盾構機始發硐室基礎裝置設計改造

趙鐵虎

（山西新景礦煤業有限責任公司， 山西 陽泉 045000）

引言

盾構機是當今最先進的隧道掘進裝備，與鉆爆法相比，盾構機集鉆巖、掘進、支護于一體，使用電子、信息遙測、遙控燈高新技術對全部作業進行制導和監控，使掘進過程始終處于最佳狀態，平均掘進速度為鉆爆法的至少5 倍以上。目前，盾構掘進技術在煤礦工程的應用雖然處于起步階段，但發展前景廣闊，市場需求巨大。國外已有一些煤礦將盾構法施工應用于煤礦井下巷道掘進，并取得了良好技術效果。近年來，我國很多煤礦企業將盾構施工法應用在煤礦中，并取得了一定的實踐經驗。

1 盾構機基本情況

1.1 盾構機結構特征

產品名稱為QJYC045M 全斷面巖巷掘進機；工作環境在海拔2 300 m 以下；環境溫度為10～35 ℃；平均相對濕度不大于95%（+25 ℃）；巖石強度為單軸抗壓強度30～160 MPa；可以有甲烷氣體；水文地質無水或少水。

1.2 盾構機始發硐室基礎裝置（如圖1 所示）

圖1 盾構機始發硐室基礎裝置圖（單位：mm）

1.3 基礎施工前的準備工作

為了保證盾構機始發硐室基礎施工能夠一次成功，多次聯系了具有施工經驗的淮南礦務局并與他們進行了深入的探討和經驗交流，還多次要求盾構機施工方來現場進行指導工作，在他們成功經驗的基礎上進行了改造和創新。

1.4 基礎施工的改造部分

由于盾構機長度45 m，設備較多，各個設備長度和重量都不同，所以起吊時要求巷道高度就不同，為了安裝期間起吊設備方便、可靠對以下部分進行了改造。

1）安裝硐室總工程量60 m，全部按最大斷面施工，做到一次到位，避免起吊設備時由于巷道高度不夠而造成返工。

2）將38 kg 軌道修改為30 kg 軌道，枕木間距由原來的1.0 m，縮減為0.6 m，既增強了軌道的整體穩定性又減少了購買軌道投入。

3）為了保證盾構機能在撐靴的作用下穩步向前移動，將始發硐室的基礎及巖壁進行了混凝土澆筑且增加了100 mm 厚度，混凝土強度由C20 提高到了C30。

2 盾構機基礎施工創新部分

1）將原來的圓弧承重鋼板設計成平直的斜鋼板，大大降低了制作難度。改造前如圖2 所示，改造后如下頁圖3 所示。

2）為了避免盾構機設備與澆筑的混凝土進行摩擦，創造性的在混凝土與承重鋼板的間隙埋設了30 kg 軌道，避免了由于劇烈的磨損帶來的安裝誤差。軌道安裝后裝配圖如下頁圖4 所示。

圖2 安裝硐室及始發硐室圓弧形承重基礎

圖3 安裝硐室及始發硐室平直形承重基礎

圖4 軌道安裝后裝配圖

3）由于盾構機組裝設備的尺寸及重量（其中：過渡梁20 t、前主梁9 t、錨桿鉆機環梁13.5 t、刀盤組裝完畢后總重50 t）均較大，在安裝過程中對安裝基礎的施工要求較高。為了保證盾構機設備在安裝過程中基礎的強度和穩定性，尤其是確保承重鋼板（與反作用鋼管焊接在一起）在盾構機安裝過程中和安裝后向前行走時不會由于受到力的作用而發生偏移，在以下兩方面對盾構機的反作用鋼管進行了加固改進：第一，每相鄰的兩個反作用鋼管之間用一塊Φ25 mm 厚的焊接鋼板進行焊接如圖5 所示。第二，為了保證反作用鋼管的穩定性，在反作用鋼管底部將一個Φ25 mm 厚封底圓鋼板和反作用鋼管進行焊接并在封底圓鋼板上預留一個Φ30 mm 的錨桿孔，通過地錨將反作用鋼管、承重鋼板以及整個基礎進行固定，極大地保障了盾構機在安裝過程和始發過程中的穩定性和安全性如圖6、圖7 所示。

3 改造效果

1）本次盾構機安裝硐室及始發硐室基礎施工沒有按照原設計要求施工成不同的斷面形式，而是全部按照大斷面進行施工，既做到了一次成型滿足所有起吊要求又避免了二次返工和投入。

圖5 焊接鋼板制作圖（1∶10 單位為mm）

圖6 封底圓鋼板制作圖（1∶10 單位為mm）

圖7 地錨固定組裝配件總圖（單位：mm）

2）由于在盾構機基礎施工之前，做了大量的前期詢問工作和大量的圖紙設計工作，在施工過程中施工順序銜接流暢既提高了工作效率、降低工作強度，又節約了工期。

3）經過仔細的研究，對盾構機基礎的安裝構配件進行大量的創新工作，降低了構配件的制作難度提高了制作效率，保證了構配件的及時供應。

4）本項目的順利實施，不僅為盾構機的安裝和調試做好了前期準備工作，也為今后其他盾構機項目的實施積累了寶貴的實踐經驗。