CN108915714B - 一洞双tbm装机方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一洞双TBM装机方法，旨在解决双TBM装机成本高、耗时长且装机秩序、装机质量难以控制的技术问题。该一洞双TBM装机方法预先挖掘装机洞，并设计了分别用于组装两台TBM的装机区域和分别用于存放两台组装后TBM的存机区域，因此，同一装机洞能够实现两台TBM的组装，不需要挖掘两个单独的装机洞，降低了挖掘装机洞的施工量，降低了施工成本，另外，由于两台TBM分段组装，因此，在满足装机要求的前提下，可以建设较短的组装洞段，组装洞段的建设要求高，组装洞段越短，建设成本越低，且施工难度降低。并且在装机过程中，将两台TBM的部件分别分批次运送进洞组装，提前规划了TBM部件的存放场地，保证两台TBM在相对狭窄的装机洞中有序装机。

Description

一洞双TBM装机方法

技术领域

本发明涉及隧洞施工时TBM的装机技术领域，具体涉及一种一洞双TBM装机方法。

背景技术

盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是将盾构机械在地中推进，盾构机是一种带有护罩的专用设备，利用尾部已装好的衬砌块作为支点向前推进，用刀盘切割土体，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构。

TBM（Tunnel Boring Machine）是全断面隧道掘进机，该机器能够实现掘进、支护、出渣等施工工序并行连续作业，是机、电、液、光、气等系统集成的工厂化流水线隧道施工装备，具有掘进速度快、利于环保、综合效益高等优点，在铁道、水电、交通、矿山、市政等隧洞工程中得到广泛应用。

虽然通过TBM法或盾构法挖掘隧道，已经大幅度提高了隧道挖掘的速度，但是对于长距离隧道的施工，单台TBM或单台盾构机依然不能满足施工速度的要求。比如，穿越福海县、富蕴县、清河县、奇台县的新疆喀双隧洞线，该隧洞线总长约为283.393km，其中，位于阿勒泰地区富蕴县境内的喀双隧洞线Ⅴ标段隧洞长43.847km（桩号KS87+500～KS96+650、KS100+303～KS135+000），喀双隧洞线Ⅴ标段工期5年，单台TBM施工速度不能满足对工期的要求。

对于工期紧、距离长的隧道，采用两台以上的TBM同步施工显然能够加快施工速度，是一种优选施工方式，但是同时也会带来以下问题：第一方面是成本高，TBM在隧洞中装机需要预先挖掘基坑或隧洞，而挖掘基坑或隧洞工作量大，建设成本高，如果每一台TBM对应挖掘专用于装机的基坑或隧洞，自然会增加施工成本；第二方面是耗时长，TBM的装机技术要求高，装配作业难度大，装配两台以上的TBM需要更长时间；第三方面是施工难度大，装配两台以上的TBM会带来更多的施工量，而TBM设备重量及尺寸大、设备工艺性复杂、吊装难度大、整机零部件多，如何保证合理有序的装机作业、降低装机风险、保证装机质量都是需要考量的问题，因此整体上增加了施工难度。

基于以上原因，有必要提供一种一洞双TBM装机方法。

发明内容

本发明旨在提供一种一洞双TBM装机方法，解决现有技术中采用两台TBM对同一隧道工程施工时，双TBM装机成本高、耗时长且装机秩序、装机质量难以控制的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

提供一种一洞双TBM装机方法，包括以下步骤：

（1）挖掘装机洞

（1.1）在主隧洞路线的侧方选取开挖点挖掘用于运送设备各部件的支洞；

（1.2）在该支洞与主隧洞路线的交叉位置开挖组装洞段，该支洞交叉于该组装洞段的中部，该组装洞段与该支洞的交叉点两侧分别为第一装机区域和第二装机区域；

（1.3）在该第一装机区域和第二装机区域的端部分别挖掘第一辅助洞段和第二辅助洞段；

（1.4）在该第一辅助洞段和第二辅助洞段的端部分别挖掘用于存放组装后TBM的第一存机洞段和第二存机洞段；

（1.5）在该第一存机洞段和第二存机洞段的端部分别挖掘第一始发洞段和第二始发洞段；

（2）TBM的组装

（2.1）由该支洞将第一TBM的部件分批次运送至该第一装机区域，该第一TBM在该第一装机区域一边组装一边向该第一始发洞段方向步进，直至该第一TBM组装完毕；

（2.2）同时，由该支洞将第二TBM的部件分批次运送至该第二装机区域，该第二TBM在该第二装机区域一边组装一边向该第二始发洞段方向步进，直至该第二TBM组装完毕；

（2.3）对组装完毕的第一TBM、第二TBM分别进行整机调试。

优选的，该组装洞段的两侧壁面上部对应建有轴向延伸的起重机行走台阶，该起重机行走台阶之间用于架设起重机。

优选的，在该起重机行走台阶上依次架设有四台起重机，四台起重机的类型分别为LD5t电动单梁桥式起重机、QE200t电动双梁桥式起重机、QD60t电动双梁桥式起重机、LD5t电动单梁桥式起重机；该起重机行走台阶由该第一装机区域延伸至该第二装机区域，使得该第一装机区域和第二装机区域能够共用该四台起重机。

优选的，该步骤（2.1）中，具体包括：

a.将该第一TBM的主机部件运送至该第一装机区域，组装该第一TBM的主机；

b.将该第一TBM的主机向该第一始发洞段方向步进，以腾出该第一装机区域；

c.将该第一TBM的后配套拖车分批次运送至该第一装机区域进行组装，其中，每一批次的后配套拖车在该第一装机区域组装后，连同该第一TBM的主机一并再向该第一始发洞段方向步进，然后再进行下一批次后配套拖车的运送和组装作业。

优选的，该步骤（2.2）中，具体包括：

a.将该第二TBM的主机部件运送至该第二装机区域，组装该第二TBM的主机；

b.将该第二TBM的主机向该第二始发洞段方向步进，以腾出该第二装机区域；

c.将该第二TBM的后配套拖车分批次运送至该第二装机区域进行组装，其中，每一批次的后配套拖车在该第二装机区域组装后，连同该第二TBM的主机一并再向该第二始发洞段方向步进，然后再进行下一批次后配套拖车的运送和组装作业。

优选的，在该第一TBM和第二TBM每一批次的部件运送至对应的装机区域之前，对对应的装机区域按照该批次部件的尺寸和在对应TBM上的位置关系进行场地规划，制定该批次各部件的存放位置和进场顺序。

优选的，该步进具体为：按照预定的步进距离沿步进方向画步进截止线，按对应的TBM设计要求在步进方向铺设步进钢轨，当对应的TBM的刀盘到达该步进截止线后，停止步进。

优选的，该起重机行走台阶为钢筋混凝土材质，其中，混凝土的强度等级为C35；该组装洞段的地面为强度等级C30的混凝土地面。

优选的，在该支洞与该组装洞段交叉位置前方建有倒车洞和集水仓。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：

1.降低装机成本，本发明一洞双TBM装机方法预先挖掘的装机洞设计了分别用于组装两台TBM的装机区域和分别用于存放两台组装后TBM的存机区域，因此，同一装机洞能够实现两台TBM的组装，不需要挖掘两个单独的装机洞，降低了挖掘装机洞的施工量，从而降低了施工成本。

2.降低了对组装洞段长度的要求，由于两台TBM分段组装，因此，在满足装机要求的前提下，可以建设较短的组装洞段，组装洞段的建设要求高，组装洞段越短，建设成本越低，且施工难度降低。

3.缩短装机工期，本发明一洞双TBM装机方法由于仅挖掘一个装机洞，与挖掘两个单独的装机洞相比，降低了挖掘装机洞的施工量，因此明显缩短了装机工期。另外，本发明一洞双TBM装机方法，在除各TBM的主机部件外，两台设备的其余附属部件可同时组装，因此可节约装配一台TBM的时间。

4.能够保证装机的秩序，本发明一洞双TBM装机方法将两台TBM的部件分别分批次运送进洞组装，且规划了TBM部件的存放场地，有效保证了两台TBM在相对狭窄的装机洞中有序装机。

附图说明

图1为本发明实施例1一洞双TBM装机方法中挖掘装机洞的流程图；

图2为本发明实施例1一洞双TBM装机方法中挖掘的装机洞的示意图；

图3为本发明实施例1一洞双TBM装机方法中的组装洞段的结构示意图；

图4为图3中A-A剖视图；

图5为本发明实施例1一洞双TBM装机方法中TBM的整机组装顺序框图；

图6为本发明实施例1一洞双TBM装机方法中第一TBM的主机部件的场地布置图。

图中，各标号示意为：主隧洞路线110、支洞111、组装洞段112、第一辅助洞段113、第一存机洞段114、第一始发洞段115、第一TBM掘进段116、第二辅助洞段117、第二存机洞段118、第二始发洞段119、第二TBM掘进段1120、第一装机区域1121、第二装机区域1122、倒车洞1123、集水仓1124、起重机1125、起重机行走台阶1126、锚杆1127、型钢顶拱1128、行车通道1129。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

在以下实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明，均为常规仪器设备；所涉及的工业原料如无特别说明，均为市售常规工业原料；所涉及的加工制作方法，如无特别说明，均为常规方法。

实施例1

请一并参阅图1至图6。

如图1所示，本实施例一洞双TBM装机方法首先挖掘装机洞，然后在挖掘的装机洞中组装TBM。具体的，挖掘装机洞包括以下步骤：

S101：在主隧洞路线的侧方选取开挖点挖掘用于运送设备各部件的支洞；

S102：在支洞与主隧洞路线的交叉位置开挖组装洞段，支洞交叉于组装洞段的中部，组装洞段与支洞的交叉点两侧分别为第一装机区域和第二装机区域；

S103：在第一装机区域和第二装机区域的端部分别挖掘第一辅助洞段和第二辅助洞段；

S104：在第一辅助洞段和第二辅助洞段的端部分别挖掘用于存放组装后TBM的第一存机洞段和第二存机洞段；

S105：在第一存机洞段和第二存机洞段的端部分别挖掘第一始发洞段和第二始发洞段。

如图2所示，支洞111位于主隧洞路线110的侧方，支洞111的洞口有约50m的明挖段，然后向内暗挖至主隧洞路线110处，组装洞段112位于支洞111与主隧洞路线110的交叉位置，组装洞段112用于组装第一TBM和第二TBM。第一辅助洞段113和第二辅助洞段117位于组装洞段112的两端，第一辅助洞段113长70m，第二辅助洞段117长40m，二者紧邻组装洞段112，便于作为装机过程中辅助工作的场所，比如，可用于TBM的一些部件的焊接、对组装好的TBM主机的临时存放等。第一辅助洞段113的右侧为第一存机洞段114，第二辅助洞段117的左侧为第二存机洞段118，第一存机洞段114和第二存机洞段118分别用于存放组装完毕的第一TBM和第二TBM。第一存机洞段114的右侧为第一始发洞段115，第二存机洞段118的左侧为第二始发洞段119，第一始发洞段115和第二始发洞段119长度均为20m，第一始发洞段115和第二始发洞段119安装有足够刚度和强度的始发基座以及始发托架，用于供相应的TBM始发掘进。

第一始发洞段115的右侧为第一TBM掘进段116，第一TBM在第一始发洞段115向右侧挖掘，第一TBM掘进段116全程采用第一TBM挖掘，第二始发洞段119的左侧为第二TBM掘进段1120，第二TBM在第二始发洞段119向左挖掘，第二TBM掘进段1120全程采用第二TBM挖掘。

这里，组装洞段112、第一辅助洞段113、第一存机洞段114、第一始发洞段115、第一TBM掘进段116、第二辅助洞段117、第二存机洞段118、第二始发洞段119和第二TBM掘进段1120相连通，且上述洞段均沿主隧洞路线110采用钻爆法挖掘。支洞111除了洞口有约50m的明挖段，其余部分也采用钻爆法挖掘。

由于第一TBM总长约215m，第二TBM总长约335m，所以第一存机洞段114和第二存机洞段118需要有足够的长度，这里，第一存机洞段114长200m，第二存机洞段118长230m，第一TBM的一部分可以存放在第一辅助洞段113中。

如图3所示，对于组装洞段112，其总长为194m，其包括第一装机区域1121和第二装机区域1122，第一装机区域1121长度D1为60m，第二装机区域1122的长度D2为90m，由于第一TBM的总长大于第一装机区域1121的长度，第二TBM的总长大于第二装机区域1122的长度，所以第一TBM和第二TBM分别在第一装机区域1121和第二装机区域1122分段组装，然后将组装好的部分向对应的存机洞段方向挪移，腾出空间用于其余部分的组装。

通过采用分段组装的方式，不需要建设过长的组装洞段112，而由于组装洞段112是专用于组装TBM的洞段，其施工成本较高，缩短组装洞段112的建设长度，能够降低施工成本。

进一步的，在支洞111与组装洞段112交叉位置前方建有倒车洞1123和集水仓1124，倒车洞1123用于运输车辆掉头，集水仓1124用于储存洞内溢出的水，其中倒车洞1123宽4.4m，高5m，长约20m。

在第一装机区域1121中，架设有四台起重机1125，从左到右依次为LD5t电动单梁桥式起重机、QE200t电动双梁桥式起重机、QD60t电动双梁桥式起重机、LD5t电动单梁桥式起重机。在第二装机区域1122中，也架设有四台起重机1125，从左到右依次为LD5t电动单梁桥式起重机、QE200t电动双梁桥式起重机、QD60t电动双梁桥式起重机、LD5t电动单梁桥式起重机。LD5t电动单梁桥式起重机的最大起吊重量为5t，用于起吊相对较轻的部件，QD60t电动双梁桥式起重机的最大起吊重量为60t，用于起吊相对较重的部件，QE200t电动双梁桥式起重机的最大起吊重量为200t，用于起吊刀盘等重量特别大的部件。

如图4所示，组装洞段112的两侧壁面上部对应建有起重机行走台阶1126，左右两侧的起重机行走台阶1126之间用于架设起重机1125，起重机行走台阶1126沿隧洞的轴向延伸，使得架设的起重机1125能够在对应的装机区域前后移动，以起吊装机区域中不同位置的部件。起重机行走台阶1126为钢筋混凝土材质，其混凝土的强度等级为C35，并在相邻的洞壁上打入与起重机行走台阶1126连接在一起的锚杆1127，以增强起重机行走台阶1126的承载能力，左右两侧起重机行走台阶1126的宽度D3和D4均为2m。组装洞段112的顶壁和侧壁均打入有锚杆，并在起重机行走台阶1126以上的壁面铺设相匹配的型钢顶拱1128，在型钢顶拱1128上、左侧壁面以及支洞111的壁面均喷射有C30的混凝土，在组装洞段112的地面铺设有30cm厚的C30混凝土。

由于两台TBM同时组装，现场具有大量的零部件，为了保证组装秩序，避免零部件存放混乱以及场地堵塞，两台TBM务必提前规划组装顺序。本实施例在第一TBM和第二TBM每一批次的部件运送至对应的装机区域之前，先对对应的装机区域按照该批次部件的尺寸和在对应TBM上的位置关系进行场地规划，制定该批次各部件的存放位置和进场顺序，通过对场地进行规划，能够避免各部件存放混乱。

对于每一台TBM的组装，都是按照TBM由机头到机尾的部件的位置顺序进行组装，具体的，如图5所示，首先按照现场划线卸放主机各部件，然后将步进小车放置到指定位置，再依次按照底护盾、机头架、第一主大梁、第二主大梁、第三主大梁，与此同时，将焊接好的刀盘运输到规划的位置并与一、二、三主大梁安装在一起，接着安装撑靴及主驱动附件、拱架机、钻机及其附件，再接着铺设轨道、安装设备桥，当主机各部件安装完毕后，此时对应的TBM装机区域已经被占满，因此，需要将组装好的主机向前步进以腾出用于组装后拖车的空间，后拖车的连接和步进交替进行，直至拖车安装完毕以及线缆管路连接布置好，然后安装道岔，最后再进行整机的调试。

下面以第一TBM为例对整个安装过程进行说明。

在第一TBM的组装过程中，由支洞111将第一TBM的部件分批次运送至第一装机区域1121，第一TBM在第一装机区域1121一边组装一边向第一始发洞段115方向步进，直至第一TBM组装完毕。

首先，将第一TBM的主机部件运送至第一装机区域1121，组装第一TBM的主机。在第一TBM的主机部件运送至第一装机区域1121之前，按照第一TBM的主机部件在第一TBM上的位置关系对第一装机区域1121进行场地规划，如图6所示，第一装机区域1121从右至支洞111处依次规划为：护盾油缸及其它附属设备放置区，顶左护盾、顶右护盾、顶护盾放置区，底左护盾、底右护盾放置区，主电机、刀盘放置区，步进机构放置区，底护盾放置区，机头架放置区，一号主大梁放置区，鞍架、二号主大梁、推进油缸、撑靴放置区，撑靴油缸放置区，三号梁、后支撑放置区，后支撑部件放置区，轨道存放区域，连接桥放置区。其中，在靠近集水仓1124旁边设置行车通道1129，以用于运送各部件，在倒车洞1123中规划出分别用于存放一号拱架安装器、二号拱架安装器、三号拱架安装器、主机皮带机及各附属设备的区域。上述规划方式是按照TBM的各部件的位置关系安排各存放区的，便于TBM各部件的安装，减少TBM部件组装时在洞内的移动距离。

接着，对第一装机区域1121存放的各第一TBM部件进行组装，第一TBM各部件组装好之后，将第一TBM的主机向第一始发洞段方向步进，以腾出第一装机区域1121用于后拖车的组装，步进和后拖车的组装交替进行，在每一次步进前，按照预定的步进距离沿步进方向画步进截止线，按第一TBM设计要求在步进方向铺设步进钢轨，当第一TBM的刀盘到达步进截止线后，停止步进。

以第一TBM的首次步进为例，首先沿组装洞段112与第一辅助洞段113相邻位置向第一辅助洞段113步进50米，画步进截止线，铺设步进钢轨，操作第一TBM的步进机构带动第一TBM的主机段向第一辅助洞段113移动，直至移动到步进截止线，此时的第一装机区域1121腾出的空间可用于在第一TBM的主机段后组装后拖车，后拖车一般有十几节，总长度较长，因此在后拖车组装过程中，还需要对后拖车的安装作业和第一TBM组装好的部分向前步进交替进行2-3次，当第一TBM全部组装完成后，第一TBM进行整机调试，并可在第一始发洞段115向前试挖掘。

当第一TBM组装完毕后，按照第一TBM的组装方式在第二装机区域1122对第二TBM进行组装。

基于以上实施例，本发明一洞双TBM装机方法预先挖掘的装机洞设计了分别用于组装两台TBM的装机区域和分别用于存放两台组装后TBM的存机区域，因此，同一装机洞能够实现两台TBM的组装，并且由于两台TBM分段组装，降低了对组装洞段长度的要求，降低了挖掘装机洞的施工量，从而降低了施工成本。另外，本发明一洞双TBM装机方法仅挖掘一个装机洞实现了两台TBM的组装，降低了挖掘装机洞的施工时间，缩短了装机工期。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (7)

1.一种一洞双TBM装机方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）挖掘装机洞

（1.1）在主隧洞路线的侧方选取开挖点挖掘用于运送设备各部件的支洞；

（1.2）在所述支洞与主隧洞路线的交叉位置开挖组装洞段，所述支洞交叉于所述组装洞段的中部，所述组装洞段与所述支洞的交叉点两侧分别为第一装机区域和第二装机区域；所述组装洞段的两侧壁面上部对应建有轴向延伸的起重机行走台阶，所述起重机行走台阶之间用于架设起重机；在所述起重机行走台阶上依次架设有四台起重机，四台起重机的类型分别为LD5t电动单梁桥式起重机、QE200t电动双梁桥式起重机、QD60t电动双梁桥式起重机、LD5t电动单梁桥式起重机；所述起重机行走台阶由所述第一装机区域延伸至所述第二装机区域，使得所述第一装机区域和第二装机区域能够共用所述四台起重机；

（1.3）在所述第一装机区域和第二装机区域的端部分别挖掘第一辅助洞段和第二辅助洞段；

（1.4）在所述第一辅助洞段和第二辅助洞段的端部分别挖掘用于存放组装后TBM的第一存机洞段和第二存机洞段；

（1.5）在所述第一存机洞段和第二存机洞段的端部分别挖掘第一始发洞段和第二始发洞段；

（2）TBM的组装

（2.1）由所述支洞将第一TBM的部件分批次运送至所述第一装机区域，所述第一TBM在所述第一装机区域一边组装一边向所述第一始发洞段方向步进，直至所述第一TBM组装完毕；

（2.2）同时由所述支洞将第二TBM的部件分批次运送至所述第二装机区域，所述第二TBM在所述第二装机区域一边组装一边向所述第二始发洞段方向步进，直至所述第二TBM组装完毕；

（2.3）对组装完毕的第一TBM、第二TBM分别进行整机调试。

2.根据权利要求1所述的一洞双TBM装机方法，其特征在于，所述步骤（2.1）中，具体包括：

a.将所述第一TBM的主机部件运送至所述第一装机区域，组装所述第一TBM的主机；

b.将所述第一TBM的主机向所述第一始发洞段方向步进，以腾出所述第一装机区域；

c.将所述第一TBM的后配套拖车分批次运送至所述第一装机区域进行组装，其中，每一批次的后配套拖车在所述第一装机区域组装后，连同所述第一TBM的主机一并再向所述第一始发洞段方向步进，然后再进行下一批次后配套拖车的运送和组装作业。

3.根据权利要求1所述的一洞双TBM装机方法，其特征在于，所述步骤（2.2）中，具体包括：

a.将所述第二TBM的主机部件运送至所述第二装机区域，组装所述第二TBM的主机；

b.将所述第二TBM的主机向所述第二始发洞段方向步进，以腾出所述第二装机区域；

c.将所述第二TBM的后配套拖车分批次运送至所述第二装机区域进行组装，其中，每一批次的后配套拖车在所述第二装机区域组装后，连同所述第二TBM的主机一并再向所述第二始发洞段方向步进，然后再进行下一批次后配套拖车的运送和组装作业。

4.根据权利要求1所述的一洞双TBM装机方法，其特征在于，在所述第一TBM和第二TBM每一批次的部件运送至对应的装机区域之前，对对应的装机区域按照该批次部件的尺寸和在对应TBM上的位置关系进行场地规划，制定该批次各部件的存放位置和进场顺序。

5.根据权利要求1所述的一洞双TBM装机方法，其特征在于，所述步进具体为：按照预定的步进距离沿步进方向画步进截止线，按对应的TBM设计要求在步进方向铺设步进钢轨，当对应的TBM的刀盘到达所述步进截止线后，停止步进。

6.根据权利要求2所述的一洞双TBM装机方法，其特征在于，所述起重机行走台阶为钢筋混凝土材质，其中，混凝土的强度等级为C35；所述组装洞段的地面为强度等级C30的混凝土地面。

7.根据权利要求1所述的一洞双TBM装机方法，其特征在于，在所述支洞与所述组装洞段交叉位置前方建有倒车洞和集水仓。

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