某引水工程TBM管片拼裝機(jī)的設(shè)計(jì)研究及應(yīng)用

王亞威，王秀全，寧向可，李子洲

(中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司，河南 鄭州 450016)

全斷面硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)TBM）施工具有經(jīng)濟(jì)性好、快速高效、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為城市軌道交通、高鐵、水利水電等領(lǐng)域隧道工程的主要施工方法[1]。管片拼裝機(jī)作為護(hù)盾式TBM 的關(guān)鍵設(shè)備之一，主要是用來(lái)快速地完成管片拼砌，將管片拼成固定的形式從而形成隧道穩(wěn)定的永久性支護(hù)，其工作效率、穩(wěn)定性、安全性直接影響整個(gè)隧道掘進(jìn)進(jìn)度[2-3]。

目前，針對(duì)小直徑、低凈空的管片拼裝機(jī)設(shè)計(jì)的研究相對(duì)淺顯，也缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)作用不強(qiáng)[4-6]。由于隧道施工的空間狹小，關(guān)鍵部件若出現(xiàn)問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致項(xiàng)目窩工、延期。隨著TBM的多樣化發(fā)展，小直徑TBM應(yīng)用越來(lái)越多，管片拼裝機(jī)的關(guān)鍵和主要部件的可靠性設(shè)計(jì)方法研究具有重要意義。國(guó)內(nèi)某引水工程隧道采用雙護(hù)盾TBM 進(jìn)行施工，因隧道開(kāi)挖洞徑小、管片厚度大，大大壓縮了隧道凈空，擠占了管片拼裝的空間，給管片拼裝機(jī)的設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大難度。本文以該工程為例，對(duì)小直徑、低凈空TBM 管片拼裝機(jī)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件如主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、回轉(zhuǎn)支承以及抓舉裝置等進(jìn)行了較為深入的研究，依據(jù)現(xiàn)有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與工程實(shí)踐，取得了很好的效果。

1 工程概況

河南安陽(yáng)市境內(nèi)某引水工程隧洞跨越地貌單元主要為丘陵～平原過(guò)渡、山前沖洪積傾斜平原、丘陵及低山地貌。隧洞穿越段地層為石灰?guī)r分布，沿線地下水大部分地段埋深度較大，隧洞穿越范圍內(nèi)未見(jiàn)地下水未發(fā)現(xiàn)有害氣體和放射性物質(zhì)。……