隧洞工程TBM施工组织设计方案

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第九章 TBM施工

9.1 TBM施工总体安排

本标段隧洞工程K3+000～K22+965.83采用双护盾硬岩掘进机施工，最小开挖直径5900mm，安装新刀时开挖直径5930mm；开挖后拼装预制钢筋混凝土管片衬砌，管片内径5m，宽度1.5m，厚度350mm，由六块组成；管片与洞壁之间的空隙充填豆砾石，之后回填灌浆。隧洞出渣运输采用有轨运输，采用变频电动机车牵引编组列车。

9.1.1 TBM施工

双护盾TBM在隧洞出口场地组装，之后滑行通过1200m钻爆法施工段，自K22+965.83开始始发掘进，到达通风竖井位置的检修洞室经全面检修后继续掘进，最终在拆卸洞室完成TBM的拆卸并运出隧洞。总体施工顺序如图9-1所示。

组装前的准备工作 TBM组装调试 TBM滑行通过出口钻爆法施工段 TBM掘进第二段 TBM检修 TBM掘进第一段 TBM始发 TBM到达 TBM拆卸运输 图9-1 TBM施工顺序图

9.1.2 TBM施工出渣运输

隧洞施工采用采用有轨运输出渣，每列编组列车可满足两个掘进循环材料运输及出渣要求，洞内轨道布置为四轨三线，TBM后配套走行两根外轨，后配套尾部设一组“Y”型道岔，只允许一列编组列车进入后配套区域装卸石渣与材料，列车走行中间两根钢轨。随着掘进长度的增加，在隧洞里程K18＋000、K13＋000、K8＋000附近分别设一副“X”型道岔，道岔位置设专职人员职守并安装有线电话和施工调度保持联系。

9.1.3 管片拼装及填充灌浆

管片与洞壁之间的空隙用粒径为5～10mm的豆砾石填充，采用TBM配置的喷射机自管片预留的注浆孔以0.2～0.3MPa的压力注入。在距离尾盾30～50m开始注浆，注浆以20环为一个施工单位，注浆压力0.2～0.3MPa，浆液水灰比按施工图纸要求或

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监理人的指示确定。

9.1.4 施工辅助设施

供电:从发包人提供的35kV电源接入，在隧洞出口建立10kV高压开闭所和低压变压器,TBM用电从高压开闭所用电缆沿洞壁向洞内铺设，洞外其他设备由低压变压器提供。

给水排水:在隧洞出口建立变频恒压给水系统，分别为洞内外施工及生活给水；施工过程中的排水主要依靠自流；在洞内出现大流量的涌水时在主机部位以水泵抽排，并后配套尾部适当位置以砂袋设置围堰，防止水倒灌；同时沿懂壁铺设一路DN200mm排水管，以加强排水效果。隧洞的污水排入洞外处理池，经沉淀处理后排入宝库河。

通风:采用压入式通风，在隧洞出口安装轴流风机，经软风管向工作面通风；TBM掘进通过通风竖井后，将风机安装在通风竖井后，采用风机压入与竖井抽排相结合的方式通风。

9.2 TBM现场组装、调试

在隧洞出口场地组织TBM组装调试，主机与后配套分别在两个场地同时进行。由承包商和TBM制造商共同快速、安全地完成组装调试工作。

9.2.1 组装准备

9.2.1.1 组装要求

（1）制定详细、可行的组装计划

（2）提前做好技术培训，使参加组装人员了解TBM的结构性能。 （2）制定合理的组装材料、机具、配件计划。 （4）严格控制组装质量，做好组装记录。

（5）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。

9.2.1.2 组装人员准备

根据TBM的结构特点，按专业分工并进行岗前培训，经考核合格后方可持证上岗。 为保证组装安全与质量，TBM组装期间采用两班制作业，每班工作8小时，白班工作时间为7：00～15：00，小夜班工作时间为15：00～23：00。大件吊装全部安排在白班，每班设专职人员对组装调试安全与质量进行监督。

9.2.1.3 组装场地准备

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根据组装需要，结合工地出口场地实际情况，主机组装场地从距洞口30m的位置开始，主机与后配套组装场地布置参见图9-2。

滑行轨道龙门吊轨道洞口洞外滑行通过段主机组装基础洞外反力座后配套组装区域

图9-2 TBM组装场地示意图

（1）根据施工组织设计，确保组装的空间和龙门吊安装的位置。

（2）地面硬化至要求的接地比压，完成主机部件摆放区域划分、与地面直接接触各主要部件安装位置的确定并标注。

（3）完成龙门吊安装的准备工作。

（4）完成主机组装基础的施工并达到强度要求，预埋TBM向洞内滑行所需钢轨并保证其标高与钻爆法施工段滑行轨道标高一致。主机组装基础参见图9-3。

（5）完成后配套组装用轨道铺设。

10000597R2TBM轮廓线R305029460043123050龙门吊轨道中心线预埋钢轨，钢轨面高出混凝土面3cm500300C25现浇混凝土单位：mm图9-3 主机组装基础及滑轨示意图

9.2.1.4 组装设备准备

主机的组装使用1台2×50t龙门吊，后配套组装使用两台25t汽车吊。 组装设备、机具根据组装需要配置，在组装场地内合理位置安排电源、高压风源、水源的接口，并根据要求安排电焊机、气割设备、探伤设备和叉车等。

9.2.1.5 组装方案准备

为保证组装工作安全、快速、有序进行，首先制定详细的组装方案并付诸实施。

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内容包括：

（1）制定组装顺序。

（2）根据组装顺序确定运输到场的顺序。

（3）安全措施：制定起重设备安全操作规程、通用与专用工具操作规程、安全用电、消防、保安措施并贯彻落实，对人员进行岗前安全教育，必须使用安全帽、安全带、工作服等，设专职安全员，所有组装工作由组装调试指挥人员统筹安排，按照合理的顺序进行施工，确保人员、设备的安全。

（4）消防器材配备：洞内合理配备灭火器、灭火砂等消防器材。

9.2.2 基本技术要求

为保证TBM在组装过程的顺利、安全、准确，确保其原有的设计精度，应遵循以下技术要求：

（1）平稳吊装，确保安全。

（2）拆箱注意保持其原有设计尺寸，避免损伤构件原有加工精度。 （3）以适当的方式与材料认真清洗各个安装部件和配件。 （4）对照图纸正确安装。

（5）根据螺栓的级别按正确的顺序与扭矩紧固。

（6）电气与液压件安装应给予高度重视，以免由于错接而导致误动作。 （7）专用的设备和工具要根据说明书严格操作，保证安装设备的精度和可靠性。

9.2.3 组装顺序

主机组装与后配套组装分别在各自的场地同时展开，TBM各部件运输到场，主机部件摆放于主机组装基础之后，后配套部件根据组装顺序，主要摆放于后配套组装区域；经过开箱验收后开始组装，采取边运输边开箱验收边组装的方式。

9.2.3.1 主机组装

主机组装前在基础的预埋钢轨上涂抹黄油，之后按照TBM组装流程逐步完成组装工作，主机组装流程参见图9-4。

9.2.3.2 后配套组装

后配套组装在已经铺设好的轨道上进行，组装采用两台25t汽车吊机进行。为最大程度避免与主机组装之间的干涉，从最后一节后配套台车开始组装，两台吊机配合，逐节完成所有后配套的组装工作，按照台车门架在轨道上拼装、安装相关辅助设备、连接电气液压等管线的顺序进行。加工专用的走行式门架支撑连接桥前端，连接桥组

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检查龙门吊、场地、配套设备等达到组装要求 将前盾下半部分放在组装组装底拱上，并安装伸缩盾的下半部分 安装支撑盾的上半部分、扭矩支撑机构 安装支撑靴和支撑油缸 定位吊装支撑盾的下半部分，安装伸缩盾的下半部分 安装内伸缩护盾的后半部分、推进油缸和扭矩支撑油缸 在前盾上安装驱动组件和驱动电机、吊装前盾的上半部 分块安装盾尾、安装管片安装机 吊装刀盘，并和主驱动组件连接 安装溜渣槽、主机皮带机和外伸缩盾上半部分 安装喂片机、连接桥 连接主机连接桥和后配套

图9-4 主机组装流程图

装完成后，首先进行连接桥与主机的连接，之后顺序完成后配套与连接桥的连接，使整套TBM连接为一个整体，最后安装皮带、硫化皮带。组装流程见图9-5。

9.2.3.3 主机和后配套连接

组装完毕的后配套和主机连接在一起，对接主机与后配套之间的各种管线。 整机组装的检查：复核所有设备的安装固定，检查管路、线缆的连接情况。

9.2.4 整机调试

组装工作完成后，立即进行整机调试，调试前需制订详细地调试方案，分系统进行，以确保TBM性能达到设计标准，主要包括以下几个方面：

（1）支撑系统 （2）主推进系统 （3）辅助推进系统 （4）刀盘主驱动 （5）刀盘辅助驱动 （6）管片拼装 （7）豆砾石回填

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组装后配套尾部平台车 组装后部平台车 组装卸渣区平台车 安装前部车上通风设备、除尘器 组装安装设备平台车4 安装尾部车上给水、排水、高压供电设备 组装设备平台车3 安装设备车上空气压缩机、变压器 组装设备平台车2 安装车上配电柜、豆砾石注浆系统 组装设备平台车1 安装车上液压泵站、管片运送系统 安装连接桥 连接桥上设备、操作室安装、连接控制电缆 将连接桥和后配套连接

图9-5 后配套组装流程图

（8）注浆 （9）材料运输 （10）通风系统 （11）供电系统 （12）通风系统 （13）给水排水 （14）PLC程序控制系统 （15）皮带机等辅助设备

调试过程中，须配备抢修工具、必要的配件等，同时详细记录各系统的运转参数，与制造商提供的设计参数对比，对不相符的项目查找原因并采取相应措施，由制造商负责确保设备性能达到设计标准。

9.3 TBM滑行

TBM由组装位置到洞口、以及在隧洞出口1200m钻爆法施工段的通过，将采取相同的滑行的方式。在尾盾拼装钢管片，以辅助推进油缸顶推钢管片推动整机向前滑动，主机部分在预埋的滑轨上向前滑动，后配套走行于铺设的钢轨上；每向前滑行一个循环即1.5m，铺设一块钢管片，以12.5m（约8个掘进循环）作为一个完整的滑行工作

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循环，每个滑行工作循环的第一块钢管片锚固于洞底，其他钢管片与第一块钢管片顺次前后连接，所有钢管片可以循环使用；当整机向前滑行约8个循环后，在连接桥位置铺设钢轨，同时重新锚固下一个滑行工作循环的第一块钢管片，并拆除其他钢管片。

9.3.1 滑行准备工作

（1）加工滑行专用钢管片，钢管片结构参见图9-6；

钢管片连接耳板预埋滑轨避让槽单位：mm图9-6 TBM滑行用钢管片

（2）TBM进洞前，在洞外组装及滑行基座上预埋钢轨，在钻爆法施工段锚固30×100mm钢板作为TBM滑行时主机的滑轨，洞外滑轨位置参见图9-3，洞内滑轨位置如图9-7所示。

（3）检查TBM滑轨，对损坏、变形的必须修复。 （4）检查滑轨安装位置，如不符合要求，必须进行调整。

（5）准备编组列车，满足滑行期间钢轨、电缆、风水管延伸等需要。 （6）清理钻爆法施工段，确保洞内没有干涉TBM通过的设施及杂物。 （7）复核钻爆法施工段隧洞的轴线误差。

9.3.2 滑行

（1）在洞外组装基座尾部拱底TBM尾盾管片拼装位置钻Φ50mm孔，孔深50cm，共两排，每排3个孔；

（2）将钢管片安装在TBM尾盾位置，用φ45×400mm销子固定在已经钻好的6个孔中；

（3）在滑轨上涂抹黄油，以辅助推进油缸顶推钢管片，推动TBM主机在滑轨上向前滑动，后配套在铺设好的钢轨上向前行进；

（4）整机向前移动一个掘进行程的距离后，在第一块钢管片的前方铺设第二块钢管片，但拱底部位不钻孔，该管片仅在图9-7中位连接耳板上用螺栓与第一块钢管

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片固定，以防止TBM前进过程中钢管片翘曲；

（5）第二块钢管片铺设完毕，再次以辅助推进油缸推动整机向前行进； （6）以此类推，共铺设8～9块钢管片后，连接桥前支架后部将会有12.5～13m的空间，则在此部位铺设钢轨，同时拆除已经铺设好的第一块钢管片，在盾尾重新钻孔锚固；

滑轨单位：图9-7 钻爆法施工段预埋滑轨安装位置

（7）向前推进一个掘进循环的距离后，将目前最后一块钢管片拆除，安装在尾盾部位，并与刚刚锚固的该画性工作循环的第一块钢管片纵向连接；

（8）依照上述方法，推动TBM向前行进，同时完成TBM尾部风水管、电缆的延伸。

TBM滑行过程参见图9-8。

9.3.3 滑行注意事项

滑行过程中需注意以下几个方面：

（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）加强TBM姿态控制； （3）控制滑行速度，不可太快；

（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；

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主推进油缸撑靴辅助推进油缸步骤一拼装钢管片拼装钢管片8尾盾765432连接桥前支架10刀盘前盾伸缩盾支撑盾向前滑行辅助推进油缸伸出步骤二向前滑行876543210辅助推进油缸收回步骤三拼装下一环钢管片拼装钢管片9876543210向前滑行辅助推进油缸伸出步骤四继续向前滑行9876543210图9-8 TBM滑行过程示意图

（6）根据复核的钻爆法施工段隧洞轴线误差，确定各组主推进油缸的行程，确保TBM的前进方向；

（7）密切观察锚固环钢管片及其他钢管片的工作状态； （8）推进过程中，钢管片范围内不得站人。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/unzd.html