一、 工艺概述
1、TBM 掘进工艺概述
掘进机的核心部分是主机系统,主机系统主要由带刀具的刀盘,刀盘驱动和推进系统组成。主机刀盘上安装有一定数量的盘形滚刀,当刀盘旋转时,盘形滚刀划出的痕迹是以刀盘中心为圆心的、间距均匀的同心圆切槽。在掘进时,支撑系统把主机架牢固地锁定在开挖的隧道洞壁上,承受刀盘扭矩和推进力的反力。推进油缸以支撑系统为支点,把推力施加给主机架和刀盘,推动刀盘破岩掘进。在推力作用下,安装在刀盘上的盘形滚刀紧压岩面,随着刀盘的旋转,盘形滚刀绕刀盘中心轴公转,并绕自身轴线自转。硬岩掘进机的刀具组成目前是单刃盘形刀具,在刀盘强大的推力、扭矩作用下,滚刀在掌子面固定同心圆切缝上滚动,当推力超过岩石的强度时,盘形刀下的岩石直接破碎,盘形刀贯入岩石,掌子面被盘形滚刀挤压碎裂而形成多道同心圆沟槽。随着沟槽深度的增加,岩体表面裂纹加深扩大,当超过岩石的剪切和拉伸强度时,相邻同心圆沟槽间的岩石成片剥落,此为破岩原理(见图 1)。 崩落在隧底的岩碴被随刀盘旋转的均布在
刀盘上的铲斗、刮板收集到主机内的皮带机上,通过三级皮带机系统倒运后,运送到后配套矿车处卸碴,矿车运送至洞外。
TBM 开挖工法特点
同步协调性
掘进机施工时,主系统及各辅助设备系统都要同时运转,其中任何一个环节不协调或某一设施运行失灵,都将影响 TBM 全系统的正常运转,迫使整个系统全部停工。
快速性
掘进机是集隧道开挖、支护、装碴为一体的施工机械, TBM 利用其刀盘挤压切割进行破岩掘进,大大提高了掘进速度,正常情况下,每小时可掘进 1.0~3.6m。
连续性
掘进机施工各工序,如破岩、出碴、运输、初期支护等都是连续不断运转的,任何一个环节失去连续性,都将影响整个工序的连续运行,系统生产就立即停止。
集中性
基于前面几个特点,掘进机施工受诸多因素制约,掘进任务是在正常情况下集中在短时间内完成的。当掘进机运转时,要求各个系统都非常紧张。各个系统必须保证在最快时间内,集中运作,从数量和速度上都必须满足掘进的需要。
安全性
采用 TBM 开挖施工,对围岩扰动小,开挖断面成形好,且围岩出露后能及时进行初期支护以稳固岩体,在正常的硬岩隧道施工中,使围岩失稳和发生坍方的机率减小到最低。
施工环境好
TBM 配套有强大的通风、除尘和降温、空气质量报警系统,使 TBM 施工的隧道作业环境大大改善。
每日必须安排一定的维修保养时间以保证正常施工。
2、掘进方向控制
PPS 自动导向系统测量TBM 空间位置是以安装在主机后面隧道边墙上的全站仪通过后视定向镜后,前视位于主机上的两个马达棱镜,测得两个马达棱镜点的三维坐标(X,Y,H),通过数据线传输至 PPS 导向系统计算机(也可通过无线传输),计算程序软件依据马达棱镜的位置与主机刀盘的相对关系和主机倾斜、滚动值计算出一系列 TBM 当前位置的相关参数,最终以直观的三视图形式和数字化形式将包括刀盘中心线里程、高程、纵向坡度、TBM 滚动值、平面偏离值、高程偏离值等 TBM 主机姿态参数显示到主控室内电脑屏幕上。主司机就是根据显示的偏差数据及时调整掘进机的掘进姿态,使得掘进机能够沿着正确的方向掘进,使其始终保持在允许的偏差范围内。
二、作业内容
主要作业内容: TBM 掘进、掘进方向控制、TBM 换步、TBM 保养、TBM 维修、TBM 刀具管理。
三、质量标准及验收方法
本工程施工质量验收主要参照设计图纸及以下技术标准:
《地下铁道工程施工及验收规范》 GB50299
《铁路隧道工程施工质量验收标准》 TB10417
《铁路隧道全断面岩石掘进机法施工技术指南》
四、工艺流程图
图 1 TBM 换步作业工艺流程图
图 2 换步及掘进作业流程图
五、工序步骤及质量控制说明
1 、敞开式 TBM 掘进
TBM 施工集开挖、支护于一体,两者可平行作业。用于重庆地铁的TBM为敞开式硬岩掘进机提供了三种掘进模式:自动扭矩控制、自动推力控制和手动控制模式。自动扭矩控制只适用于均质软岩,自动推力控制只适用于均质硬岩,手动控制模式操作方便、反应灵活,适用于各种地质,因此在掘进中通常采用手动控制模式进行掘进。
在手动控制模式作业过程中,若围岩较硬,推力先达到额定值,此时应以推力变化为参照,选择掘进参数,控制推进压力不超过额定值;若围岩节理发育、裂隙较多或遇破碎带、断层带等时,主要以扭矩变化并结合推进力参数选择掘进参数,控制单机电流不超过额定值。
TBM 掘进时,水平撑靴撑紧在洞壁上为掘进机提供掘进反力,刀盘在主推进油缸的推力作用下向前推进,后配套台车停在隧道中,刀盘破岩切削下来的岩碴随着刀盘铲斗和刮板转动从底部到顶部然后沿溜碴槽到达刀盘顶部后进入刀盘中心的皮带输送机上,主机皮带机和后配套皮带机将岩碴转运到矿车或正洞连续皮带机上。在 TBM 掘进的同时,进行初期支护和相关配套作业。
图 1 TBM 开挖隧道成形
当刀盘向前掘进 1.5m 时,完成一个循环的掘进。TBM 掘进步骤如下:
撑紧撑靴,收起后支撑
撑紧撑靴,收起后支撑见图 2 撑紧撑靴收起后支撑。
刀盘旋转,开始掘进推进
刀盘旋转,开始掘进推进见图 3 刀盘旋转,开始掘进推进。
图 2 撑紧撑靴收起后支撑 图 3 刀盘旋转,开始掘 进推进
掘进行程完成后,进行换步,放下后支撑掘进行程完成后,进行换步,放下后支撑见图
掘进行程完成下后支撑换步。
收回水平撑靴,前移撑靴,再撑紧水平撑靴,进行下一掘进循环
收回水平撑靴,前移撑靴,再撑紧水平撑靴,进行下一掘进循环见图 4.3.5-4 收回水平撑靴,前移撑靴,再撑紧撑靴。
在 TBM 掘进过程中,要根据地质预报及现场对围岩的观察,确定掘进模式和掘进参数调整范围,适时调整掘进推力、撑靴压力、刀盘转速和循环进尺,在尽量保护设备的前提下实现快速掘进。
在掘进过程中,操作司机应根据隧道测量导向系统显示的掘进偏差适当的进行方向调整。
图 4掘进行程完成放下后支撑换步图5收回水平撑靴前移撑靴再撑紧撑靴
2 、敞开式 TBM 换步
当主推进油缸达到最大掘进行程时, TBM 需要停机换步。此时刀盘停止转动,放下后支撑和刀盘底护盾支撑,将撑靴慢慢收回并前移一个行程,撑靴前移到位后再次撑紧岩壁并收回后支撑和底护盾支撑,最后通过操作后配套伸缩油缸牵引后配套走行一个循环。TBM 换步操作流程如图 1~4 所示。
3 、双护盾掘进模式施工
掘进阶段,刀盘在主推进油缸的推力作用下,伸缩盾伸开,刀盘向前推进,撑靴撑紧在洞壁上为掘进机提供掘进反力,后配套台车停在隧洞中,刀盘破岩切削下来的渣土随着刀盘铲斗和刮板转动从底部到顶部然后沿溜渣槽到达刀盘顶部后进入刀盘中心的皮带输送机上,主机皮带机和后配套皮带机将渣土运送到等候在后配套上的编组渣车上,与此同时,在盾尾的保护下进行预制管片的安装、豆砾石充填工作。当刀盘向前掘进一个行程时,完成一个循环的掘进。
换步阶段,当主推进油缸达到最大掘进行程时, TBM 需要停机换步。此时刀盘停止转动,将撑靴慢慢收回,主推进油缸牵引和辅助推进油缸顶推提供反力使 TBM 支撑盾向前移动,后配套随主机同时前移,直至主推进油缸完全处以收缩状态,然后撑靴再度撑紧洞壁,开始下一个循环的掘进,换步完成。
4 、掘进模式的选择
开敞式掘进模式可按照下列要求选择:
(1)硬岩掘进机一般提供了三种工作模式:自动扭矩控制、自动推力控制和手动控制模式。(2)均质软岩可选择自动扭矩控制模式,均质硬岩可选择自动推力控制模式,手动控制模式,
适用于各种地质,在掘进中应经常采用。
护盾掘进模式可按下列情况选择:
Ⅱ类、Ⅲ类围岩选用双护盾掘进模式,Ⅳ类、Ⅴ类围岩选用单护盾掘进模式,在出现断层破碎带及侵入岩接触带时,采用单护盾掘进模式。
双护盾掘进模式是指在硬岩条件下的隧洞开挖时,双护盾依靠支撑盾上的支撑靴支撑在岩壁上给掘进机提供反力。掘进的同时,可在盾尾处安装钢筋砼管片和管片背衬充填。
地质条件对掘进参数的影响
按不同地质条件选择合理的掘进参数,应在开挖进行中实际地质的描述纪录、相应地段岩石物理特性的实验记录、掘进参数和掘进速度的记录并加以图表化。
掘进机掘进速度与岩石的类别、抗压强度、单位体积节理数、节理发育程度有关。地质条件是影响掘进速度的关键。除关心岩石的抗压强度外,还要注意岩石的石英含量、岩石的塑性(或脆性)和节理发育程度。
掘进机刀具在切削岩石时所承受的荷载是变化的。在切削完整的岩体时,当刀具所施加于岩石的力量达到岩石强度极限后,岩石裂纹迅速扩展并在极短时间内破碎,此时刀具便急速卸载,也在这样的过程中,加重了其它未卸载刀具承受的推力,正常的刀具是应有能力承受这种突然加载的。当节理发育时,由于产生岩石的裂纹更容易一些,急剧卸载的刀具数量可能增多,这时对那些处于施压状态的刀具而言,额外的附加荷载就有可能超过它的承受能力,特别是这种变化频繁的动荷载,会使轴承失去工作能力,或内、外圈与滚动体之间磨损加剧,使轴承产生过大的间隙,或使轴承产生塑性变形以及产生过热、润滑油露出。
掘进中注意掘进参数的选择,减少刀具过大的冲击荷载。要注意刀盘扭矩的变化、整个设备振动的变化,当变化幅度较大时,应减少刀盘推力,保持一定合适的贯入度,并时刻观察石渣的变化,尽最大可能减少刀具漏油及轴承的损坏。在掘进过程中发现贯入度和扭矩增加时,适时降低推力,对贯入度有所控制,这样才能保持均衡的生产效率,减少刀具的消耗。
在软弱围岩条件下的掘进,应特别注意支撑靴的位置和压力变化。撑靴位置不好,会造成打滑、停机,直接影响掘进方向的准确,如果由于机型条件限制而无法调整撑靴位置时,应对绽位置进行预加固处理。此外撑靴刚撑到洞壁时,极易塌陷,应观察议表盘上撑靴压力值下降速度,注意及时补压,防止发生打滑。
自动扭矩控制适用于均质软岩;自动推力控制适用于均质硬岩,手动控制模式操作方便、反应灵活。
不同地质状况下掘进参数的选择和调整
节理不发育~发育的硬岩情况下作业
①选择刀盘高速旋转掘进。
②正常情况下,推进速度一般≤35%(电位计设定值)。
②围岩本身的干抗压强度较大,不易破碎,若掘进速度太低,将造成刀具刀圈的大量磨损;若推进速度太高,会造成刀具的超负荷,所以必须选择合理的参数掘进。
节理发育的软岩状况下作业
掘进推力较小,应选择自动扭矩控制模式,并密切观察扭矩变化,调整最佳掘进参数;观察双护式盾掘进机撑靴支撑能力,确定工作模式。
节理发育且硬度变化较大的围岩状况下作业,推进速度应控制在 30%以下。
因围岩分布不均匀,硬度变化大,有时会出现较大的振动,所以推力和扭矩的变化幅度大,必须选择手动控制模式,密切观察推力和扭矩的变化,
节理较发育、裂隙较多,或存在破碎带、断层等地质情况下的作业,掘进时应以自动扭矩控制模式为主选择和调整掘进参数,同时应密切观察扭矩变化、电流变化及推进力值和围岩状况,控制扭矩变化范围在 10%以下,降低推进速度、控制贯入度指标,双护盾式掘进机应调整工作模式。
在软弱围岩掘进作业几种情况的说明
工作面情况:开挖工作面石质非常破碎,呈碎石状压碎结构,一触即塌,一有临空面就很难形成自然拱。从护盾边缘观察,拱顶坍塌较深,在掘进过程中大量石块从护盾与岩壁之间滑落,超前坍塌严重,坍腔向后部、前部区域扩大。
判断依据:
①掘进时机械振动特别大。扭矩增加较快,推力下降也较快。
② 因超前坍塌,很容易发生 1 号皮带输送机堵塞现象。
支护措施:撑靴以上部位挂钢筋网,系统锚杆,梅花形布设,间距 0.9m×1.2m;视情况架立全圆钢拱架或局部安设槽钢拱架, 2 榀拱架之间打 6~8 根 3m 长锚杆及安设 2Ф22 格栅钢架;及时进行手喷砼封闭岩面。
工作面情况:节理很发育,石质破碎,一般呈块碎状镶嵌结构,在掘进过程中围岩一出露护盾,拱顶或侧壁(上撑靴处)坍塌较严重,并稍超前于护盾,沿护盾与岩壁间落下大量石渣,有超前和扩大发展的趋势,但在停机后能很快形成自然拱。在掘进时刀盘前也会出现轻度超前坍塌(超前一般在 0.5m 以内,主要表现为块状掉落,对刀具损坏严重),刀盘前开挖工作面参差不齐。
判断依据:掘进时机械振动较大,推力减小,扭矩增加,并且变化幅度较大;皮带输送机上大块增多,拌有少量细渣,渣堆忽多忽少,不均匀。
工作面情况:节理发育,石质较破碎,在掘进过程中围岩露出护盾后,拱部及大跨以上侧壁部位有沿节理面发生小范围大块石头掉落或片状剥落现象(剥离深度一般在 0.5m 以内),但没有继续发展扩大的迹象。
判断依据:掘进正常,推力、扭矩变化不大,机械(尤其主机区域)没有异常的振动;渣堆均匀集中,偶尔混有大块岩渣。
软弱围岩施工中换步与调向
在软弱围岩施工中,换步与调向是 TBM 操作的重要一环。要选择光滑、坚硬的洞壁作为撑靴的支撑位置是比较困难的,并且要错开钢拱架及洞壁的破碎部位。因此换步行程不一定是 1.8m或 0.9m,但是,尽可能以 1.8m 或 0.9m 换步,否则会增加换步次数,对洞壁围岩的反复挤压,可导致破碎围岩范围扩大。有时,洞壁没有适合撑靴的位置或围岩强度太低,就必须对洞壁撑靴处进行加固处理,然后换步。换步做的好,不仅对 TBM 掘进有利,而且 TBM 的调向才能得到保障,掘进方向精度才有保证,对克服刀盘下沉、撑靴打滑、机身滚动等问题提供有利前提。TBM 的调向是在 TBM 换步时进行,选择好撑靴位置后,即可进行调向,调向的幅度不易过大,必要时多调几次,确保调向精度及保持 TBM 的姿态。
出碴量控制 .
当掘进距理论出碴量与实际出碴量不相匹配时,证明掌子面存在超前坍塌,应停止刀盘推进,空转刀盘出碴,出空碴后,派人进入刀盘查看掌子面情况,当发现掌子面环向存在坍腔时,首先及时喷砼(必要时先初喷一层后,再辅以临时支撑网喷)封闭塌腔,有效控制坍腔的进一步发展后,必须及时立模将坍腔回填密实,等强后方可继续掘进。若同时采取刀盘前或护盾上方采用超前迈式锚杆注浆加固时,在处理期间,为防止刀盘卡死现象发生,应采用手动方法不定期原地空转刀盘。当只单纯采用灌注砼回填周边空腔时,若刀盘前被坍碴填满,在恢复掘进前不允许空转刀盘清碴,只有掘进时为转动刀盘可少量(不超过 20m3)。
5 、 TBM 姿态监测、方向控制
TBM 姿态监测
TBM 姿态监测是控制TBM 掘进方向的唯一有效方法和手段,PPS 测量导向系统是为了保证TBM正确的掘进方向而设计的,TBM 采用 PPS 导向系统进行掘进定位,通过在掘进过程中不同的时段测量出 TBM 的位置和掘进方向,为操作主司机提供 TBM 偏离轴线的确切信息及纠偏方案。该系统配置了导向、自动定位、掘进计算程序软件和显示器等,能够全天候地动态显示 TBM 当前位置与隧道设计轴线的偏差以及预测在当前状态下一定距离的偏差趋势。
PPS 导向系统组成
①马达全站仪
全站仪是 PPS 导向系统的主机,安装在比较稳定的隧道边墙上,在系统计算机的控制下可以自动定向和测量 TBM 上的两个马达棱镜。
②倾斜仪
安装在掘进机的机身上,用来检测 TBM 机身的倾斜和滚动状况,并将检测数据传输到计算机控制系统中,通过倾斜及滚动改正得出 TBM 准确的走向位置。
③系统计算机
PPS 系统的计算单元。全站仪测量采集的棱镜数据和倾斜仪的读数经计算修正后以图片和数据的形式提供给 TBM 主司机。
④马达棱镜
与机身固定在一起,是系统的目标数据采集单元。
测量软件
①全站仪控制程序
马达全站仪在系统程序的控制下,将自动跟踪测量目标棱镜,还定期的检查后视棱镜,以便确定或更正仪器定向,这个测量过程也包括全站仪测站和后视站点的稳定性检查。
②坐标计算程序
无论何时一组数据被收集(两个目标棱镜的测量结果和读取的倾斜仪的数据),系统将会自动计算一个新的 TBM 方向和位置,所有的信息将以图像和数据显示的形式提供给 TBM 操作人员,这样通过利用两轴倾斜仪便完成了一个独立的测量检查。
PPS 导向原理
为了得出 TBM 的位置和方向,至少需要确定 TBM 上的两个点。由于 TBM 的不断滚动和向前移动,这两个点必须以三维坐标的形式体现,而这两个确定的点就是安装在 TBM 前部的两个马达棱境。这两个棱镜相对于 TBM 轴线的位置关系在 TBM 安装时被确定并保持不变。全站仪通过在不同时段测量出马达棱镜的三维坐标来确定 TBM 机器轴线在隧洞内的实际位置,从而指导主司机进行方向纠偏,如图 6。
导向信息的显示
PPS 导向系统电脑采用 windows 操作系统,系统元件采集完测量数据经过电脑进行自动计算处理,最终以画面的形式反馈给 TBM 主司机,如图 7。
在屏幕的左侧是俯视图,显示的 TBM 是一个缩小的黄色几何体,它沿着红色的设计中线向前掘进。绿线表示历史掘距,右边显示掘进里程,左边显示 TBM 相对于设计中线的偏差。蓝线表示在设定的预测掘距内 TBM 的虚拟行走路线。
在屏幕右侧顶部是侧视图,显示刀盘高程偏差值以及 TBM 轴线相对于设计中线的倾斜度。屏幕右侧中部是 TBM 位置信息窗口。蓝色的圆点就是 TBM,它显示 TBM 立体行走路线。大圆
的颜色随着 TBM 中线相对于设计中线的偏差值而改变颜色,当导向偏差超过限差,绿色的箭头将变成黄色或者红色(限差是测量人员输入的),警示主司机方向已经超限。
Roll-pitch 窗口显示 TBM 的倾斜和滚动,由安装在主机架上的倾斜仪来测量,倾斜仪在安装时标定到 0 位置。
在右下角的信息窗口里面,显示整个系统测量程序步骤以及一些故障提示信息。信息窗口通过各种按钮可以放大和缩小以获取更多的细节信息。
从上图中,操作手可以直观地看见 TBM 所处的桩号、偏离轴线的情况以及掘进趋势。主司机及时纠正 TBM 的偏离值,保证 TBM 在规定的限差内向前掘进。
全站仪移站
移站工作是保证 TBM 正确掘进的一个重要环节。全站仪和后视棱镜被安装在隧道边墙上。随着 TBM 不断地向前掘进,前视棱镜与全站仪的距离逐渐加大。受洞内掘进灰尘和冷热气流的影响,测量数据准确度降低,导向系统显示的 TBM 偏差值跳动过大,主司机很难判断 TBM 的准确位置,给调向带来困难,因此要进行移站。移站就是移动全站仪和后视棱镜的位置,重新确定系统之间的位置关系。根据本套导向系统的特点结合现场实际情况,确定每向前掘进 90~120m 要移站一次。站点坐标通过常规测量手段得出,数据要准确、可靠。
TBM 姿态方向的控制与调整
TBM 掘进方向的控制十分重要,如果控制不好,不仅会造成刀具的提前损坏,增加换刀次数和配件成本,还会使隧道掘偏,影响工程质量,因此在施工过程中严格控制掘进方向。本水工隧道工程轴线偏差的控制标准是:横向水平偏差±100mm,高程偏差±60mm。铁路及市政工程隧道工程轴线偏差的控制标准是:横向水平偏差±50mm,高程偏差±50mm。
①在掘进过程中主要进行 TBM 的中线控制,当掘进一个循环完成后,在进行换步作业时,对主机的倾斜和流动值进行调整控制,纠正偏差。
②为确保边刀不受损伤,每次调向的幅度不应太大,在更换完边刀的第一个掘进循环中不宜进行调向作业。
③当 TBM 出现下俯时,通过调整上下油缸,增大主机的坡度,反之,则减小主机坡度。
④水平方向纠偏主要是在通过调节水平撑撑的油缸伸缩量进行调整。
⑤根据掌子面地质情况应及时调整掘进参数,防止 TBM 突然“低头”。
⑥方向纠偏时应缓慢进行,如修正过程过急,会对设备产生不利影响。
⑦TBM 始发、贯通时方向控制极其重要,应按照始发、贯通掘进的有关技术要求,做好测量定位工作。在 TBM 试掘进始发前,对 TBM 机身进行准确定位,确保 TBM 机身保持正确的掘进姿态进洞。
⑧由于 TBM 的刀盘很重,顺时针旋转时,机头容易下倾低头并向右偏。因此,应有意识地控制刀盘稍微偏向左、上掘进。
⑨每次调向时调整幅度不能过大,特别是在刚换完边刀时,否则,将导致边刀和刮板螺栓的异常磨损。
⑩在通过不良地质洞段时(围岩硬力不足或较大坍塌),极易出现撑靴打滑现象或撑靴行程
不足,致使 TBM 支撑系统不牢固,导致主机无法按设定方向掘进。因此可采取缩短换步行程或在撑靴下加垫方木的措施来解决。
影响导向的因素及采取的措施
在正常掘进施工中,主要有以下几个方面的原因导致 PPS 导向系统不能正常工作:
①灰尘:若洞内灰尘太大,导致全站仪无法前视到目标马达棱镜,使系统无法正常工作。
②杂物阻挡或半阻挡全站仪通视线,造成无法前视到目标马达棱镜。
③水雾:地下水进入目标马达棱镜使之在棱镜片上形成一成水雾,将导致无法前视到棱镜内的照准目标,使系统无法正常工作。
④PPS 系统故障,比如马达棱镜坏、线路故障、全站仪故障及数据转换器故障等问题,都会造成系统无法正常工作。
⑤掘进机上电器设备多,信号干扰大,为保证系统的正确运行,采取抗干扰措施及数据有线传输方式;
⑥定期采用常规的测量手段检查实际掘进偏差,并与系统导向偏差进行对比,避免因为系统部件松动、变形发生测量错误;
⑦全站仪与前视马达棱镜的距离不宜过长,应控制在 90-120 米之内,提高数据稳定程度;
⑧系统单元较多,并且特别敏感,抗干扰能力不强,必须设专人值班,在掘进过程中随时进行检查,保证系统的正确运行。
导向系统的管理与维护
在施工过程中,应加强对导向系统的管理和维护,经常检查系统工作环境,并在施工中做好以下几个方面的工作:
①工程技术人员在施工过程中应及时了解 PPS 系统的工作状态,对 PPS 显示屏上出现的任何问题应做出正确的判断,并及时解决。
②在掘进过程中做好对测量仪器的防护。做好倾斜仪、马达棱镜、全站仪、后视棱镜和数据线的遮挡防护,避免地下水和高压水直接喷洒到仪器或碰撞等意外情况发生。
③经常检查导向系统中各测量仪器的运行环境,主要查看仪器是否进水和仪器是否固定牢固,防止系统带病工作。
④掘进过程中做好掘进偏差的详细记录,以备核查、分析。
⑤在长时间停机时,应将 PPS 系统的电脑关闭,进行彻底的散热。
⑥每隔一定的时间,应将 PPS 测量存储的数据备份一次。
PPS 系统的常见故障及排除措施
常见的故障有:全站仪控制失效、无法定向、棱镜和倾斜仪等故障。系统若发生故障,屏幕右下角窗口将会显示故障提示信息,测量人员可根据提示信息针对性的进行排除。一般的故障通过检查通信线路,检查视线是否受阻,接头是否松动老化就能解决,而因硬件问题造成的故障则需要进行硬件更换。若系统故障在短时间内解决不了必须要考虑通过常规手段进行人工导向保障掘进了。
TBM 方向控制
由于地层软硬不均以及操作等因素的影响, TBM 推进不可能完全按照设计的隧道轴线前进,而会产生一定的偏差。TBM 施工中必须采取有效技术措施控制掘进方向,使掘进偏差处于质量标准允许的范围之内。
水平单撑靴掘进机方向控制工作原理为根据测量导向系统显示掘进机的位置及方位,需要随时调整掘进机掘进方向,单撑靴敞开式掘进机的掘进方向在掘进过程中可随时调整,掘进机以刀盘护盾为支点,通过调整主梁的左右上下位置来完成。如需要向左方掘进时,左侧支撑油缸伸出,右侧支撑油缸收回,主梁向右移动,改变了掘进方向。如需要上下调整时,可以调整倾斜油缸调整主梁的上下。因此隧道的方向在掘进过程中随时可以调整,隧道中心是一条连续的曲线,保证掘进方向可控。其方向控制原理如图 8 所示。
6 、 TBM 保养与检修
6.1 TBM 保养与检修一般规定
制定详细的掘进机维修、保养操作规程,完善掘进机的管、用、养、修的各项规章制度。建立健全各种基础资料的管理。
掘进机的维保过程必须进行记录,将维修、保养项目处理方法及其过程记录、存档,以便总结、查询,在以后的维修中做为参考。
每天都要有固定班次对掘进机进行停机维修保养、检修工作。
每月应对掘进机各系统进行状态评估。对设备的管、用、养、修各环节的情况进行充分评估,总结当月设备状况,提出相应措施,并将下月维修保养计划下达。
保养与检修必须坚持 “预防为主、经常检修、强制保养、养修并重”的原则,采用日常保养和定期维修保养相结合的方式。
按照生产厂家提供的设备维修保养指南制定强制性的保养与检修计划。
维保人员必须经过相关专业的培训后持证上岗。
掘进机长期停止运行时,需定期进行维护、检查和保养。
6.2 主机保养与检修
(1)主机日维修保养、检修内容:
①做好主机的清洁、卫生。
②对各联接部件进行检查、紧固。
③按设备要求对各运动部件进行加脂、油润滑。
④对皮带机托轮、导轮、从动轮等各运动部件进行每班后调整。
⑤每班例行检查刀盘、更换刀具。
(2)根据设备的维保说明书及使用设备的具体情况,制定详细的周保养计划并严格实施。(3)主机月维修保养、检修应有以下内容:
①对刀盘、刀座处进行全面检查,发现问题进行补焊等工艺处理。
②对液压系统进行测试,油水进行化验分析。
③电气及控制系统进行测试、调整。
④对主机的机械部分进行彻底的检查和紧固。
⑤校准压力表。
⑥ 调整流量伐、调压伐和压力开关。
⑦调整润滑系统压力和流量开关。
⑧调整定量泵输出流量。
⑨更换齿轮减速器润滑油。
⑩电器仪表校准。
检查所有开关和电器控制仪表板内部连接是否牢靠。
(4)主机系统的保养与检修应按以下要求进行:
①破损、磨损及裂纹等外观检查和检修应在保养之前进行,并贯穿于保养过程始终。
②对主机的附属设备进行功能检查,出现功能故障时,应及时检修。
③必须定期对油位指示装置进行观察,油位不足时,及时查明原因并通过滤油机补油。
④定期观察带有滤芯堵塞指示的油滤清器,根据需要及时进行更换。
⑤设备的操作手柄、仪表、视窗等外观表面和环境,每天必须进行清洁。
⑥油缸活塞杆外露面、精密导轨面、仪表表面、显示窗表面和注油嘴,每天必须进行清洁。
⑦定期用高压风吹扫离合器压盘与摩擦片之间的积尘,妥善遮盖离合器罩,以免落入油污或脏污,引起离合器片打滑。
⑧主机上各液压分配阀、操纵阀和各信号电缆等,必须采取防尘、防水、防锈、防砸措施。
⑨必须及时清除各死角及滑轨面的碎石、淤泥。
⑩及时冲洗除尘器内的钢丝滤网和纤维滤网,并冲洗除尘风机风道内的积尘;定期清理刀盘后部风道内积尘。
○11必须及时清除钢拱架移动平台导向滑动板滑动规面脏污,同时涂抹润滑脂。
○12必须每班检查外机架和主轴承润滑脂泵的工作状况,发现问题及时检修。
○13必须每班检查皮带运转状况并及时调整。
○14必须每天对主机重要结构部件的黄油嘴加注润滑脂,其余部位根据要求每隔二天或一周加注一次。
○15必须每周检查主轴承的密封状况。
○16必须每季清理前后外机架撑靴及后支腿导向柱上积尘并进行润滑维护。
○17对主机受振动影响的部位,必须定期进行螺栓松动检查。液压张紧螺栓应每半年用液压张紧装置按规定扭矩复紧一次。
○18运转中观察滤清器压差报警指示,必须及时更换滤芯。
1○9对电气连线的进行松动及受潮情况检查,避免接线松动和短路。
(5)主机独立设备保养与检检的重点是进行功能检查、清理清洗、润滑养护、紧固、调整。(6)锚杆钻机的保养与检修按以下要求进行:
①每班进行功能检查。
②每班检查冲洗箱、软管、接头的泄漏。
③每班加注润滑脂。
④每班检查钻机与滑板、走行链条的连接松紧度、链条机构是否卡滞,适时调整。
⑤每班检查弧形轨道、凿岩机重要螺栓松紧度,按规定扭矩紧固。
⑥每班清理锚杆钻机上坠落的碎石,同时用废齿轮油润滑钻机走行链条,适时添满油气润滑玻璃油杯里的润滑油。
⑦每季度检查凿岩机蓄能器充气压力。
仰拱吊机、材料吊机的保养与检修按以下要求进行:
①每班进行吊机功能试验,当动作失灵、不动作或噪音时,及时修理。
②每班清理吊机顶部及走行区域滚轮处积渣,经常在链条上涂抹齿轮油。
③每天观察液压接头、回转接头或油管是否渗漏,油箱油位低及时加液压油。
④每周检查吊机变速箱,适时补油。
⑤每周检查走行机构轮组磨损、总成磨损、链条变形情况。
除尘风机的保养与检修按以下要求进行:
①每天清洗滤网、视情更换滤网,冲洗风道积尘。
②每周检查沿途风道连接处软风管接头是否脱落或破损。
③每周检查除尘风机电机固定螺栓是否松动,电机运转是否平稳。
④每季度检查电机接线盒线间、相间绝缘值,观察电机旋转轴与风扇叶片之间的旋转密封是否可靠。
管片安装系统的保养与检修按以下要求进行:
①每班对管片安装机、管片储存器进行日常清洁。
②每天对管片安装机、管片储存器、管片吊机的注油口加注润滑油。
③每天检查管片安装机及管片储存器的油缸、液压管路连接及有无泄漏。
④每天检查管片安装机、管片吊机的限位传感器的接线及工作情况。
⑤每周检查管片吊机的滑线紧固情况及有无损坏,检查轨道螺栓紧固情况,检查各部件有无松动情况。
⑥每周检查管片安装机、管片储存器、管片吊机的胶垫有无损坏,检查管片吊机的抓头有无变形,检查管片安装机抓举头磨损情况。
⑦每周检查管片安装机减速机油位及工作情况,油位低及时补油。
护盾系统的保养与检修按以下要求进行:
①每班清除伸缩盾主推进油缸部位及盾尾辅助推进油缸部位的杂物,清理扭矩梁侧面润滑油。
②每天检查主推进油缸、辅助推进油缸、防扭装置、扭矩梁、撑靴、稳定器的油缸阀组及管路有无泄漏;检查油缸行程传感器的工作情况。
③每周检查防扭装置防扭环联接工作情况。
④每周检查扭矩梁紧固螺栓有无松动。
⑤每周检查主推进油缸的联接铰接处并加注润滑油。
后配套设备的保养与检修
(1)必须对后配套设备进行功能检查、清理清洗、润滑养护、紧固、调整。(2)对后配套设备的润滑养护按以下要求进行:
①必须每天对卸渣机,喷锚系统,皮带输送机的导向轮和 1 号皮带机从动轮等的注脂部位进行注脂润滑。
②必须每周对拖车滚轮,冷却风机,辅助吊机,水泵,空压机,接力风机,皮带机的张紧油缸、提升油缸、主动轮、轴承座、2 号皮带机从动轮、3 号皮带机从动轮等的注脂部位进行注脂润滑。
拖车的保养与检修
①拖车各节连接螺栓的紧固,连接销的检查,拖车连接板的检查。
②拖车运行轨道的检查,运行轮对的润滑。
③各节拖车的清洁,清理工作。
④拖车防护板、连接板、防滑板的焊接。
皮带输送机的保养与检修按以下要求进行:
①每班观察皮带跑偏情况,通过皮带从动轮张紧装置的调整螺栓适量调整滚筒两侧张紧量,以皮带运转时松紧适度、不跑偏为标准;
②每班观察皮带下方皮带托滚旋转是否灵活、驱动滚筒或从动滚筒轴承噪音和径向跳动是否明显,安装支架是否紧固。检查托滚、刮板磨损,如磨损过度及时更换。
③每班检查所有皮带表面、背面及侧面的损伤情况,查明原因及时修补。
④每天检查内机架一号皮带下方石渣堆积程度,及时清理并查找堆积原因。
⑤每周清理皮带桥皮带两侧或下方、尤其是皮带托滚周围的尘土、沉积物和淤积碎石。
⑥每半年拔出驱动滚筒驱动马达,检查变速箱齿轮磨损程度,更换新齿轮油。
料车拖拉系统的保养与检修按以下要求进行:
①每班进行功能检查。
②每班清理链轨、链槽渣石。
③每班检查拖拉泵站运行压力和泵体发热情况,温度过高立即停机冷却。
④每周检查驱动回转马达链轮和引导小链轮是否磨损、拖拉链条是否脱钩、变形拉长,检查链条连接块及链槽磨损程度;必要时,通过前坡道链轮张紧机构张紧链条,或焊割修整.或更换磨损件。
卸渣机的保养与检修按以下要求进行:
①每班进行功能检查。
②每班清理翻板、渣斗、滚筒等处积石。
③每班检查刮渣器与皮带贴合程度,及时调整。
④曲线段施工时,每班检查走行电缆在滑槽活动是否灵活、卡滞,及时调整、校正。
⑤每周观察翻板表面磨损、卡滞情况。
⑥每周检查行走马达连接螺栓是否松脱、折断,行走滚轮是否打滑;必要时,在滚轮踏面沿周向间断堆焊凸棱,增加行走附着力。
空气压缩机的保养与检修按以下要求进行:
①每班检查冷却剂液位,不足时及时补充。
②定期用高压风吹扫冷却器、及周边积垢。
③每 2000h 更换冷却剂滤清器,每年或指示灯闪光时更换空气滤清器。
④每季度检查所有软管是否破裂、老化,使用 2 年时必须更换所有软管。
⑤每半年标定压力传感器,每年标定安仝阀;每 2 年更换冷却剂,并同时更换分离器元件和冷却剂滤清器。
喷锚设备的保养与检修按以下要求进行:
①每班检查油箱油位、高压压力、蓄能器与油泵转换压力、真空汁过滤器污染程度、液压接头和输料管接头密封。
②每班对所有润滑点加注润滑脂。
③每班清洗混凝土输送泵所有管路。
④每周检查耐磨板、S 阀磨损.输料管壁厚和磨损,检查螺栓松动,螺栓按规定扭矩校核。
⑤喷锚移动机构的走行齿条和滚轮滚道,每周涂抹润滑脂。
应急发电机的保养与检修按以下要求进行:
①每次启动前,检查机油和燃油油位、冷却液液位,不足及时补充。
②每周检查蓄电池电解液位置和电压,保证随时处于充足电状态。
③每月检查空气滤清器是否堵塞。
④定期清理发动机表面积尘。
⑤其余均按发动机保养与维修的相关规定执行。
空调系统的保养与检修按以下要求进行:
①每班观察空调运行参数。
②定期检查管路是否泄漏(制冷剂、压缩机油等)。打开蒸发器盖板检查铜管是否污染。
③定期检查螺钉、电路接头。
④每 500h 更换压缩机油和机油滤清器。
⑤设备封存之前,开动空调设备,将氟利昂制冷剂收回系统,断开冷凝器管路的同时,立即严密、妥善密封空调冷却系统出口通道。
豆砾石填充系统的保养与检修按以下要求进行:
①每班对配料转盘进行日常清洁。
②每班检查泵站工作压力、配料盘注油润滑压力是否正常。
③每天检查液压油/润滑油油位及加注情况。
④每天检查豆砾石泵站的.限位传感器工作是否正常,除尘系统工作是否正常。
⑤每周检查豆砾石泵站配电柜电气接线是否可靠,管路连接是否可靠,检查液压油/润滑油油位及各减速机油位,检查管路有无破损现象。
注浆系统的保养与检修按以下要求进行:
①每班进行日常清洁。
②每班检查泵站工作压力是否正常,注浆油缸换向传感器工作是否正常,搅拌装置工作是否正常,水计量系统是否正常。
③每周检查液压油位,检查配电柜电气接线是否可靠。
油水管理
项目应成立油水检测站,检测站应有独立的办公场所。
建立油液分析制度。油液磨屑检测分析制度;油液理化性能指标检测分析制度。建立关键油样送检制度;按质换油制度和换油通知制度。
必须符合机械使用说明书规定的油品牌号(或允许代用的相应油品的牌号),禁止采购牌号不明的油品。
油品运输时必须防止水份、杂质混入;防止阳光曝晒。 (5)油品储存应做到:
①防止轻组分蒸发和氧化变质。
②装至安全容量,减少气体空间。
③减少与铜和其它金属接触。
④减少与空气接触,尽量密封储存。
⑤防止进入水分杂质等,以免造成油品变质。
防止各种油品混合以及容器污染而变质。
各种油品入库时都得由监测人员进行检验,并填写《入库油品检验记录》。 (8)油品的取样应符合下列规定:
①设备必须运转三十分钟以上,在运转中或刚停机情况下取油,以保证颗粒处于悬浮状态。
②取样部位应取在回油管路上,或在油箱加油口处抽取。
③取样部位、停机后取样的时间都应固定,取样的程序一定要规范。
④取样频率应参考其它工程机械的取样频率,通过类比和实验确定。
每台设备的油品使用部位及名称,加油点和取油点,每个加油点油品牌号、生产厂家、所加的数量、换油周期等都应规范化。并填写《设备油品使用规范表》。
油样的保存:一般的油样要保存一个月,重要部件的油样如主轴承和主液压系统的油样要保存到工程结束(每个换油周期内至少要保存四个油样) ,以作为故障分析的资料以及作为和生产厂家进行设备状况讨论分析的原始依据。
根据使用设备的实际情况制订出《主要设备检测周期表》,按照设备用油的检测周期,油水管理站检测人员定期对在用油液进行理化性能检测以及污染度等检测。
设备名称 |
油样检测 |
听诊器 |
温度 |
振动测试 |
运转参数(如 电流、压力 等)的检查 |
||
水份、粘度 杂质、污染度 |
铁谱分析 |
光谱分析 |
|||||
主轴承 |
7 |
15 |
30 |
||||
主电机 |
3 |
3 |
7 |
3 |
|||
变速箱 |
15 |
30 |
3 |
3 |
7 |
||
主泵站 |
7 |
15 |
60 |
3 |
3 |
7 |
3 |
1#~9# 泵站 |
7 |
15 |
3 |
3 |
7 |
3 |
|
除尘风机 |
3 |
3 |
7 |
||||
砼输送泵 |
15 |
3 |
3 |
7 |
3 |
||
水泵电机 |
3 |
3 |
7 |
||||
1# 皮带机 |
15 |
3 |
3 |
7 |
|||
2# 皮带机 |
15 |
3 |
3 |
7 |
|||
3# 皮带机 |
15 |
3 |
3 |
7 |
|||
空压机 |
3 |
3 |
注:如果关键的部件出现了异常的情况,如主轴承的齿轮油出现了严重的污染、主电机的震动异 常等情况时,应根据情况将检测周期缩短。
TBM 刀具管理
刀具日常检查的工作内容:
①刀盘上的刀体必须统一编号钢印,而且是唯一的刀体号,施工过程中规范刀具管理。
②检查刀具的磨损量。中心刀的磨损极限值为 20mm;正滚刀的磨损极限值为 38mm,边刀的磨损极限值为 20mm。
③ 检查刀具螺栓是否断、松、掉,并及时处理。刀具螺栓的扭矩:M30-10.9 的为
1600Nm;M24-10.9 的为 805Nm;M24-8.8 的为 662Nm;M16-8.8 的为 196Nm。
④检查刀盘旋转接头,并且每天都要注润滑脂。
⑤检查中心刀螺栓以及中心刀夹紧块是否完好。
⑥检查刀盘喷水状况。
⑦检查刮板以及边刀的工作状况,注意其磨损及螺栓状况。
⑧检查挡圈是否脱落,刀具是否漏油,刀圈是否弦磨、断裂、移位。
⑨检查刀座螺栓是否松动、脱落,并及时处理。
⑩检查刀具刀圈是否正常。
○11检查扩孔刀工作机构是否正常,扩孔刀磨损是否在允许范围内。
○12检查刀盘以及铲斗的工作情况,如有异常应及时进行处理。
○13注意观察主轴承出脂情况是否正常,如有异常及时与相关人员反映。
○14刀具漏油会闻到臭味,发现有漏油或弦磨的刀具时,一定要检查附近两把刀的磨损情况,相临两刀磨损量不得大于 5mm,以便做到及时处理。
○15每隔 50 米测量一次磨损量同时检查刀盘刀具、刮板状况。
○16刀盘喷水的检查在围岩允许情况下每周检查一次。
关于刀具检查中发现问题的说明:
①刀具进行破岩时,破岩效率与滚刀的刃口宽度有关,随着刀圈磨损量的增加,刃口的宽度增加,当达到一定范围时会影响掘进速度,甚至不能再掘进。刀圈的正常磨损是滚刀失效的主要形式,此类磨损使用卡规进行测量。
②掘进过程中,由于地层突然变硬或刀盘某些部件脱落或其他铁件卡在刀刃与地层之间,会导致刀圈局部过载而使刀圈应力集中发生断裂,同时刀圈与刀体配合过盈量未达到要求也会造成刀圈断裂。
③刀圈弦磨是由于地层原因,滚刀不能转动,或是因为刀具的轴承损坏而引起。因滚刀不能在隧道开挖面上滚动,使刀圈呈现单侧磨损。掘进过程中出现刀圈弦磨如果没及时发现,不但会加速这把刀的磨损,并且会造成相邻滚刀过载失效,从而迅速扩展。
④造成刀具漏油的原因主要是地质条件发生急剧变化或换刀不合理造成刀具过载,或是因刀具轴承及浮动密封的寿命已达极限。
⑤刀圈崩缺是由于刀圈品质或热处理不善造成,逐步扩展导致断裂、剥落。如果剥落块较小,一般不影响刀具的正常运转;当出现大块崩缺时,必须更换刀具。
⑥挡圈用于避免刀圈沿轴线方向的平行位移。如果挡圈断裂或脱落会引起刀圈位移。
⑦刀圈在刀体上转动,刀体磨损或刀圈加工精度所致。
⑧掘进中发现刀盘里有异常现象(漏油、掉刮板、崩缺、掘进中掘进参数突变),主司机必须立即停机,并检查刀盘刀具。
除每日维保时对刀具进行检查外,应有计划换刀。 (4)刀具安装注意事项:
①刀具安装人员必须经过培训后方可上岗单独作业。
②刀具安装人员在进入刀盘前必须将 1#皮带机用吊链挂牢固并且将插头更换为手动时才可以进入刀盘。
③刀盘几个工作位置同时作业时,人员必须全部撤离后才能转动刀盘。
④在更换刀具时,刀具专用工具必须安装牢固。
⑤更换完刀具时必须对刀盘内进行一次彻底的清理。
⑥维修人员撤离刀盘后请及时更换刀盘旋转插头,并将情况告诉主司机。
刀具维修标准:
①试验完毕后根据资料的数据检查刀具的扭矩。
②中心刀修理完毕后检查刀具宽度。
③刀圈磨损量超过极限的刀具应更换刀圈反之作为过渡刀。
④刀体的更换根据上次刀具更换记录进行,通常一刀体先后可装三次刀圈。
⑤挡圈必须更换新的。
⑥轴承的更换根据工作时间以及拆下轴承磨损情况而定。
⑦端盖的更换根据端盖的磨损情况。如螺栓孔、端盖与密封配合、端盖与刀体配合。
⑧刀具修理完毕后,必须上机床试运转 30 分钟后,检查端盖、刀体是否发热等情况。
刀具的标识:
①新修出来的刀具刀体涂油漆的为更换轴承的刀具,刀体没有涂油漆为没有更换轴承的刀
具。
②刀具维修完毕必须将内容记入刀具维修记录表中。
刀具的存放:
①刀具应该存放在 5-40℃的存放区内。
②刀具应集中存放在木架上并将其进行遮盖。
③刀具存放应分区存放。
④更换轴承的新刀、没有更换轴承的新刀、作过渡的刀应分区存放。
⑤刀盘拆下的旧刀和维修出来的新刀存放时不可以混放。
⑥设备桥上存放的临时刀具必须放在指定的木架上,不可以到处乱放。
⑦刀盘上拆下的旧刀必须在 24 小时之内运往刀具修理间。
⑧刀具的运输必须在见到刀具运输交接单后才可以进行刀具的运输。并用吊具吊装,切忌随意滚动。
刀具检查中发现以下情况之一时,必须更换:
①当刀圈的磨损量超过规定的允许磨损量时。
②刀圈断裂时。
③刀圈弦磨时。
④刀具漏油时。
⑤刀圈有大块崩缺时。
⑥挡圈断裂或脱落时。
⑦刀圈在刀体上转动时。
⑧刀具固定螺栓损坏或刀具螺栓松、脱及掉刀时。
刀具更换必须遵循下列原则:
①必须严格按照刀具的拆装工艺进行刀具的更换,并做好详细的更换记录。
②当相邻刀具高度差大于厂家规定的数值时,应进行调整高差的换刀。
③中心刀必须同时更换,边刀应成组更换。
④更换边刀时,原则上应更换全部刮板。
⑤更换边刀时必须更换过渡区的正滚刀。
⑥每次换边刀时必须扩孔,扩孔刀在扩孔数次后,当磨损量达到厂家规定的数值时必须更换。
⑦新轴承的刀或初装刀尽量装到高刀位上,尽量将旧轴承的刀装到低刀位上。
表 2
TBM 掘进施工主要设备表
序号 |
设备名称 |
规格型号 |
数量 |
额定功率 (kw) |
生产 能力 |
用于施工 部位 |
备注 |
1 |
TBM |
1 |
TBM 掘进 |
||||
2 |
电瓶机车 |
45t |
3 |
TBM 掘进 |
3km 以内 |
||
3 |
出碴矿车 |
20 m3 |
15 |
TBM 掘进 |
|||
4 |
龙门吊 |
45t |
1 |
120 |
- - |
卸碴 |
|
5 |
拌合站 |
JS1000 |
1 |
75 |
60m3/h |
砼生产 |
|
6 |
轨 行 式 砼输送车 |
5m3 |
4 |
TBM 掘进 |
|||
7 |
充电机 |
6 |
30 |
充电 |
|||
8 |
材 料 平板车 |
4 |
TBM 掘进 |
||||
9 |
人车 |
2 |
TBM 掘进 |
||||
10 |
通风机 |
55×2 |
1 |
110 |
- - |
TBM 掘进 |
|
11 |
装载机 |
ZLC50 |
1 |
- - |
TBM 掘进 |
||
12 |
模板台车 |
12m |
2 |
- - |
衬砌 |
根据二次 衬砌进度 |
|
13 |
变压器 |
1 |
1 |
- - |
二衬 |
||
14 |
注浆机 |
UBY- 50/7 0 |
1 |
- - |
TBM 掘进 |
||
15 |
污水处理 站 |
1 |
- - |
TBM 掘进 |
|||
16 |
发电机 |
250GF- XD |
1 |
- - |
TBM 掘进 |
表 3 秦岭隧道 TBM 主机主要技术参数表
系统 |
设备构成 |
技术参数 |
|
主机 |
掘进速度 |
( 饱和抗压强度 100~260MPa)1.0~3.6m/h ( 饱和抗压强度 100~120MPa)3.0m/h |
|
刀盘驱动 |
|||
最大推进力 |
21000KN |
||
扭矩 |
5500KN·M |
||
机器行程 |
1800mm |
||
支撑系统最大支撑力 |
60000KN |
||
支撑接地压力 |
1.4~2.8MPa |
||
刀盘 |
|||
刀具数量 |
6 把中心刀单刀 , 58 把滚刀单刀 |
||
刀具承载力 |
25T/ 把 |
||
变压器容量 |
4000KVA |
||
输送机输送能力 |
780m3/h |
||
仰拱块吊机起升能力 |
13T |
||
探测钻机 |
|||
工作范围摆角 |
顶部范围 80°~90° |
||
仰角 |
- 10° |
||
钻孔直径 |
64mm 30m 深 φ120mm 20m 深 |
||
锚杆钻机 |
|||
钻孔直径 |
φ38mm |
||
钻孔深度 |
最大 3.5m |
||
作业范围 |
TBM 主机前端的顶部 0~150° TBM 主机后端的拱部以下 |
||
钻机数量 |
TBM 主机前端 2 台, TBM 主机后端 2 台 TBM 主机后端 2 台 |
表 4 秦岭隧道 TBM 后配套主要技术参数表
系统 |
设备构成 |
技术参数 |
后 配 套 设 备 |
后配套长度 |
210m |
轨道 |
||
轨距 |
隧道运输轨道 900mm |
|
轨距 |
后配套轨道系统 2980mm |
|
安全系统 |
手动机械制动 |
|
最小曲线半径 |
500m |
|
皮带机系统 |
||
输送能力 |
770m3/h |
|
溜碴槽移动距离 |
80m |
|
注浆系统 |
||
a. 连续搅拌机 |
6m3/h |
|
b. 搅拌器 |
160 升 |
|
c. 注浆泵 |
160 升 /分 |
|
压力 |
1~50bar |
|
柱塞直径 |
φ120mm |
|
d. 涡轮拌合机 |
5.5m3/h |
|
e. 注浆杆钻孔直径 |
55~120mm |
|
f. 注浆管 |
φ50mm |
|
喷射系统 |
||
a. 湿式喷射机 |
3~14m3/h |
|
风量消耗 |
10m3/h |
|
风压 |
6bar |
|
b. 机械手系统 |
2 只 |
|
水平移动 |
5m |
|
圆弧移动 |
±150° |
|
水平伸缩 |
2m |
|
应急发电机功率 |
2000KVA/160KW |
|
输出电力 |
380V/3 相 / 50HZ |
|
空压机 |
20m3/min |
|
风压 |
8.5bar |
|
动力 |
132KW |
表 5
辅助设备表
名称 |
型号 |
数量 |
备注 |
门吊 |
75×2 |
1 台 |
组装 |
机车 |
35t 内燃 |
5 台 |
|
矿车 |
20m3 |
3×10 辆 |
运碴 |
仰拱块车 |
4 辆 |
进料 |
|
混凝土罐车 |
6m3 |
4 辆 |
进料 |
平板车 |
4 辆 |
进料 |
|
翻车机 |
1 台 |
翻碴 |
|
预制厂 |
1 座 |
仰拱块生产 |
|
混凝土拌合站 |
2 座 |
混凝土料生产 |
|
机械修理间 |
1 座 |
机械设备维修 |
|
转运汽车 |
8 台 |
出碴转运 |
|
装载机 |
小松 WA470- 3 |
1 台 |
出碴 |
六、作业组织
表 6-1
掘进分队劳力组织
班次 |
工位 |
主要职责 |
人 员 安排 |
备 注 |
掘进班 2 个班 |
操作室 |
操作 TBM |
2 |
主司机 2 人 |
维修值班 |
维修并负责空压机、通风机、冷 却器操作,风管、水管、电缆、支架 安装、风管吊运、应急发电机等 |
2 |
机、电、液、 门吊人员 |
|
保养班 1 个班 |
刀具检查 |
3 |
||
液压机械维修 电焊人员 |
5 |
|||
电气维修 |
3 |
|||
工长 |
1 |
|||
司机 |
1 |
|||
辅助人员 |
2 |
|||
合计 |
15 人 |
|||
刀具修理班 |
10 |
七、材料消耗
表 4.3.7-1
TBM 掘进消耗汇总表
消耗列项 |
平均月 进尺 |
刀具配件 消耗 /元 |
油料消耗 /元 |
其他消耗 (常 规设备、二三 项料 )/元 |
周转料 消耗 /元 |
电量消耗 /元 |
每米消耗 /元 |
消耗金额 |
450m |
1370649 |
196606 |
1269102 |
328550 |
462419 |
8133 |
八、 生产效率
大伙房 TBM2 标φ8.03m 敞开式 TBM 在Ⅱ类围岩的平均进尺为 418.8m/月,Ⅲ类围岩的平均进尺为 455.4m/月。最高月进尺 732m。
秦岭北口 TBM 掘进最高月记录 528.48 m,平均月进尺为 290.64m。
九、安全生产及环境保护
1、TBM 施工安全注意事项
加强施工安全管理和安全教育,严格遵守各项安全生产规章制度。 TBM 主机安全操作规程和各种辅助设备安全操作规程,依据相关作业文件执行。
各种机电设备应标示清楚,危险设备应标示警示牌。各种机械、电器的操作者必须持证上岗,其他人严禁私自动用机电设备。
TBM 各重要部位、系统应配备灭火装置。
在后配套拖拉时,应注意各平台、护栏、电缆槽等是否与边墙或拱架发生干涉。
在 TBM 上进行焊、割作业时,应注意对相关部位进行防护,以免油管、电缆发生损坏或引起火灾。焊接时要在焊接件上搭铁,不能隔件搭铁.
在进行液压系统作业前,必须先对系统进行卸压,之后,方能进行操作。
在进入刀盘作业前,必须先空转刀盘,以清空内部石碴,以免石碴掉落伤人,同时,人员在刀盘内工作时必须将刀盘转换成手动方式。
在进行 TBM 电气高压操作时,必须依照电气规定,穿戴高压防护面罩、手套、绝缘胶鞋等。
在皮带机工作时不能对皮带机的转动部件进行维修作业。
对于断层、岩爆、涌水等特殊地质情况,应严格按照技术要求施工,确保人机安全。
2、运输组织安全注意事项
对于机车司机和调车员均应经过培训、持证上岗,严禁非专职人员开车、调车。
所有车辆均须经行车调度派遣,严禁无令行车。
所有车辆要定期检查,交接班时应仔细检查信号、挂钩、制动等装置是否完好,严禁开带病车。
定期对运输线路进行养护维修,特殊地段加强养护。
洞内视线良好地段限速 15km/h,TBM 后配套、施工地段、出碴便桥、道口等处限速 5km/h,夜间行车应特别注意,严禁超载、超限。
3、环保、水保安全注意事项
严格执行国家《环境保护法》和《水土保持法》,坚持做到 “少破坏、多保护,少扰动、多防护,少污染、多防治”,实现环境监控达标,确保环境保护、水土保持设施与主体工程“同时设计、同时施工、同时投入使用”。
施工场地内砍树和清除表土的工作前应得到业主和监理人的认可,在合同规定的施工活动范围以外的绿化、水资源等有关环保的设施必须维持原状,不得予以破坏。
决不使用有害物质的燃料、油料、化学品等。
施工污水必须经过沉淀处理后方可排入城市污水管道。
将工程垃圾和生活垃圾按照规定运至有关部门认可的弃碴场地,保持好施工现场和临时居住场所的环境卫生。
工地门口按照规定设置洗车槽,外出车辆必须冲洗。
在施工现场和办公、生活区分别设置分类垃圾桶,区分可回收和不可回收垃圾,办公危险固体废弃物(废电池、废硒鼓、废墨盒) 100%回收。
掘进机施工应做好掘进方向的控制,确保隧道轴线符合设计要求。
掘进机施工必须根据隧道的地质条件,选择合理的掘进参数。
掘进机施工应根据围岩条件选择合理的支护体系。
掘进机施工应加强对刀具检测、检查,对刀具消耗量进行统计和分析。
加强对各项材料配件消耗的统计分析,必须坚持设备强制保养和状态检测制度。
主司机及各附属设备的操作人员应通过培训后上岗,非操作人员严禁操作设备。
在掘进施工中,作业人员分工明确,并加强值班巡视制度。
对特殊地段及特殊地质条件下掘进机法施工应有应急预案和详细的施工组织措施。
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隧道工程
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