一、TBM介紹

全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)簡(jiǎn)稱TBM是集機(jī)械、電子、液壓、激光控制等技術(shù)為一體的大型隧洞掘進(jìn)設(shè)備，能同時(shí)進(jìn)行掘進(jìn)、支護(hù)、出渣等施工工序并行連續(xù)作業(yè)，具有掘進(jìn)速度快、利于環(huán)保、綜合效益高等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)鉆爆法難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜地理地貌深埋長(zhǎng)隧洞的施工。

TBM由主機(jī)，連接橋和后配套組成，主機(jī)主要由刀盤、主驅(qū)動(dòng)部件、護(hù)盾、鋼拱架拼裝機(jī)、撐靴、主梁、其他輔助設(shè)備組成。后配套由后配套拖車、液壓主泵站、電器控制柜、應(yīng)急發(fā)電機(jī)、空壓機(jī)、皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、通風(fēng)除塵系統(tǒng)、急救室、休息室、維修間等組成。

二、TBM安裝流程

TBM始發(fā)井位于西麗水庫(kù)，占地面積XXXXXX平方米，設(shè)始發(fā)豎井一座，豎井直徑35.0米，開挖深度約70m,設(shè)置235m的始發(fā)導(dǎo)洞。

TBM安裝需采用45t龍門吊進(jìn)行吊裝，主機(jī)組裝需按其順序和重量部件等要求進(jìn)行啟吊設(shè)備布置定位擺放，工作范圍滿足吊裝設(shè)備啟重的回旋臂長(zhǎng)和重量。

（1）主盾體安裝

前盾前下部安裝→前盾后下部安裝(尾裙)→主驅(qū)動(dòng)裝配→前盾右部安裝→前盾左側(cè)部分和主驅(qū)動(dòng)把緊的組裝→組裝扭矩梁→組裝伸縮盾下部→主驅(qū)動(dòng)組裝及前盾設(shè)備→撐緊盾下部組裝→安裝機(jī)支架組裝→撐緊盾右側(cè)組裝→下部撐緊油缸組裝→上部撐緊油缸組裝→撐緊盾左側(cè)部組裝→安裝機(jī)梁組裝→安裝機(jī)以及超前鉆支撐的組裝→C1運(yùn)輸機(jī)的組裝(驅(qū)減速器和渣土槽)一伸縮盾上部組裝→前盾尾部右側(cè)部組裝(尾盾)→前盾后左部安裝→刀盤安裝→尾盾右部組裝→尾盾左部組裝→盾內(nèi)其他的裝配(前盾主推油缸、PPS導(dǎo)向系統(tǒng)、液壓件、排水泵、人行平臺(tái).傳感器)→盾體與后配套連接(后配套牽引油缸→C2皮帶機(jī)→軟管、電纜及風(fēng)筒連接-喂片機(jī)安裝)。

（2）連接橋與后配套

連接橋1和連接橋2的安裝→牯轆安裝→管片吊機(jī)軌道安裝→設(shè)備安裝→牽引油缸（盾體內(nèi)C1皮帶輸送機(jī)完成)→吊機(jī)安裝(天車)C2皮帶機(jī)安裝。

后配套拖車G1-G15的安裝→前期臨時(shí)裝配→盾體開始裝配時(shí)位置確定→牯轆安裝→設(shè)備安裝→對(duì)車體檢查配重(G1、G2、G3、G4、G5、G9、G12、G13、G14、G15→檢查車體間的交界面-+G1-G12運(yùn)輸皮帶機(jī)C2安裝→電器→其他裝配-G1-G3間管片吊機(jī)軌道安裝→管片吊機(jī)的安裝→吊裝設(shè)備安裝(G1.G3、G12)。

待主機(jī)安裝完成后，步進(jìn)到前導(dǎo)洞掌子面，然后安裝后配套車架和安裝皮帶機(jī)和皮帶存儲(chǔ)倉(cāng)。至此主機(jī)TBM安裝完畢。

三、正常掘進(jìn)施工

⑴刀盤后部的側(cè)向撐靴向洞壁撐起并穩(wěn)固在洞壁巖面上，同時(shí)用楔塊油缸將側(cè)支撐的位置牢牢鎖定，并將推進(jìn)反作用力傳給洞壁，掘進(jìn)的水平方向鎖定，同時(shí)調(diào)整前支撐，將掘進(jìn)的垂直方向（即坡度）鎖定。

⑵水平撐靴定位以后，推進(jìn)推力油缸并轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤開始掘進(jìn)。掘進(jìn)時(shí)，刀盤上的每一個(gè)滾刀產(chǎn)生推進(jìn)力使掌子面圍巖產(chǎn)生破裂，并形成直徑10cm左右的碎塊。

⑶根據(jù)TBM設(shè)備的扭矩～轉(zhuǎn)速曲線的基本性能，在不良地質(zhì)條件下采用低轉(zhuǎn)速低扭矩的參數(shù)切割軟巖，在圍巖條件較好、強(qiáng)度較高的硬巖采用高轉(zhuǎn)速高扭矩高速切割硬巖，若出現(xiàn)刀盤卡住則采用脫困扭矩或采用刀盤逆轉(zhuǎn)的方式處理，施工過程中根據(jù)不同的圍巖條件調(diào)整合適的參數(shù)。

⑷刀盤的推力由推進(jìn)油缸提供，推進(jìn)的反作用力被傳遞到水平支撐靴板上，水平支撐靴板由水平支撐油缸緊緊的撐到洞壁，直接將推進(jìn)油缸的推力傳遞到洞壁，刀盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)刀盤旋轉(zhuǎn)，由此產(chǎn)生的反扭矩由機(jī)頭架、大梁及滑塊、鞍架和斜缸通過水平支撐板傳遞到洞壁。

⑸鉆進(jìn)的工作行程結(jié)束，初步支護(hù)工作完成后，撐靴將收回，這時(shí)，TBM設(shè)備的重量將由后面的后支撐支撐。TBM設(shè)備及其后配套系統(tǒng)通過收縮牽引油缸，撐靴重新支撐洞壁來向前移動(dòng)到新的掘進(jìn)位置。當(dāng)推進(jìn)行程結(jié)束時(shí)，水平支撐油缸縮進(jìn)，此時(shí)TBM設(shè)備的操作手要調(diào)整好TBM設(shè)備的軸線方向，通過激光方向鎖定系統(tǒng)來操縱推力油缸控制方向，由此開始一個(gè)新的推進(jìn)行程。

（6）超前支護(hù)

針對(duì)敞開式掘進(jìn)機(jī)在自穩(wěn)時(shí)間較短的軟弱破碎巖體、巖溶地段、斷層破碎帶以及大面積淋水或涌水地段，進(jìn)行超前支護(hù)。在進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)上需采用相應(yīng)的輔助施工措施，即先進(jìn)行超前加固，再掘進(jìn)通過，并通過加強(qiáng)初期支護(hù)等手段，盡量減少掘進(jìn)過程中的坍塌剝落量和圍巖出護(hù)盾后的變形量。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)圍巖地質(zhì)條件，在圍巖破碎、地下水發(fā)育等不良地質(zhì)段，利用超前鉆機(jī)采用超前錨桿、超前小鋼管、超前注漿小導(dǎo)管及管棚進(jìn)行預(yù)支護(hù)加固圍巖并止水，

由于本工程開挖斷面大，出碴量大，掘進(jìn)距離長(zhǎng)，加上TBM設(shè)備掘進(jìn)速度快，必須采用皮帶機(jī)連續(xù)出碴。TBM設(shè)備出渣設(shè)備采用及主機(jī)配套的全套連續(xù)皮帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：主皮帶驅(qū)動(dòng)裝置、張緊裝置（皮帶儲(chǔ)存?zhèn)}）、皮帶、輔助驅(qū)動(dòng)裝置、皮帶返程輔助驅(qū)動(dòng)裝置和皮帶支架及上、下托輥，可移動(dòng)的皮帶機(jī)尾部，出渣系統(tǒng)的一端位于TBM設(shè)備主機(jī)大梁內(nèi)，并向后延伸至整個(gè)后配套系統(tǒng)，刀盤刀具切削巖石產(chǎn)生的巖屑經(jīng)收集裝置傳輸?shù)酱罅呵安康闹修D(zhuǎn)皮帶上，再傳輸?shù)胶笈涮咨系闹髌н\(yùn)輸系統(tǒng)。因出渣距離較長(zhǎng)，根據(jù)施工實(shí)際需要，將可移動(dòng)的皮帶機(jī)安放在一輛重型后配套臺(tái)車上，依靠液壓油缸將皮帶機(jī)尾部及后配套皮帶機(jī)系統(tǒng)對(duì)接，使石渣通過移動(dòng)皮帶機(jī)輸出至地面。

（7）錨桿施工

錨桿施工的質(zhì)量要求與鉆爆法完全相同，施工操作時(shí)由TBM主機(jī)上配備的錨桿鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)支護(hù)范圍內(nèi)的錨桿鉆孔施工。本工程采用的錨桿類型有全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿、自鉆式注漿錨桿、預(yù)應(yīng)力中空注漿錨桿，施工工藝和方法同鉆爆法相同。

（8）型鋼拱架施工

鋼架支撐分為型鋼鋼架和格柵鋼架兩種類型，當(dāng)型鋼鋼架不能確保圍巖穩(wěn)定時(shí)，立即采取措施加固為整體格柵鋼架，必要時(shí)再增加鋼筋網(wǎng)和（或）噴射混凝土支護(hù)等措施，直至洞室圍巖完全穩(wěn)定為止，在現(xiàn)場(chǎng)配備可供隨時(shí)投入使用的備用鋼架支撐及其附件。鋼支撐之間可采用鋼筋網(wǎng)（或鋼絲網(wǎng)）制成擋網(wǎng)，并與鋼架支撐牢固連接，以防止巖石掉塊。

四、結(jié)語(yǔ)

隧洞線路穿越多處斷層破碎帶及重要交叉建筑物，塌方、涌水、突泥風(fēng)險(xiǎn)大，沉降變形控制要求高。在TBM下穿地表建（構(gòu)）筑物前（或進(jìn)入保護(hù)區(qū)前），開展超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，以確定建構(gòu)筑物下方是否存在不良地質(zhì)，以及破碎邊緣、長(zhǎng)度、破碎程度以及含水情況等。根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)顯示的建構(gòu)筑物下方地層的不同采取不同的處理措施。

TBM安全穿越復(fù)雜地層、重要交叉建筑物對(duì)策：

A、為減小施工風(fēng)險(xiǎn)，開工前進(jìn)行沿線不良地層的補(bǔ)勘工作，加強(qiáng)掘進(jìn)過程中地質(zhì)預(yù)報(bào)，提前進(jìn)行加固處理。

B、提前辦理下穿手續(xù)，下穿交叉建構(gòu)筑物期間，嚴(yán)格進(jìn)行自動(dòng)化變形監(jiān)測(cè)，信息化指導(dǎo)施工。

C、制定應(yīng)急預(yù)案，定期進(jìn)行演練。