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CN114151090B - 一种用于两台相向施工的tbm的拆卸及运输方法 - Google Patents

一种用于两台相向施工的tbm的拆卸及运输方法 Download PDF

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CN114151090B CN202111476911.8A CN202111476911A CN114151090B CN 114151090 B CN114151090 B CN 114151090B CN 202111476911 A CN202111476911 A CN 202111476911A CN 114151090 B CN114151090 B CN 114151090B
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Abstract

本发明公开了一种用于两台相向施工的TBM的拆卸及运输方法，该方法包括以下步骤：步骤1：确定两台TBM的拆卸顺序，得到先拆侧TBM和后拆侧TBM；步骤2：确定所述拆卸洞室的具体尺寸；步骤3：进行所述拆卸洞室的施工，包括所述拆卸洞室的开挖和支护；步骤4：在所述拆卸洞室内进行起重吊装设备的安装；步骤5：排除先拆侧运输线路的运输障碍并调整运输轨道；步骤6：拆卸并运输所述先拆侧TBM；步骤7：选择后拆侧运输线路并进行所述后拆侧TBM的拆卸和运输。本发明避免了传统方法中的支洞设置，降低了工程造价，缩短了施工周期，可以更快速地进行TBM的拆卸，拆卸洞室可重复利用，节约资源，施工效率高。

Description

一种用于两台相向施工的TBM的拆卸及运输方法
技术领域
本发明涉及隧道工程技术领域，具体涉及同一隧道用于两台相向施工的TBM的拆卸及运输方法。
背景技术
近年来，我国基础建设规模不断扩大，隧道工程项目越来越多，隧道掘进机(TunnelBoringMachine，以下简称TBM)的应用也越来越广泛。TBM在我国历经30多年的飞速发展，其设计制造水平与施工水平得到全面提高并日趋成熟。
目前TBM完成掘进施工后的拆卸方法根据拆除位置可分为洞内拆卸和洞外拆卸两种方法。当隧道出洞口地质条件较好时，通常采用洞外拆卸，当隧道出洞口地质条件较差，不便于增设交通便道时，通常采用洞内拆卸。在长隧道施工中，经常面临两台TBM相向施工的情况，目前通常采用洞内拆卸方法中的支洞法，而开设支洞受地质条件影响大、施工周期长、工程造价高。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于两台相向施工的TBM的拆卸及运输方法，以解决同一隧道中两台相向施工的TBM在拆卸过程中需要设置支洞、受地质条件影响大、施工周期长以及工程造价高的问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明公开了一种用于两台相向施工的TBM的拆卸及运输方法，该方法针对的是同一隧道用于两台相向施工的TBM的拆卸及运输；该方法包括以下步骤：
步骤1：根据工程地质情况、设备状况和施工进度确定两台TBM的拆卸顺序，得到先拆侧TBM和后拆侧TBM；
步骤2：根据工程地质情况确定拆卸洞室的里程位置，并根据两台TBM的尺寸确定所述拆卸洞室的具体尺寸；
步骤3：进行所述拆卸洞室的施工，包括所述拆卸洞室的开挖和支护；
步骤4：完成所述步骤3之后，在所述拆卸洞室内进行起重吊装设备的安装；
步骤5：排除先拆侧运输线路的运输障碍并调整运输轨道；
步骤6：拆卸并运输所述先拆侧TBM；
步骤7：选择后拆侧运输线路并进行所述后拆侧TBM的拆卸和运输。
进一步地，所述拆卸洞室的长度为30～50m，所述拆卸洞室的高度大于吊装所需的最大高度。
进一步地，步骤3中所述拆卸洞室包括扩挖段和爆破段，所述步骤3包括以下步骤：
步骤3.1：将所述先拆侧TBM掘进至停机点，再后撤5～10m，留出所述扩挖段施工空间；
步骤3.2：进行所述扩挖段的开挖和支护，开挖产生的渣土先进入刀盘再经运输装置输送至洞外；
步骤3.3：进行所述钻爆段的开挖和支护，开挖产生的渣土先进入刀盘再经运输装置输送至洞外。
进一步地，所述步骤3.2和所述步骤3.3中的所述输送装置为连续皮带机或矿车。
进一步地，所述步骤4的所述起重吊装设备根据两台TBM的型号进行选择，大型TBM选用行吊起重机，小型TBM选择在所述拆卸洞室的洞顶施作锚固吊点。
进一步地，所述步骤3和所述步骤5能够同时进行，所述步骤4和所述步骤5能够同时进行。
进一步地，先拆侧运输路线设在先拆侧TBM一侧，先拆侧运输轨道与隧道中轴线平行设置。
进一步地，所述步骤6包括以下步骤：
步骤6.1：进行所述先拆侧TBM后配套的拆卸及运输；
步骤6.2：进行所述先拆侧TBM主机的拆卸及运输。
进一步地，所述步骤7还包括以下步骤：
步骤7.1：选择先拆侧运输线路运输所述后拆侧TBM；
步骤7.2：所述后拆侧TBM进入所述拆卸洞室；
步骤7.3：进行所述后拆侧TBM主机的拆卸及运输；
步骤7.4：进行所述后拆侧TBM后配套的拆卸及运输，或，不进行拆卸，直接进行所述后拆侧TBM后配套的整体运输；
所述步骤7或者为，
步骤7.1：选择后拆侧TBM一侧的运输线路作为后拆侧运输线路；
步骤7.2：所述后拆侧TBM进入拆卸区域；
步骤7.3：排除后拆侧运输线路的运输障碍并调整运输轨道；
步骤7.4：进行所述后拆侧TBM后配套的拆卸及运输，或，不进行拆卸，直接进行所述后拆侧TBM后配套的整体运输；
步骤7.5：进行所述后拆侧TBM主机的拆卸及运输。
进一步地，所述运输TBM的运输机车运行速度保持在15km/h以内。
本发明的有益效果在于：
第一，本发明避免了传统方法中的支洞设置，降低了工程造价，缩短了施工周期，可以更快速地进行两台TBM的拆卸和运输。
第二，本发明只需要设置一处拆卸洞室即可对两台TBM进行拆卸，对拆卸洞室进行了重复利用，降低成本投入，节约资源。
第三，本发明中拆卸洞室的开挖出渣利用原有TBM出渣，且两台TBM的拆卸后的运输可以利用同一运输线路，极大减少运输障碍排除的工作量，施工效率显著提高。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例的流程图。
图2为本发明一较佳实施例的两台TBM及拆卸洞室的方位图。
图3为本发明一较佳实施例的先拆侧TBM拆卸位置及运输路线示意图。
图4为本发明一较佳实施例的后拆侧TBM拆卸位置及运输路线示意图。
图中：
1-先拆侧TBM；11-先拆侧TBM主机；12-先拆侧TBM后配套；2-后拆侧TBM；21-后拆侧TBM主机；22-后拆侧TBM后配套；3-拆卸洞室；31-停机位置；32-后撤位置；4-先拆侧运输线路；51-后拆侧运输线路(一)；52后拆侧运输线路(二)。
具体实施方式
下面结合附图通过具体实施例对本发明作进一步的描述。
如图1至图4所示，本发明提供一种用于两台相向施工的TBM的拆卸及运输方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：根据工程地质情况、设备状况和施工进度确定两台TBM的拆卸顺序，得到先拆侧TBM1和后拆侧TBM2。图2给出了先拆侧TBM1、后拆侧TBM2及拆卸洞室3在拆卸之前的方位示意，图中先拆侧TBM1沿X方向掘进，后拆侧TBM2沿-X方向掘进，先拆侧TBM1和后拆侧TBM2相向施工。
步骤2：根据工程地质情况、工程造价和运输便捷性确定拆卸洞室3的里程位置，并根据两台TBM的尺寸确定拆卸洞室3的具体尺寸。拆卸洞室3的里程方位满足以下要求：(1)地质条件便于拆卸洞室3的开挖施工且满足施工过程中的强度要求；(2)最大限度满足整体工程进度要求，保证工期；(3)考虑相向施工的两台TBM的设备状况。
步骤3：进行拆卸洞室3的施工，包括拆卸洞室3的开挖和支护；
步骤4：完成步骤3之后，在拆卸洞室3内进行起重吊装设备的安装。
步骤5：排除先拆侧运输线路4的运输障碍并调整运输轨道。
步骤6：拆卸并运输先拆侧TBM1；
步骤7：选择后拆侧运输线路并进行后拆侧TBM2的拆卸和运输。后拆侧运输线路有两种选择，一种是利用先拆侧运输线路4，即为后拆侧运输线路(一)51，另一种是利用后拆侧TBM2自身掘进过程中的运输线路，即为后拆侧运输线路(二)52。
本实施例中，拆卸洞室3的长度为30m、40m或50m，拆卸洞室3的高度大于吊装所需的最大高度。在其他实施例中，拆卸洞室3的长度为30m～50m中的任意值。
本实施例中，步骤3中拆卸洞室3包括扩挖段和爆破段，步骤3包括以下步骤：
步骤3.1：将先拆侧TBM1掘进至停机位置31，再后撤10m，到达后撤位置32，留出扩挖段施工空间，在其他实施例中，后撤距离为5m～10m中的任一值。
步骤3.2：进行扩挖段的开挖和支护，开挖产生的渣土先进入刀盘再经运输装置输送至洞外；
步骤3.3：进行钻爆段的开挖和支护，开挖产生的渣土先进入刀盘再经运输装置输送至洞外。
本实施例中，步骤3.2和步骤3.3中的输送装置为连续皮带机，在其他实施例中输送装置也可以采用矿车。
本实施例中，步骤4的起重吊装设备根据两台TBM的型号进行选择，大型TBM选用行吊起重机，小型TBM选择在拆卸洞室3的洞顶施作锚固吊点。
本实施例中，步骤3和步骤5能够同时进行，步骤4和步骤5能够同时进行。
本实施例中，先拆侧运输路线设在先拆侧TBM1一侧，先拆侧运输轨道与隧道中轴线平行设置。
本实施例中，步骤6包括以下步骤：
步骤6.1：进行先拆侧TBM后配套12的拆卸及运输；
在其他实施例中，先拆侧TBM后配套12本身也可以不进行拆卸，由运输机车牵引，沿先拆侧TBM1运输轨道运输至隧道外。
步骤6.2：进行先拆侧TBM主机11的拆卸及运输。
本实施例中，步骤7还包括以下步骤：
步骤7.1：选择先拆侧运输线路4运输后拆侧TBM2；
步骤7.2：后拆侧TBM2进入拆卸洞室3；
步骤7.3：进行后拆侧TBM主机21的拆卸及运输；
步骤7.4：进行后拆侧TBM后配套22的拆卸及运输，或，不进行拆卸，直接进行后拆侧TBM后配套22的整体运输；
本方案选择只需要设置一处拆卸洞室3即可对两台TBM进行拆卸，对拆卸洞室3进行了重复利用，降低成本投入，节约资源。
步骤7或者为，
步骤7.1：选择后拆侧TBM2一侧的运输线路作为后拆侧运输线路；
步骤7.2：后拆侧TBM2进入拆卸区域；
步骤7.3：排除后拆侧运输线路的运输障碍并调整运输轨道；
步骤7.4：进行后拆侧TBM后配套22的拆卸及运输，或，不进行拆卸，直接进行后拆侧TBM后配套22的整体运输；
步骤7.5：进行后拆侧TBM主机21的拆卸及运输。
本实施例中，运输TBM的运输机车的运行速度保持在15km/h以内，主要是为了保证运输的安全性，避免运输部件的滑落。
以某山岭隧道工程为例，该隧道某区间段采用两台直径7.9m的敞开式TBM相向施工，TBM均通过支洞运至组装洞室，在洞内组装并完成调试后向进口方向掘进，采用支洞固定皮带机+主洞连续皮带机出渣。TBM施工段位于山岭脊高中山区，地形起伏。高程范围1070～2150m，洞室最大埋深约1900m。
截至2020年某日，两台TBM及工程概况如下：
Figure BDA0003393782560000061
(1)选定拆卸洞室里程位置及TBM停机方
结合工程合同、施工进度、TBM施工效率及地质等因素，1#TBM施工进度及效率明显高于2#TBM，2台TBM设备状况相差不大，考虑工期的紧迫性，经研究决定1#TBM完成合同段后继续掘进2km停机，施工拆卸洞室，即1#TBM为先拆侧TBM，并由该侧施工拆卸洞室；
(2)拆卸洞室施工
TBM最大尺寸及最大重量部件为刀盘，为满足其吊装要求，拆卸洞室设计长度40m、高度12m，1#TBM完成接应段(2km)任务往后撤6m，开始施工拆卸洞室。
由于TBM尾部有连续皮带、风筒、水管、电缆，护盾后方有部分钢拱架，1#TBM后撤前需拆除2节连续皮带的支架(每节3m)，拆除钢拱架4榀，在拆除的钢拱架区域进行锚喷加固，风筒在TBM后撤过程设专人回收至储风筒，水管和电缆在TBM后撤过程通过卷盘回收。
1#TBM后撤之后刀盘前端6m范围采用钻爆扩挖，由于紧邻刀盘，其出渣采用人工倒运进入刀盘；拆卸洞室其他区域(34m)采用钻爆开挖，并在刀盘前方布置简易皮带提高出渣效率。进入刀盘的渣土通过连续皮带机运往洞外。
(3)拆卸洞室起重吊装设备安装
拆卸洞室开挖完成后，进行起重吊装设备安装，首先进行起重设备选型及验算；
主机部分：最大重量部件为刀盘，刀盘含刀具重量为168吨，考虑吊装设备的起吊性能及钢丝绳长度，保证吊装作业的安全性，选用2台额定起重量为80吨的主吊钩，附加2个10吨的副吊钩，主吊钩及绳索具等自重约4.5吨。满足安全要求。
后配套部分：后配套总长152m，共八节台车，重量较轻，不进行整体拆卸，拆除部分与洞壁干扰设备后通过既有台车轨道运出。
(4)排除运输线路障碍
在拆卸洞室起重吊装设备安装过程中，安排专人拆除后方运输障碍，见表1；
Figure BDA0003393782560000071
表1运输障碍排除一览表
运输障碍排除后，对轨道进行核查，使其平滑顺直，避免运输过程掉道。
(5)1#TBM拆卸
拆卸洞室其中吊装设备安装完成后，1#TBM步进至拆卸区域，刀盘至拆卸洞端部留10m间距，摆放拆卸设备。
主机部分通过行吊进行吊装拆卸，主要包括主梁、后支撑、撑靴、主驱动电机、主驱动变速箱、护盾、主轴承、刀盘等；后配套拆除设备较少。
(6)1#TBM运输
后配套台车轮加装防掉道夹板，直接由机车牵引经原台车轨道运出洞外；主机部分即拆即运，由行吊吊装至板车运出洞外。
运输过程中设专人跟车(尺寸大且重量重的部件)，机车运行速度保持在15km/h以内。
(7)2#TBM(后拆侧TBM)进入拆卸区域
2#TBM在1#TBM拆卸过程中正常掘进，1#TBM拆卸完成后，2#TBM直接进入拆卸洞区域，与1#TBM一样，刀盘至拆卸洞端部10m处停止。
(8)2#TBM拆卸及运输
2#TBM拆卸与1#TBM拆卸相同，基于1#TBM方运输畅通，故选择从1#TBM施工区域运出，2#TBM与1#TBM方向相反，应先运输主机部分，后运输后配套台车。
本发明积极技术效果体现为：
(1)本发明提出的同一隧道相向施工的两台TBM的无支洞拆卸及运输方法，适用于同一隧道相向施工的2台TBM在没有支洞的条件下对2台TBM进行拆卸和运输。首先，本发明提供了一种不设支洞的拆卸及运输方法，避免了较高的支洞成本，解决了许多环境恶劣的山岭隧道支洞施工困难甚至无法施工的问题。
(2)本发明在选定拆卸洞室的里程位置及两台TBM拆机顺序后，可实现相向施工的2台TBM，后拆侧TBM正常掘进，先拆侧TBM施工拆卸洞室，大大加快工程进度；并且2台TBM共用同一拆卸洞室进行拆卸，避免重复建设拆卸洞室，降低拆卸洞室的成本投入；拆卸过程中主机与后配套可同步拆卸，加快TBM拆卸进度，节约了工期。
(3)本发明所述步骤二拆卸洞室施工，拆卸洞室的开挖出渣利用原有TBM出渣，很大程度提高拆卸洞室的施工效率，解决了传统拆卸洞室施工出渣距离长、效率低等问题。
(4)本发明所述步骤八，后拆侧TBM优选第二种运输路线，由于先拆侧TBM已经清除运输障碍，避免了后拆侧TBM排除运输障碍的工作量，可很大程度提高运输效率，降低运输风险。

Claims (8)

1.一种用于两台相向施工的TBM的拆卸及运输方法，该方法针对的是同一隧道用于两台相向施工的TBM的拆卸及运输；其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：根据工程地质情况、设备状况和施工进度确定两台TBM的拆卸顺序，得到先拆侧TBM和后拆侧TBM；
步骤2：根据工程地质情况确定拆卸洞室的里程位置，并根据两台TBM的尺寸确定所述拆卸洞室的具体尺寸；
步骤3：进行所述拆卸洞室的施工，包括所述拆卸洞室的开挖和支护；步骤3中所述拆卸洞室包括扩挖段和爆破段，所述步骤3包括以下步骤：
步骤3.1：将所述先拆侧TBM掘进至停机点，再后撤5～10m，留出所述扩挖段施工空间；
步骤3.2：进行所述扩挖段的开挖和支护，开挖产生的渣土先进入刀盘再经运输装置输送至洞外；
步骤3.3：进行所述爆破段的开挖和支护，开挖产生的渣土先进入刀盘再经运输装置输送至洞外；
步骤4：完成所述步骤3之后，在所述拆卸洞室内进行起重吊装设备的安装；
步骤5：排除先拆侧运输线路的运输障碍并调整运输轨道；
步骤6：拆卸并运输所述先拆侧TBM；
步骤7：选择后拆侧运输线路并进行所述后拆侧TBM的拆卸和运输；所述步骤7还包括以下步骤：
步骤7.1：选择先拆侧运输线路运输所述后拆侧TBM；
步骤7.2：所述后拆侧TBM进入所述拆卸洞室；
步骤7.3：进行所述后拆侧TBM主机的拆卸及运输；
步骤7.4：进行所述后拆侧TBM后配套的拆卸及运输，或，不进行拆卸，直接进行所述后拆侧TBM后配套的整体运输。
2.如权利要求1所述的用于两台相向施工的TBM的拆卸及运输方法，其特征在于，所述拆卸洞室的长度为30～50m，所述拆卸洞室的高度大于吊装所需的最大高度。
3.如权利要求1所述的用于两台相向施工的TBM的拆卸及运输方法，其特征在于，所述步骤3.2和所述步骤3.3中的所述运输装置为连续皮带机或矿车。
4.如权利要求1所述的用于两台相向施工的TBM的拆卸及运输方法，其特征在于，所述步骤4的所述起重吊装设备根据两台TBM的型号进行选择，大型TBM选用行吊起重机，小型TBM选择在所述拆卸洞室的洞顶施作锚固吊点。
5.如权利要求1所述的用于两台相向施工的TBM的拆卸及运输方法，其特征在于，所述步骤3和所述步骤5的能够同时进行，所述步骤4和所述步骤5能够同时进行。
6.如权利要求1所述的用于两台相向施工的TBM的拆卸及运输方法，其特征在于，先拆侧运输路线设在先拆侧TBM一侧。
7.如权利要求1所述的用于两台相向施工的TBM的拆卸及运输方法，其特征在于，所述步骤6包括以下步骤：
步骤6.1：进行所述先拆侧TBM后配套的拆卸及运输；
步骤6.2：进行所述先拆侧TBM主机的拆卸及运输。
8.如权利要求1所述的用于两台相向施工的TBM的拆卸及运输方法，其特征在于，运输TBM的运输机车的运行速度保持在15km/h以内。
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