个重要工序，是用环、纵向螺栓逐块将高精度预制钢筋混凝土管片组装而成，整个工序由TBM司机、管片拼装机操作员和拼装工配合完成。8.1.1管片安装流程管片安装流程见附图7-11。8.1.2拼装前的准备工作(1)在洞外清除管片上的浮灰、浮砂，对管片进行清理管片清理干净后,按设计图要求粘贴密封垫。(2)将管片的连接件、防水垫圈等材料准备好。(3)操作人员应全面检查管片拼装机的动力、液压和机械设备是否正常，管片吊具是否安全可靠。8.1.3管片安装方法(1)根据设计图要求，相邻两环管片采用错缝拼装。(2)管片分为左、右转弯环和标准环，安装满足隧道轴线要求，重点考虑管片安装后盾尾间隙要满足下一掘进循环限值，确保有足够的盾尾间隙，以防盾尾直接接触管片。管片安装前根据盾尾间隙和推进油缸行程差选择拟安装管片的方式。(3)复合式TBM掘进行程结束，所有推进油缸行程伸出的长度都大于1.5m时，复合式TBM停止掘进，进行管片安装。(4)为保证管片安装精度，管片安装前需对安装区进行清理。(5)管片安装时必须从隧道底部开始，然后依次安装相邻块，最后安装封顶块。每安装一块管片，立即将管片连接螺栓插入连接，并戴上螺帽用电动扳手紧固。(6)在安装封顶块时先搭接1.0m以安装机径向顶进，调整位置后缓慢纵向顶推，为防止封顶块顶入时损坏防水密封条，应对防水密封条进行涂润滑油作润滑处理。(7)管片安装到位后，应及时伸出相应位置的推进油缸顶紧管片，其顶推力应大于稳定管片所需力，然后方可移开管片安装机。(8)管片环脱离复合式TBM尾后要及时对管片连接螺栓进行二次紧固。(9)安装管片时采取有效措施避免损坏防水密封条，并应保证管片拼装质量，减少错台，保证其密封止水效果。安装管片后顶出推进油缸，拧紧连接螺栓，保证防水密封条接缝紧密，防止由于相邻两环管片在复合式TBM推进过程中发生错动，防水密封条接缝增大和错动，影响止水效果。8.1.4管片安装质量保证措施(1)由经验丰富的管片安装人员进行管片拼装，拼装过程由工程技术人员根据验收标准进行过程验收，保证拼装质量。(2)严格进场管片的检查，有破损、裂缝的管片不采用。吊装管片和运送管片时应注意保护管片和防水密封条，以免损坏。(3)防水密封条粘贴前，应将管片进行彻底清洁，以确保其粘贴稳定牢固。(4)管片安装前应对复合式TBM管片安装区进行清理，清除如污泥、污水，保证安装区及管片相接面的清洁。(5)严禁非管片安装位置的推进油缸与管片安装位置的推进油缸同时收缩。(6)管片安装时必须运用管片拼装机的微调装置将待装的管片与已安装管片块的内弧面纵面调整到平顺相接以减小错台。调整时动作要平稳，避免管片碰撞破损。(7)管片安装质量应以满足设计要求的隧洞轴线偏差和有关规范要求的椭圆度及环、纵缝错台标准进行控制。8.2同步注浆同步注浆采用复合式TBM自带的注浆泵从管片的注浆孔注入，及时填充管片与地层间环形空隙、控制地层变形、稳定管片结构、控制掘进方向，加强隧道结构自防水能力。注浆工艺流程见附图7-12。8.2.1浆液主要性能指标(1)胶凝时间：一般为3～10h，根据地层条件和掘进速度，通过现场试验加入促凝剂及变更配比来调整胶凝时间。对于强透水地层和需要注浆提供较高的早期强度的地段，可通过现场试验进一步调整配比和加入早强剂，进一步缩短胶凝时间，获得早期强度，保证良好的注浆效果。(2)固结体强度：一天不小于0.2MPa(相当于软质岩层无侧限抗压强度)，28天不小于2.5MPa(略大于强风化岩天然抗压强度)。(3)浆液结石率：＞95%，即固结收缩率＜5%。(4)浆液稠度：8～12cm(5)浆液稳定性：倾析率(静置沉淀后上浮水体积与总体积之比)小于5%。8.2.2注浆模式注浆可根据需要采用自动控制或手动控制方式。自动控制方式即预先设定注浆压力，由控制程序自动调整注浆速度，当注浆压力达到设定值时，停止注浆，压力低于设定值时，开始注浆。手动控制方式则由人工根据掘进情况和注浆压力随时调整注浆流量，以防注浆速度过快，而影响注浆效果。8.2.3注浆设备配备搅拌站：在洞外施工场地配置砂浆搅拌站一座，搅拌能力60m3同步注浆系统：配备2台双活塞泵，4套注浆管路。运输车辆：轨道式砂浆罐车(6m3)，带有自搅拌功能和砂浆输送泵，随管片运输车一起运输。8.2.4注浆主要参数(1)注浆压力同步注浆时要求在地层中的浆液压力大于该点的静止水压及土压力之和，做到尽量填补而不宜劈裂。注浆压力过大，隧洞将会被浆液扰动而造成后期地层沉降及隧洞本身的沉降，并易造成跑浆；而注浆压力过小，浆液填充速度过慢，填充不充足，会使地表变形增大，同步注浆压力设定为0.3MPa～0.5MPa，并根据监控量测结果作适当调整。(2)注浆量同步注浆量为建筑间隙的105％～140％。(3)注浆时间及速度复合式TBM向前掘进的同时，进行同步注浆，同步注浆的速度与复合式TBM推进速度相匹配。(4)注浆顺序采用4个注浆孔同时压注，在每个注浆孔出口设置压力检测器，以便对各注浆孔的注浆压力和注浆量进行检测与控制，从而实现对管片背后的对称均匀压注。8.2.5注浆结束标准和注浆效果检查采用双指标标准，即注浆压力达到设计压力或注浆压力未达到设计压力，但注浆量达到设计注浆量，即可停止注入。注浆效果检查主要采用分析法，即根据P-Q-t曲线，结合掘进速度及衬砌、地表与周围建筑物变形量测结果进行综合分析判断。必要时采用无损探测法进行效果检查。8.3二次注浆同步注浆后使管片背后环形空隙得到填充，多数地段的地层变形沉降得到控制。在局部地段，同步浆液凝固过程中，可能存在局部不均匀、浆液的凝固收缩和浆液的稀释流失，为提高背衬注浆层的防水性及密实度，并有效填充管片后的环形间隙，根据监测结果，必要时进行二次补强注浆。二次注浆采用双液浆作为注浆材料，对同步注浆起到进一步补充和加强作用。同时也是对管片周围的地层起到充填和加固作用。当地下水特别丰富时，需要对地下水封堵。同时为了及早建立起浆液的高粘度，以便在浆液向空隙中充填的同时将地下水压入地层深处，获得最佳充填效果，这时需要将浆液的凝胶时间调整至1～4min，必要时二次注浆可采用水泥-水玻璃双液浆。二次补强注浆采用KBY-50/7-11双液注浆泵。二次补强注浆的注浆管路自制，承压力和管径满足注浆要求，能够实现快速拆卸，并配有止浆阀。二次补强注浆的注浆压力选定0.5～0.6MPa，注浆量根据监测到的空隙和监控量测的结果确定。注浆时主要以注浆压力控制。8.4注浆质量保证措施(1)进行详细的浆液配比试验，选定合适的注浆材料，添加剂及浆液配比，保证所选浆材配比、强度、耐久性等物理力学指标满足设计的工程要求。(2)制定详细的注浆施工设计和工艺流程及注浆质量控制程序，严格按要求实施注浆、检查、记录、分析，及时做出P(注浆压力)-Q(注浆量)-t(时间)曲线，分析注浆效果，反馈指导下次注浆。(3)成立专业注浆作业组，由富有经验的工程技术员和技术工人负责二次注浆工作。(4)根据洞内管片衬砌变形和地面及周围构筑物变形监测结果，及时进行信息反馈，修正注浆参数和施工方法，发现情况及时解决。(5)做好注浆设备的维修保养、注浆材料供应，以保证注浆作业顺利连续不中断进行。(6)做好注浆孔的密封，保证其不渗漏水。8.5管片堆放及防水材料粘贴8.5.1管片场内运输与堆放(1)施工场地间的管片运输采用门吊卸车，管片运输轨道车进行洞内运输。(2)到场管片应排列堆放整齐，管片与地面和管片之间用木条垫好，垫木厚度要一致，不同规格的管片分开存放。(3)管片堆放区地面采用20cm厚C20混凝土硬化，坚实平整，管片应内弧面向上堆放整齐，堆放高度为3块。8.5.2管片防水材料粘贴(1)进场的防水材料按国家相关标准进行严格的检验，确保其质量合格后使用。(2)管片防水密封条粘贴：涂刷氯丁胶结剂，涂刷前，管片应干燥洁净，涂刷应均匀，密封垫沟槽应满涂；粘结剂涂刷后，晾置一段时间(一般10～15min，随气温、湿度而异)，待手指接触不粘时，再将加工好的框形橡胶圈套入密封垫沟槽内；密封垫(框形橡胶圈)粘贴后，管片四个角部不得出现耸肩、塌肩现象，整个密封垫表面应在同一个平面上，严禁歪斜、扭曲。(3)每环管片防水密封条的粘贴后，按设计或产品使用要求规定的时间使用。(4)管片角部为防水的薄弱环节，角部密封垫应铺设到位，必要时在管片角部设遇水膨胀橡胶腻子薄片，以加强防水密封效果。(5)冬季橡胶防水密封条的使用按照设计及产品说明书进行管理。(6)对粘贴好防水密封条的管片，在运输和装拼中应避免擦碰、剥离、脱落或损伤。9TBM维修保养TBM维修保养任务的完成质量制约着掘进进度，与项目的经济效益的高低密切相关，设备维修保养对于整个TBM掘进工作占有重要地位，正确及时的保养是减少维修工作量的必要条件，不能以“抢修”的角度看待维修力量的组成，避免“救火”式的维修。通过我单位多年使用掘进机的经验总结出了一套卓有成效的方法，依照定期检查、强制保养与按需保养相结合的原则，根据TBM技术文件、各系统部位的特点制定TBM维修保养规程，并组织实施。对整套设备实施状态检测，随时掌握设备状况，使之始终处于受控状态。保养分为班保养、日保养、周保养、月保养、季度保养、半年保养和年保养，明确每级保养的具体内容和责任人。掘进施工期间，TBM的维修保养主要在每天的整备时间段内完成，掘进工班掘进时间段内的保养工作，由掘进班的相关人员完成。9.1维修保养的指导思想树立预防性维修保养、以可靠性为中心的维修保养和事后维修相结合的维修保养指导思想，保障设备的使用功能，达到不因设备故障问题影响工程的施工进度的目标，在维修保养工作中做到以下几点：(1)掘进施工与维修保养并重采用TBM施工必须以良好的TBM状态为前提，根据地质条件、施工实际合理操控、合理组织，才能顺利达到这一目标。即必须树立掘进施工与维修保养并重的观念。整备工作时间为8h，其主要任务是TBM设备的维修保养。(2)全员参与TBM维修保养和状态监测的规范化实施，除设备维修保养部门外，还要让各级决策者(含各工班长)和执行者(操作使用、维护保养人员)都了解维修保养和状态监测的意义、本岗位对设备维护、保养应尽的责任、义务及技术要求，积极参与并切实贯彻执行，才能实现TBM状况的持续良好。(3)强化保养从保养技术措施上，抓住影响设备寿命的关键问题，充分发挥状态监测的作用，以油、液管理为重点，坚持油液超精细过滤；汲取设备管理先进企业的经验，以“清洁、清洁、再清洁”，“保养、保养、再保养”为原则，强化保养观念。(4)迅速维修为保证设备状态持续完好，必须根据TBM操作、保养以及状态监测的信息，综合分析，及时准确地判断故障部位、性质以及原因，确定维修方案，在最短的时间内实施维修，并且尽量减少维修时间、降低维修成本。9.2组织机构成立项目经理任组长，主管副经理任副组长的维修保养领导小组，由专家组对整个维修保养工作提供技术支持。维修保养工作分为整备时间段内的维修保养和掘进时间段内的维修保养，由主管副经理全面负责维修保养工作。成立TBM技术部，负责TBM状态监测和技术资料的整理汇总；成立立整备工班，成员由专业工程师(机械、液压、电气)和熟练技工组成专业的维修保养队伍，主要负责整备时间段内的维修保养；每个掘进工班的工班长负责本班掘进时间段内的维修保养工作，维修保养工作由工班值班机电工程师和各工位负责人负责落实，掘进时间出现掘进班不能排除的故障，通知整备班维修。维修保养组织结构见附图7-13。9.3TBM的状态监测及维护保养TBM的维护保养工作主要在整备时间完成，可分为预防性维修保养、以可靠性为中心的维修保养和事后维修三类。以可靠性为中心的维修保养是指对如主轴承、主驱动电机、主轴承密封、液压泵站系统、有害气体检测系统、各分项设备等重点部位的运行状态进行监测。预防性维修保养是指在掘进机使用过程中的周期性的维护保养。事后维修指设备故障发生后进行及时有效的修复工作。状态检测是维修保养工作的重中之重，由TBM技术部安排有丰富经验的检测工程师完成。9.3.1监测的对象根据设备的重要程度和设备出现故障后影响工程进度的程度，确定监测的对象依次为主驱动轴承机械部分、主轴承脂密封系统、主驱动轴承油润滑系统、主驱动马达、变速机构、液压系统、电气系统、气体报警系统和其它分项设备。掘进机的主驱动系统出现大的故障后，造成维修周期长，严重影响工程进度，甚至造成TBM掘进机不能继续工作，是监测工作的重中之重。9.3.2监测的方法(1)主轴承监测方法根据主轴承的监测特点，确定选用以下4项联合监测方案：1)对润滑系统实施监测，确保良好的润滑：用温度监测润滑油冷却状况，对滤清器的堵塞程度实施电子监测，用油位指示器监测润滑油量。定期进行油质分析，严密监测油品粘度、清洁度、综合污染指数、水分，确保油质良好。2)通过油液磨损分析，监测轴承磨损状况：用油液清洁度分析和油品理化指标的现场分析，实施初级磨损监测，用直读式铁谱分析、分析式铁谱分析和光谱分析实施磨损精密监测。3)定期检测轴承的轴向间隙，判定轴承磨损程度(2)主轴承密封监测方法主轴承密封是保证主轴承正常运转的关键，密封破坏，水和灰尘进入或润滑油外泄，会造成大轴承的腐蚀和磨料磨损。轴承的密封主要靠迷宫式密封圈、内密封、外密封与轴承构件的密贴来保证。对于密封损坏的现场监测，可行的手段是油液分析和外漏观察。1)掘进时密切观察润滑脂泵压力和脉冲次数，考核润滑脂注入轴承情况；定期进入刀盘内进行观测，目视内外迷宫密封处润滑脂挤出状况；定期打开滤清器上盖，检查密封材料是否混入；2)定期进行对齿轮油做油样分析，密切监测油中灰尘和水的含量，间接监测密封状况。3)每月取齿轮油样外送作光谱、铁谱、分析式铁谱分析，监测油中污染物的含量。(3)液压系统(含润滑系统)监测方法TBM液压系统庞大，控制油路众多。液压系统的检测方法通常有油质分析、油样磨损分析、温度、流量、压力、转速等项目。1)对液压油油位、油温、油质、滤清器堵塞实施监测；2)通过油液磨损分析，监测液压系统磨损状况，包括理化指标、清洁度、直读式铁谱、分析式铁谱和光谱分析；3)测量主要回路关键点参数，与各回路标称参数比较判断各液压元件的状况。(4)齿轮箱监测方法大齿圈和变速机构的工作情况与主轴承相似，检测方法采用以振动、油质、油液磨损、温度、油位检查结合的方法。此外，还应定期用工业内窥镜，观测大齿圈的表面磨损状况。(5)气体报警系统监测方法对于气体报警系统的传感器定期取下，进行测试。(6)紧固连接部位的监测方法定期对各部位的紧固件通过目视和通过扭矩扳手或液压预紧扳手对扭矩进行校核的办法进行检查。(7)其它监测方法对有可能造成设备故障的结构件损伤、磨损、锈蚀、裂纹等，进行损伤检查，还有电气元器件的绝缘、老化，及液压密封材料、橡胶材料的老化检查。9.3.3TBM设备维护保养(1)刀盘每天检查所有连接件的紧固情况、刀具的固定和磨损情况、刮碴器耐磨板和铲斗的磨损程度、喷水嘴的喷水效果以及刀盘磨损，根据检查的结果更换或补焊。(2)主轴承主轴承运转状况的优劣不但对TBM工作寿命的影响很大，而且一旦出现异常，由此造成的工期和经济损失是难以弥补的。主轴承检查包括油润滑系统、脂润滑系统、轴承滚道滚柱的检查。主要是检查密封的溢脂情况、润滑油的油位和油温、润滑油冷却系统的状态、过滤器的情况，根据检查的结果更换润滑油或滤芯。(3)液压系统每班检查各液压系统油箱液压油位的情况，检查液压油的过滤器是否存在阻塞现象，检查各元器件连接部位是否存在渗漏现象，油管有无缠绕磨损情况，油质的情况。每月对各元件的工作寿命进行预测，进行液压液压元件的不解体检查，了解TBM各部位液压系统工作状态和可靠性的变化情况，根据检查的结果更换配件、补油或换油。(4)注脂根据注脂时间表定期对需要加注润滑脂的部位进行充足的注脂。(5)电气系统对所有电机和配电柜进行检查，并检查所有电器线路、各传感器及接口状态，根据要求对电机的润滑部位进行注脂。重点检查电器设备的防护，防止电器设备进水受潮。(6)减速箱检查TBM主驱动变速箱和其它减速箱的润滑油，其维护保养内容如下：1)油位检查每班检查润滑油面高度，油面高度的以设备停止运转后，油液流回各个部位时观测的油面高度为准。2)油品检查按TBM技术手册中的要求，定期从变速箱中抽取油样，用于污染度、理化指标、铁谱和光谱分析；当变速箱油位低于最小值时，及时补充新油，并加至技术手册中规定的最大高度。定期更换润滑油，没有达到更换时间的油液如超标，必须更换润滑油。3)振动检查每班检查变速箱体温度和振动情况、运转是否平稳、是否有渗漏。利用震动测量仪测量震动的指标，将累计的震动进行对比，对设备的轴承磨损情况作出评价，超标的做好维修方案进行维修。(7)支护设备本工程TBM支护设备主要是管片拼装系统和超前钻机系统。支护设备使用频率高，工作条件恶劣，使用过程中对设备的维护保养十分重要，否则，不但会影响掘进进度，还有造成安全事故的危险。重点检查内容包括其液压部分、电气控制部分及机械结构部分，尤其是管片拼装机与管片的连接部分，必要时进行维修。(8)出碴系统出碴系统包括螺旋输送机和皮带输送机2个部分。出碴系统的维护每天进行，包括驱动端和从动端的轴承润滑，其润滑脂必须保质保量的注满，皮带辊子的检查随时进行，发现损坏的辊子必须马上更换，以免进一步对皮带造成损坏。及时清理皮带和滚筒之间散落的石碴，经常对主机螺旋输送机磨损情况进行检查，保证出碴系统的正常运行。(9)其它系统和设备。如通风系统、压缩空气系统、供排水系统、注浆系统等，应按照设备的使用手册进行维护保养。(10)每天对掘进机的各部位进行清理，保持机械设备的干净整洁，可以减少设备的异常损坏并能及时发现设备的故障隐患和故障点。10带压进仓作业10.1人仓的功能和结构人仓是工作人员和材料进出土仓的转换通道。复合式TBM的人仓具备两种工作模式，即常压模式和加压模式。当掌子面围岩稳定性较好，TBM掘进采用敞开式掘进，此时为常压模式，人仓内处于常压状态。当掌子面围岩稳定性很差，围岩不能自稳，就需要采用土压平衡式掘进方式，这时土仓内的压力高于仓外的压力，如果需要进入土仓进行检查更换刀具、检查土压传感器和检查掌子面的工作，人员就需要在人仓内加压。使人员和材料进出刀盘时能够保持土仓中的压力，防止围岩失稳和地下水进入掌子面。人仓分为内仓和外仓两部分，之间用压力门隔开。内仓直接安装在隔板上面，通过隔板上的压力门人员可以进入土仓。外仓通过压力门与外界相通，外仓的作用是进行升压和减压工作和出现紧急情况时的出入。根据仓的大小，外仓可以容纳3人，内仓可以容纳2人。内外是分开操作的，内部都配有以下设备：通讯系统、排气阀和通风阀、时钟、气压表、温度计、加热设备、带式记录仪。10.2人仓的检查和操作要求10.2.1人仓使用前的检查(1)检查空压机的状态，确保空压机工作状态完好。(2)检查和清洁复合式TBM主机的压缩空气调节站，确认此系统工作正常后关闭所有的阀门。(3)进行地层气密性试验和有害气体检测，在地层气密性试验和空气质量检验合格的情况下将土仓内的碴土排至舱高的1/5以下。10.2.2人仓操作要求(1)人仓的操作由受过专门培训的专业机械工程师执行，需要用到的操作和显示元件均放在人员仓的外面。(2)检查所有部件(显示仪/条形记录器/加热系统/钟/温度计/密封和阀门)的功能。(3)必须严格遵守和执行国家有关空气仓升/降压的规定和所有安全规则。(4)通过了压缩空气测试并经相关培训合格的人员方可进入人员仓工作。10.3带压进仓的准备工作(1)参考工程地质勘察报告和近20(2)制定进仓工作计划与技术准备，编制预计的开仓换刀及检查工作计划。(3)根据拟定的工作计划，组织相关工作人员，做好详细的分工。进仓作业人员必须是经过相关培训的人员。人员组织完成后，召开专题技术交底会，由主管副经理和安全管理人员对工作计划、作业技术方案及安全措施进行详细全面的交底。(4)根据拟定工作计划由刀具主管工程师提前制定详细工具、物资及刀具计划，由设备物资部门准备，调度组织运输。10.4带压进仓的过程控制为使进仓作业有序的进行，整个带压进仓工作过程实施签认制度。(1)进仓准备工作确认为保证进仓作业的连续、快速，必须做好充分的准备，准备工作包括预计更换刀具准备、进仓作业工具准备、洞内风水电准备等。准备工作由专人负责，完成后由刀具主管工程师确认。(2)工程地质确认由土木工程师检查评估掌子面地质情况，检查内容包括：掌子面稳定情况、节理裂隙发育情况、渗(涌)水量等，仔细观察后签署意见，并由总工程师进行审核确认。判断安全后其他人员方可进行下一步作业，否则立即撤出。(3)刀具检查与处理方案确定在确认安全的情况下由刀具主管工程师对计划项目进行检查，做好记录，并结合检查情况制定实际的工作计划和刀具处理方案，该工作计划必须结合土木工程师提供的工程地质情况以“快进快出、保证安全”为原则，力求工作计划与处理方案的可行性和安全保障性。(4)进仓过程安全监控与工作质量检查进仓过程中必须安排安全管理员、机械工程师及土木工程师进行现场值班。安全管理员做好作业过程安全监控与管理，及时发现与排除安全隐患；土木工程师需对掌子面变化情况进行不间断监控，一旦发现异常立即要求作业人员撤出；机械工程师在刀具主管工程师的安排下按照工作计划与处理方案对作业质量进行检查，并做好技术指导。(5)刀盘清理及仓门关闭确认计划工作完成并经刀具主管工程师检查确认符合要求后，对仓内及刀盘前方进行全面的检查，避免工具、杂物遗留在内。检查完毕由当班班长签认，负责机械工程师确认，确认后关闭仓门，仓门关闭情况由负责机械工程师确认，刀具主管工程师检查复核。完成后及时恢复掘进施工。10.5带压进仓工作的操作程序10.5.1人员进入压力仓(1)人员进入内仓，打开仓内的双倍条形记录器并检查是否正常工作，纸张是否充足。(2)关闭内仓室的仓门并确定正确锁好(当内仓在压力下工作时由于安全原因外常常是没压力的)。(3)人员仓管理员要通过电话一直与坐在内仓中的人员保持联系。(4)人员仓管理员慢慢地打开通气主阀门，并按照说明缓慢地增加主仓室的压力直到到达预定的压力值(随时监测主仓内人员的健康状况，一旦出现任何微小的不适现象立即中断)。(5)仓内的工作人员可按照要求调节加热系统。(6)在内仓与土压仓之间进行了压力补偿后，内仓的人员便可打开内仓与土压仓之间的门。(7)当内仓室的压力等于土压仓的压力时，工作人员打开土压仓门，进行安全确认后，进入土压仓作业。(8)人员仓管理员停止条形记录器。10.5.2(1)工作人员离开土压仓进入内仓。(2)关闭内仓与土压仓之间的门和压力挡板上作压力补偿用的阀门。(3)内仓内的人员通过电话与人员仓管理员联系。(4)人仓管理员打开条形记录器。(5)人仓管理员打开泄压阀门开始缓慢地降低内仓中的压力，并同时观察压力表和流量计。与此同时，人员仓管理员打开通风阀门开始通风，但不升高压力。(6)继续调节通风阀门直到使得内仓压力能稳定而缓慢下降，流量计的值必须保持0.5m3(7)当内仓内的压力降低到一定的值后，人员仓管理员调节阀门保持此时压力值。同时观察通风流量计保持通风良好。(8)在压力保持阶段，必须观察压力表和调节阀门保持压力的正常。在降压过程中仓内的人员可打开加热系统，温度范围控制在15～28℃(9)当内仓内的压力降到常压时，可打开内仓的仓门，人员离开内仓。(10)人员仓管理员停止条形记录器，填写记录表(日期/时间/压力/人数等)。10.5.3材料、工具运外仓用于当土压仓与内仓正在压力下工作时容纳材料、工具和工作人员等；外仓的升压和降压操作与内仓的操作类似。其主要操作过程：(1)把需要的刀具、工具、材料或人员送到准备仓，关闭仓门。(2)按照外仓升压操作规程使外仓压力达到设定值且保持稳定。(3)当外仓和内仓之间的压力相等时打开他们之间的门，通过内仓把所需的刀具、工具、材料或人员送到土压仓。(4)人员进出和材料运输必须保持人员仓通道畅通无阻。(5)遵循操作规程和安全规定且防止材料、工具坠落的情况发生。10.6带压进仓工作安全注意事项(1)工作面最终压力要比设定的土压力高0.1-0.2bar。(2)在开仓作业过程中，应尽量维持此压力，并通过进气阀的操作使气压的变化值控制在可控范围之内。(3)工作面的土体不能保证气密性，在人员进入前应向仓内加注膨润土浆液，转动刀盘，使仓内砂土与膨润土浆液很好的混合，使浆液较深的渗入地层中，在开挖面形成比较厚的泥皮，保证气密性的效果。(4)由土建工程师确定开挖面的稳定性，确认安全后，方可进入作业面工作；当开挖面有异常情况时，应立即组织在土仓内的工作人员退出土仓，关闭仓门。(5)应设立两条以上的通讯线路，保证压力舱内外之间的联系，同时保证洞内与洞外相关部门的联系，如有异常，及时联络。(6)作业人员必须经过专门培训，身体健康，作业前不许饮酒，作业过程中不许吸烟。(7)必须认真填写压气作业时间记录表。(8)对进仓作业的工作时间进行预估，必要时准备工作人员的饮水和食物。(9)设备维修时要停止掘进，同时为防止设备意外启动，应设专人监护。(10)更换刀具等较重的机械部件时，要确保其固定牢固和提升安全。(11)不将较重的机械部件存放在不稳定的地方，确保其安全存放。(12)提升装置的载荷要适当，以确保部件提升安全。(13)认真完成检查和维修工作，以确保设备具有良好的性能。(14)设备的维修工作必须由具有相应专业知识的维修人员来完成。(15)打开仓门换刀之前，首先对刀盘通入新鲜空气进行仓内换气。在刀具更换过程要持续通入压缩空气且不断对有害气体进行监测，一旦发现有害气体浓度超标，工作人员应立即撤出工作面,切断电源,进行处理。(16)仓内用于照明的灯具必须使用安全防爆类型，采用24V安全电压进行照明，输电线路必须使用密闭电缆，严禁使用绝缘不良的电线或裸体线输电。(17)工作面或附近必须配备有效的灭火器。(18)洞内遇有险情或当警报信号发出后，应服从有关人员的指挥，有秩序地撤出危险区。(19)工作面或附近必须配备氧气瓶，一旦中毒可以为中毒者提供氧气供应。11刀具更换与维修11.1刀具介绍复合式TBM的刀具有两大类：盘型滚刀和刮刀，两种刀具科学的混装在刀盘上，可以实现软岩和硬岩的掘进。盘型滚刀主要用于硬岩掘进，分边刀、正刀和中心刀三种类型。滚刀被科学地布置在刀盘面上，随着刀盘的转动，滚刀以刀盘中心为中心被动地进行同心圆转动。滚刀在强大的推进力和扭矩作用之下，通过挤压将岩石切削下来，完成开挖工作。刮刀主要用于软岩掘进，刮刀被科学的布置在刀盘表面，掘进时刮刀切入岩体，将岩体切削下来对隧道进行开挖。11.2刀具的更换掘进机随着切削岩体方量的增加，刀具就会逐渐磨损变小或者破损，经TBM刀具人员测量、检查确认不能继续使用刀具，对其进行更换。TBM刀具的磨损、破损情况有许多种形式，由刀具人员分析每一种破损形式以掌握刀具的更换时间，让每个刀具发挥出最大的价值，使TBM正常掘进，降低生产成本、节约刀具检修更换的时间。11.2.1TBM刀具更换标准TBM刀具更换标准没有一个固定的值，需要刀具人员根据工作实际情况来判断是否更换。在正常磨损的情况之下，当边刀刀圈磨损掉10～15mm左右、正刀和中心刀圈磨损掉20～25mm左右时就需要对它们进行更换。因为此时刀圈的刀刃变宽，其切削岩石的能力降低，TBM掘进时所需要的扭距和推力就会增大，加大了TBM液压系统和电机系统的负荷，而且切削下来的岩石也会磨损到刀盘面，会降低TBM的使用寿命。而如果在小于上述更换标准的情况之下频繁地进行更换，则不能发挥每一个刀圈应有的效能，也将浪费掉许多宝贵的时间，增加不必要的成本。另外在非正常磨损的情况之下，如发生刀圈的刀刃破损严重、转动轴承坏掉、密封润滑油泄露等等情况，刀具就需要及时进行更换，因为这样会加重相邻刀具切削岩石的负荷，不仅影响TBM的正常掘进，而且还会影响到与其相邻刀具的正常使用，会造成刀具连锁性大量破损。11.2.2TBM刀具损坏原因分析及处理方法影响TBM刀具破损的原因有许多种，主要是由刀具的质量、围岩软硬程度和人工操作这三种因素所造成。根据刀具的破损情况，正确分析其产生的原因，有利于TBM操作手正确操作，避免人为因素造成刀具破损，也有利于刀具工及时发现问题，及时做出正确的处理措施。以下为TBM刀具的磨损或破损情况：(1)刀圈均匀磨损这种情况属于正常磨损，只要达到了一般的磨损尺寸，即可以进行更换。(2)刀圈被磨掉一侧或者是被磨成多边形

这主要是由于滚刀的轴承损坏，不能正常转动所致，一经发现就需要马上进行更换。(3)刀圈卷刃主要是由于岩石较硬，TBM的掘进推力较大所造成的。有时是因为生产这批刀具的钢材质量较软，也可造成刀具卷刃情况发生。当这种情况发生以后，TBM操作手需要适当降低掘进推力和掘进速度，即可大大缓解卷刃的严重程度。另外刀具工根据实际情况，在不影响掘进的条件之下，可以等其磨损到一定程度再进行更换。(4)刀圈打刃呈锯齿状在围岩较硬的情况之下，刀圈普遍比较容易出现打刃现象。如果刀圈钢材的质量较硬、发脆，在其切削岩石时也容易发生这种现象。当只有一个或两个滚刀出现这种情况时，一般是由于TBM操作手在某个行程的初始阶段，当滚刀与围岩接触时推进速度太快、掘进推力太大、刀具与围岩碰撞时所造成的。不管哪种情况，在刀刃掉落不太严重、不影响其切削岩石的能力时，可以继续使用，不做更换。当刀刃掉落比较严重时，一经发现就需要马上进行更换。(5)刀体发热、漏油主要是由于刀体的内部轴承已经损坏所致。这种情况一经发现就需要马上进行更换。(6)刀圈断裂、滑脱当TBM滚刀的刀圈断裂以后，刀圈就不能正常切削岩石，其很容易从转动轴上脱落下来，TBM的掘进推力就会明显增大，液压和电机系统的负荷加重，正常掘进会受到影响。这主要是由于刀圈安装时温度控制不好、刀圈安装得太紧，或者是TBM初始掘进速度太快、刀具与围岩剧烈碰撞所致。这种情况发生以后，需要马上对该刀具进行更换。(7)刀体密封圈掉落这种现象主要是由于刀具在组装时安装得不太到位，以及密封圈焊接不牢所致。另外，在TBM掘进时，当刀盘转速设置得太大时也可造成这种情况的发生。当发现有密封圈掉落时，刀具工可以在刀盘内部对它们进行补装，而不需要拆卸下来进行维修。如果发现刀圈已经错位或者脱落，就需要马上对其进行更换。(8)边刀的损坏TBM边刀一般因为频繁调向，瞬时受力较大且不均匀，容易将刀具磨损为多边形，这就需要TBM操作手在调整TBM掘进方向的时候，首先应当停止TBM向前推进，或者放慢掘进速度，然后再调整方向，即可有效地减缓边刀的磨损程度，边刀损坏一经发现，必须停机更换边刀。11.3刀具的维修刀具拆卸下来运出洞外后，在洞外对刀具进行维修。洞外设立刀具维修间，配备刀具维修用的专用和常用工具。每把刀具拆解后，根据检测的损坏程度制定维修方案，根据方案进行维修，做好维修的记录。对所有刀具进行单独编号建立档案，记录好安装的刀位、运转的时间和维修记录，作为换刀和刀具损坏原因的参考。刀具在TBM掘进中的作用至关重要，且刀具在工作时不能观察使用情况，维修的质量会影响掘进的速度和成本，所以对刀具的维修要认真仔细，严格控制维修的质量。11.4刀具检查和更换原则刀具的检修在TBM施工中作用十分重要，对TBM的刀盘进行日常的清理、维护、更换破损刀具和铲斗刮板，确保TBM的正常掘进，直接