TBM卡机的原因和对策

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1、万方数据第3期(总第169期)山西水利科技No．3(TotalN0．169)2008年8月SHANXIHYDRoTECHNICSAug．20081006—8139(2008)03—46一03TBM卡机的原因和对策赵第厚(山西省水利建筑工程局，太原030006)摘要：某隧洞工程利用TBM进行施工时，由于通过膨胀泥岩地层，出现了TBM卡机现象，严重地影响了施工进度、施工质量。文中从地质条件、设备选择和施工现场操作方面分析了发生卡机现象的原因，并提出了解决问题的对策。关键词：双护盾"IBM；地质；设备

2、；施工；对策中图分类号：TU621文献标识码：B某隧洞工程施工中采用TBM通过膨胀泥岩洞段时，由于地质问题和设备问题的存在，造成长期卡机，严重影响了TBM的施工进度、施工质量和施工效益，甚至已对TBM在施工的可行性和TBM的推广应用形成威胁，因此，本文从地质、设备和施工方面剖析问题的实质，希望对今后的7FBM施工提供有用的参考。l地质问题该隧洞工程招标文件中给}lj的Ⅱ类围岩长度占3．8％、Ⅲ类围岩长度占49．6％、Ⅲ～IV类围岩长度占25．6％、V类围岩长度占O．8％、Vl类围岩长度占14．4

3、％、V2类围岩长度占O．3％。实际施工发现，Ⅱ类围岩长度占2．O％、Ⅲ类围岩长度占5．4％、IV类围岩长度占34．1％、V类围岩长度占45．8％、Vl类围岩长度占12．7％。特别是在施工中TBM遇到罕见的长距离膨胀泥岩洞段，在进行的28次脱困过程中，地质条件存在明显的膨胀、缩径或崩落现象，现场试验证明存在自重应力和水平构造应力，这种地质条件对TBM施工非常不利。由于施工地质与招标地质相比，地质条件明显恶化，而TBM选型是针对地质条件进行功能和系统能力设计的，因此，地质的偏差对TBM选型所产生的误

4、导，必然对今后的施工产生不良影响。2设备问题2．1双护盾TBM简介双护盾TBM主要结构包括：前护盾、支撑护盾和连接前支撑护盾的伸缩护盾。前护盾内有刀盘、刀盘支撑体、刀盘驱动马达、变速箱和主轴承。前护盾与支撑护盾之间的伸缩护盾由水平主推进液压缸连接。支撑护盾内有主支撑系统和辅助推进系统。支撑护盾后管片安装区上有尾护盾与支撑护盾连接。本工程使用的TBM生产厂家技术参数，见表l。2．2双护盾TBM施工隧洞受力分析2．2．1TBM在破碎带或膨胀围岩中掘进计算在破碎带中刀盘所需的转矩时，我们假定刀盘只承·

5、46·表l双护盾TBM主要技术参数表项日名称主要技术参数德国海瑞克公司制造厂家(HERRENKNECHT．AG)编号S-301隧洞开挖直径，m6．79刀具数量，把42刀具规格，英寸17刀具承载能力／kN267刀盘功率／kW2100，6x350刀盘转速／rpm0-8．19刀盘最大扭矩／kN·m4590刀盘脱困扭矩／kN·in54lO刀盘最大推力／kN1l214主推进最大推力／kN28150主推进油缸数量／个10x1主推进油缸行程，m1．7辅助推进最大推力／kN37165辅助推进油缸数量／个lOx2

6、辅助推进油缸行程，m2．6管片宽度，m1．6TBM质量／t650受塌方嗣岩(塌方高度为0．7D即0．7倍的刀盘直径)的土压力。具体受力见图1。图中计算公式根据隧洞采用的TBM进行取值，其中：护盾长度：L=12．145in，TBM主机重量：W=650t，刀盘厚：d=0．91nl(与塌方丽岩接触区域)，塌方松散体高度：日=0．7D=4．8in。塌方围岩密度：r=1．7t／ms．内摩擦角：咖=350。因此围岩内摩擦系数．

7、}=}署票争，刀盘顶部应力：Po=rH=80kN／m2．刀盘底部应力：Pl=Po

8、+(W／Dd)=89kN／m2．刀盘上部水平应力：P2=PoK=22kN／m2，万方数据第3期(总第169期)2008年8月赵第厚：'IBM卡机的原因和对策No．3(TotalNO．169)Aug．2008式中：只-==鋈272力，k批施工问题突出表现在现场操作、现场调度、施工交通运n一霎．刀登苎，。黧⋯．，，．．输、菇磊蓊苯磊竦；：⋯+”⋯⋯⋯⋯～⋯f苎兰鎏2竺三竺差譬==：=_h4m3D。}。一翥荔毒磊⋯一‘～。TB竺在破碎围岩孽警的总转矩：⋯互冤羞岽件发生变化时。由于操作人员现场控制的能力

9、：要!：!之兰：登三：!：!：鼍⋯⋯．不等，导致部分操作人员不能及时调整参数(包括扭矩、电翌耄絮堡暨竖曼参兰登竺兰：墨kN：。。，。．．，嘉、磊毒、；爻≤：疆另；)2言斋森二；磊羞蔷蔷。l赢i主由乇竺兰套学竺星豢三掘警要要竺萼要耄n?9．3s某釜并蔷主斋蕞高i““””1⋯⋯⋯⋯“⋯k。N，。-m。，,要套召苎。雯曼篓篓，!竺苎堡呈苎享三4mk小m；．i。翥磊磊≯⋯。的转矩：箩黑：孳成TBM在膨胀围岩中被困而卡机。～二；磊磊★员不及时了解现场情况或管理不足，导致施2．2．2推妻兰苎。⋯。。。．一工