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1、复合式TBM小半径通道步进技术赵小龙(中铁隧道集团有限公司勘测设计研究院,广东广州511400)摘要:在国内外的TBM隧道中,由于始发或过站等2空推步进技术方案原因,掘进机的平移作业时有出现,但是难度极大。通过2．1步进施工力学计算设备研发和工艺创新,并通过多次试验和现场实践,实现1)TBM主机顶升力计算。根据TBM初步设计参数,了在长距离、小曲线半径的隧道中的复合式TBM的空推平全部组装好的主机总重约300t,外加步进小车及钢板约20移作业,突破了此前的技术桎梏,满足了安全快速施工的要求,取得了良好的成效。t,需要顶升的总重量取G=320t。施工时选用4根100t液关键词:
2、复合式TBM就位;步进技术;小半径平洞;压油缸。根据施工要求,在平移换步作业底部钢板向前移施工工艺动时,顶升油缸的伸缩量取300mm。中图分类号:U455．41文献标志码:B2)TBM主机前进推力计算。在油缸推力作用下向前文章编号:1672-4011(2016)10-0130-03移动的部件包括TBM主机和步进小车,其总重量G=320t。步进的阻力主要考虑步进小车在底部钢板上的滑动摩DOI:10．3969/j．issn．1672-4011．2016．10．060擦力:0前言f=μGcosθ=48．25t式中:f为理论滑动摩擦力;μ为动摩擦因数,钢与钢重庆市会展中心市政交通工程
3、位于重庆市北部。其中之间的摩擦系数取0．15;G为TBM主机与步进小车总重礼嘉站-平场站区间和平场站-黄茅坪站区间为复合式量;θ为坡度夹角,本方案中取tanθ=0．002。TBM区间,由1、2、3、4四台复合式TBM需从平场站两为保证油缸提供的推力能够满足要求,进行设备配置端始发,分别向礼嘉站和黄茅坪站方向开始掘进。平洞与时按安全系数2．0考虑,即推进总阻力为48．25×2．0=正线隧道的TBM始发端钻爆段施工完成后,即可进行复合96．5t。选择2根液压油缸进行推进作业,每根油缸最低的式TBM的平移作业。其中TBM步进通道的最小转弯半径为推力为96．5t/2=48．25t。实
4、际施工时选用2根60t的液压150m,坡度为30‰,属于小半径平洞。油缸。本工程步进通道的曲线半径较小,TBM主机和步进重达数百吨的复合式TBM主机及后配套设备长距离平小车在前进中的调向操作难度高。因液压油缸的最大行程移通过步进通道时,易出现地面塌陷、摩擦力过大导致步越大,对调向操作越有利,故选择伸缩量为2000mm的液进困难等一系列问题;同时在通道的转弯段,复合式TBM压油缸。在平移过程中,易出现设备倾斜、卡机等事故。因此,制2．2主机步进前准备工作定合理可行的TBM的步进方案,成了本工程亟待研究解决1)制作步进小车。步进小车根据线路高程和线路走向的问题。参照始发架进行设计
5、制造,并在底座焊接δ20钢板,以便1平移方法分析比选保证步进小车与钢轨的接触面积和滑动顺畅。步进小车的结构如图1所示。本工程两条复合式TBM步进通道分别长200多m,曲线半径150m,在转弯半径如此小的隧道中完成复合式TBM的平移,在国内尚属首次,因此,平移方法的选择非常关键。通过对复合式TBM各种平移方法的特点分析和比选,并结合国内外TBM工程的类比分析和经验总结,本工程最图1步进小车结构示意图终确定采用钢轨直推法的步进方案:步进小车和复合式2)洞内底板的准备。洞内底板的准备工作包括:平整TBM主机直接放置在钢轨上,再配合反力装置及辅助工具,洞内底板和铺设钢轨、钢板。为便于
6、钢板的移动,在平洞在液压油缸的推力作用下向前移动至始发位置。本方案的或正洞内安装一台卷扬机;为了便于底部钢板的移动,在施工重点,是如何防止在步进施工时出现设备倾斜、地面平洞内右侧靠底板处多处设置牵引转向点,在TBM主机步塌陷、由于摩擦力过大无法步进等事故。施工过程中应结进之前安装好卷扬机。小车底部钢板为δ20钢板,钢板上合这些问题,对施工工艺进行针对性的优化研究。每隔500mm焊一块反力座底板。3)TBM主机洞外组装。待人员、场地和材料准备完毕后,开展复合式TBM的进场和组装工作。主机组装前将步进小车直接放置于铺设好的钢轨上,然后按顺序进行组作者简介:赵小龙(1990-),男
7、,山东莱芜人,硕士,助理工程师,主要从事隧道、地铁等地下工程的设计与科研工作。装。组装时后配套与主机之间的所有管线均不连接,待·130·TBM主机定好位及后配套到位后再进行连接和调试。步进小车尽量靠近钢板尾部且满足步进油缸工作要求的位4)TBM主机固定。用钢板将TBM主机壳体之间相对置。在拖动钢板纵向位置到位后,调整钢板的横向位置,有活动部分焊接成一体,再用A3钢板(300mm×300mm然后收起千斤顶,使TBM主机连同步进小车落到钢板上。×30mm)每隔一定距离按一定角度把TBM主机与始发台通过步骤(
