連續(xù)皮帶機(jī)系統(tǒng)的維護(hù)管理

王建軍

【摘要】連續(xù)皮帶機(jī)系統(tǒng)運(yùn)輸效率高、可靠性高，基本不受運(yùn)輸距離的延長而影響運(yùn)輸速度，已經(jīng)成為TBM掘進(jìn)施工出渣運(yùn)輸?shù)闹髁鞣绞健榱藴p少襯砌施工和掘進(jìn)施工之間的相互影響，加快襯砌的施工進(jìn)度，減少工期時(shí)間，提高施工安全性，可采用連續(xù)皮帶機(jī)系統(tǒng)運(yùn)送出渣。本次研究結(jié)合西秦嶺隧道工程實(shí)例，對TBM同步襯砌條件中以連續(xù)皮帶機(jī)系統(tǒng)實(shí)際使用中存在的問題進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的解決措施。

【關(guān)鍵詞】TBM、同步襯砌、連續(xù)皮帶機(jī)、維護(hù)使用

TBM連續(xù)掘進(jìn)長度不斷增加，有軌運(yùn)輸出渣已完全不能滿足長大隧道TBM施工時(shí)出渣運(yùn)輸?shù)男枨螅B續(xù)皮帶機(jī)系統(tǒng)運(yùn)輸效率高、可靠性高，基本不受運(yùn)輸距離的延長而影響運(yùn)輸速度，已經(jīng)成為TBM掘進(jìn)施工出渣運(yùn)輸?shù)闹髁鞣绞健＿B續(xù)皮帶機(jī)系統(tǒng)雖然具有安全高效等優(yōu)點(diǎn)，但系統(tǒng)相對比較復(fù)雜，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)出渣系統(tǒng)無法運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致TBM無法施工，影響工程進(jìn)度。

同步襯砌技術(shù)在我國的應(yīng)用時(shí)間較短，在中天山鐵路隧道的TBM掘進(jìn)中首次采用此種技術(shù)，并在實(shí)際應(yīng)用中取得理想效果[1]。西秦嶺隧道工程也同樣采用同步襯砌技術(shù)，西秦嶺隧道全程19.8km，掘進(jìn)出渣采用皮帶機(jī)運(yùn)送模式，這點(diǎn)和中天山隧道不同，該工程采用的連續(xù)皮帶機(jī)需要穿越過同步襯砌車，所引來的襯砌車其結(jié)構(gòu)以及整體設(shè)計(jì)都有工程自己的特點(diǎn)[2]。在出渣情況下，襯砌混凝土受到的動(dòng)載震動(dòng)還會(huì)對混凝土的凝固質(zhì)量造成影響，在出渣及襯砌過程中，皮帶機(jī)需保持運(yùn)動(dòng)姿態(tài)不變，這些問題都影響著工程有效開展，這點(diǎn)也是本文研究的重點(diǎn)。

1.工程概況

西秦嶺隧道工程位于蘭渝鐵路中段，在甘肅省隴南市境內(nèi)，隧道全長約為28.24km，于左右線分別設(shè)置2條單線隧道，最大埋深約為1.4km，依照工程設(shè)計(jì)，本隧道工程以TBM掘進(jìn)方式及鉆爆法聯(lián)合進(jìn)行，1段全程約5.59km，2段全程約7.34km。TBM1段掘進(jìn)在出口處進(jìn)行通風(fēng)及出渣，2段則于斜井處出渣及通風(fēng)。

2.連續(xù)皮帶機(jī)出渣系統(tǒng)

連續(xù)皮帶機(jī)出渣系統(tǒng)主要包括：卸載滾筒總成、主驅(qū)動(dòng)及電器驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、儲(chǔ)帶倉總成、皮帶張緊機(jī)構(gòu)總成及電器驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、皮帶調(diào)偏及延伸安裝窗口、移動(dòng)尾段、急停系統(tǒng)、皮帶托輥支架和皮帶[3]。

西秦嶺TBM配套連續(xù)皮帶機(jī)采用ST2000型鋼絲皮帶，皮帶寬度914mm，運(yùn)行速度達(dá)3.05m/s，輸送能力達(dá)600m?/h。整條皮帶機(jī)采用4套300KW變頻電機(jī)配減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)滾筒直徑約1098.6mm，表面采用帶陶瓷片的覆蓋，以減少皮帶打滑的可能性。儲(chǔ)帶倉總長87.075m，包括18個(gè)改向和張緊滾筒，共能存儲(chǔ)10層皮帶，共計(jì)650米。

3.同步襯砌技術(shù)的應(yīng)用分析

3.1同步襯砌施工方案

本次施工依照同步襯砌臺(tái)車不同的位置設(shè)置，一共設(shè)計(jì)了兩種同步襯砌的具體方案：同步襯砌車和TBM設(shè)計(jì)成一個(gè)配套整體，另一方案為使同步襯砌車和TBM始終保持一個(gè)合理間距，每種方案使用的模板并非同一類型，分別是液壓鋼模與穿行液壓鋼模[4]。

通過對兩種方案的綜合對比，將同步襯砌車裝置于TBM的后配套處構(gòu)成一個(gè)整體的施工方案并不能適用于本次工程中。而另一種襯砌車和TBM始終保持一定間距，利用穿行鋼模的方式，因空間布局較難，也同樣不可取，因此本次工程最終確定為襯砌車和TBM后配套始終保持一定間距，并選取液壓鋼模作為模板的施工方案。

3.2同步襯砌施工規(guī)劃

本次施工以TBM掘進(jìn)施工和二次襯砌平行操作，二次襯砌在TBM掘進(jìn)之后適時(shí)進(jìn)行。襯砌臺(tái)車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須將連續(xù)皮帶機(jī)、水管、通信電纜、高壓電纜、通風(fēng)軟管以及運(yùn)行車輛穿行的因素考慮在內(nèi)，且臺(tái)車在操作過程中必須保證TBM所需材料運(yùn)輸、皮帶傳送、高壓供電、照明通風(fēng)、給排水及通訊的持續(xù)進(jìn)行[5]。

TBM掘進(jìn)段的襯砌施工需安排2臺(tái)基準(zhǔn)班級為452cm的大型模板液壓襯砌車（以下成車1，車2），緊跟TBM施工，車1需緊跟TBM進(jìn)行施工，對于圍巖情況差的洞段進(jìn)行及時(shí)襯砌，可進(jìn)行多次施工，車2設(shè)置于車1后，預(yù)先留置橫通道等施工位置進(jìn)行施工，TBM的掘進(jìn)速度為平均0.6km/月。

3.3施工流程

TBM在進(jìn)入洞口時(shí)，車1、車2同時(shí)緊跟入洞，在洞口約100m處停車，待矮邊墻施工完成且滿足一定強(qiáng)度，再跟至TBM后方的適當(dāng)處，開始和TBM同步襯砌。車3跟車1、車2同時(shí)入洞，首先進(jìn)行洞口處的V級圍巖襯砌，之后接著進(jìn)行預(yù)備洞中可進(jìn)行二次襯砌的施工段，最終達(dá)到TBM的出發(fā)洞之后暫停，等TBM掘進(jìn)第一階段徹底完成，且連續(xù)皮帶機(jī)和給排水、通風(fēng)等管道拆除之后，車3再從內(nèi)部開始向外進(jìn)行預(yù)備洞中其它部分的二次襯砌。

4.存在的問題及原因分析

本次工程在實(shí)際操作中存在幾點(diǎn)影響施工的重點(diǎn)問題，具體如下：

（1）工程初期偶見皮帶機(jī)跑偏以及石渣墜落的故障，影響施工正常開展，經(jīng)分析得知連續(xù)皮帶機(jī)的運(yùn)行要求較高，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)皮帶架須始終維持在出渣時(shí)的位置及狀態(tài)，主要是因?yàn)闆]有良好固定位置，造成此類問題的出現(xiàn)。

（2）工程施工中曾出現(xiàn)襯砌車偏載的情況，對施工造成不利影響，經(jīng)分析得知這是由于皮帶機(jī)的靜態(tài)荷載所造成的，此外在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，還會(huì)因動(dòng)態(tài)荷載致使養(yǎng)護(hù)狀態(tài)下的混凝土出現(xiàn)質(zhì)量下降等情況，進(jìn)而造成開裂、質(zhì)量差等問題。

（3）皮帶機(jī)在穿越襯砌車時(shí)其位置不能發(fā)生改變，這就要求臺(tái)車上需要留有固定且足夠的空間，此外臺(tái)架下還需要有軌運(yùn)輸車不斷運(yùn)行，這也是臺(tái)車臺(tái)架以及模板設(shè)計(jì)的一大難題。

5.解決方案

5.1為保證無論臺(tái)車是何種工況，皮帶機(jī)都能維持在出渣時(shí)的狀態(tài)機(jī)位置，我們采取的解決方案是在臺(tái)架與模板見流出足夠大的專用通道與滑軌空間，以此可承載皮帶機(jī)。為保障皮帶機(jī)持續(xù)出渣運(yùn)行，在穿越臺(tái)車時(shí)，單純對在洞壁固定用的三角支撐進(jìn)行拆除，并由臺(tái)車上設(shè)置的專用滑軌來承載皮帶機(jī)，在臺(tái)車的移動(dòng)過程中，將前方皮帶機(jī)上的三角支撐進(jìn)行拆除，同時(shí)在后部將三角支撐進(jìn)行安裝。

5.2為防止偏載以及震動(dòng)對于臺(tái)車和混凝土的影響，我們采用的方案是利用荷載轉(zhuǎn)移與綜合減振法，以此防止皮帶機(jī)在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)向模板和臺(tái)架傳送。

5.3為了解決空間通行要求，在施工條件進(jìn)行實(shí)地勘察，并對臺(tái)車的結(jié)構(gòu)、材料等參數(shù)進(jìn)行多次計(jì)算，以此來確定臺(tái)車的斷面設(shè)計(jì)，來滿足空間通行要求。

6.結(jié)論與討論

西秦嶺隧道以本文所分析的施工方案，現(xiàn)已全面完工，并于2014年7月正式全線貫通，通過實(shí)踐證明該種方案的同步襯砌車可實(shí)現(xiàn)良好穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，各個(gè)工序在此方案下實(shí)現(xiàn)緊密銜接，并通過施工組織中的不斷磨合，施工后期的襯砌速度不斷提升。總之，西秦嶺隧道的連續(xù)皮帶出渣條件下TBM掘進(jìn)和二次襯砌同步施工方案是國內(nèi)首創(chuàng)，在實(shí)踐中也取得良好實(shí)效，此種方案具有顯著實(shí)踐意義，值得推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]許金林，徐贊，王艷波. 西秦嶺特長隧道連續(xù)皮帶機(jī)出碴施工關(guān)鍵技術(shù)[J]. 隧道建設(shè)，2011，31（ 6） ： 678 - 685.

[2]徐雙永，陳大軍. 西秦嶺隧道皮帶機(jī)出碴 TBM 同步襯砌技術(shù)方案研究[J]. 隧道建設(shè)，2010，30（ 2） ： 125 - 127.

[3]戴潤軍，楊永強(qiáng).西秦嶺隧道連續(xù)皮帶機(jī)出碴下的同步襯砌施工組織管理[J].隧道建設(shè)，2011，31，（4）：494—499.

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[5]王艷波. 連續(xù)出碴皮帶收放裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)用效果[J]. 隧道建設(shè)，2011，31（ 6） ： 765 - 769.