西部地区输水隧洞TBM拆机方案探讨

李清明

摘要：TBM拆卸是一项系统性工作。实施前各项准备工作充分与否，不仅关系到拆卸是否顺利进行的问题，而且更关系到TBM重复使用的状态与寿命等问题，必需做好充分准备。本文以新疆YEGS某段输水工程TBM为例，提出了TBM分步拆机方案并详细介绍了部分步骤，保证了拆机及后续工作的顺利进行，积累了TBM拆卸经验，供相关技术和科研人员参考。

关键词：TBM；拆卸；拆机方案；

正文引言：

随着“西部大开发”、“交通强国”等国家战略的实施，我国隧道建设规模逐年增大，施工计划也在不断发展，机械化程度也越来越高，并逐渐向西部山区推进，复杂的不良地质条件如蚀变带等容易引发隧道发生软岩大变形等地质灾害[1]。国内相关学者已针对隧道施工安全等问题做了诸多研究，如针对隧道内蚀变带的原位快速判识方法研究[2]，隧道超前地质预报探测精度与预报效果研究[3]，岩溶隧道突水突泥风险评估研究[4-5]，TBM拆卸洞及起重系统研究[6]等等。

目前，施工技术在不断发展，TBM在完成掘进后，为保证隧洞下一道工序顺利进行，TBM拆机工作显得尤为重要，保质保量完成此项工作可以对工程计划的顺利实施提供进度保障。本文探讨了本段工程的TBM拆机方案，详细介绍了部分步骤的拆机方法和措施等，以期对目前大力推广的TBM施工作业提供参考和指导。

工程概况：工程总体主要由首部拦河引水枢纽、自然分段长283.393km的隧洞、埋涵等建筑物组成。隧洞为无压洞，总长283.393km，钻爆法开挖断面采用马蹄形断面，TBM全断面掘进机开挖断面采用圆形断面，开挖洞径为7.0m。

本段隧洞主洞全长19.87km，采用钻爆法和TBM法施工，上游钻爆法施工2.2km，下游TBM法施工，掘进洞段为主洞段桩号137+330m～155+000m，总长度17.67km，开挖洞径7.0m。

根据总体施工安排，TBM掘进至设计分界里程后，TBM整机后退30m，对刀盘前面隧洞进行径向扩挖，保证足够的起吊空间需要，满足刀盘和主机通过液压翻转工装和预留锚杆吊点安装起吊设备进行TBM拆机任务。当完成TBM段铺底后，进行TBM拆机工作，TBM所有拆机部件通过无轨胶轮运输车从洞内运至洞外存放场地。

TBM拆机方案：

刀盘部分拆除：

TBM刀盘由上、下两采用螺栓连接并对接缝进行焊接组成。上边块重量为60t，下边块重量为80t（含刀具）（图1）。

图1 刀盘分块图

（1）刀盘停机里程为154+992，将所有刀具全部拆除并运至洞外存放场地。

（2）将刀盘上半块与下半块连接处焊缝用碳弧气刨完全刨开（包括刀盘内侧所有连接焊缝）。

（3）将刀盘下半块旋转至最下方，利用后支撑油缸，使下半块落地并受力（减小连接螺栓的应力，以方便拆除螺栓），依次拆除与上半块的连接螺栓（可适当调整扭矩油缸的形行程方便拆除螺栓），连接螺栓全部拆除完毕后，在刀盘上半块左右两侧固定两个30t倒链，将刀盘上半块拉紧（防止刀盘上半块转动），随后将刀盘推向掌子面。

（4）用拉拔器拆除刀盘下半块与主轴承连接螺栓（双头螺柱）。

（5）确认刀盘下半块与上半块及主机全部脱离后，在刀盘下半块四周垫上方木，确保主机后退时刀盘下半块不会移动。

（6）主机后退2.5米，收放上半块左右两侧固定两个30t倒链，将刀盘上半块旋转至最下方，利用后支撑油缸，使上边块落地并受力，用拉拔器拆除刀盘上半块与主轴承连接螺栓。

（7）确认刀盘上半块与主机全部脱离后，在刀盘上半块四周垫上方木，确保主机后退时刀盘上半块不会移动。

（8）TBM整机（刀盘除外）后退至154+992位置。

（9）用工字钢将刀盘上、下半块连接在一起，进行整体固定，等待TBM全部拆除完毕后，利用液压翻转小车进行刀盘起吊及洞外运输。

图2 刀盘拆解及存放示意图

电气系统拆卸。

液压系统拆卸。

主机附属设备拆卸：

主机附属设备的拆除，包括锚杆钻机、拱架安装器、主驱动减速机及电机、及其走台扶梯等。

（1）锚杆钻机的拆除

① 将L1区左侧钻机驱动行走到钻机齿圈拱顶，完成凿岩机、及其行走托架上的油管拆除，并给所有油管接头安装堵头。

② 通过锚杆吊点、导链和吊带将钻机推进大臂固定，完成大臂的拆除。

③ 通过锚杆吊点、导链固行走托架定完成行走托架的拆除。

④ 用相同的方法完成L1区右侧钻机的拆除。

⑤ 通过锚杆吊点、导链、吊带以及焊接辅助支撑将齿圈固定，拆除连接螺栓，分左右部分完成齿圈组成部分及行走轮的拆除。

（2）拱架安装器的拆除

① 通过导链和吊带将拱架安装器齿圈固定，通过锚杆吊点拆除最上面齿圈和两侧齿圈组成部分，再完成底部齿圈组成部分拆除。

② 拆卸四个齿圈驱动马达。

③ 完成齿圈拆卸及其驱动马达拆卸后，将拱架安装器爪子夹紧油缸和伸缩油缸收缩，拆除整个液压管路和控制系统并将给各个部件上的油管接头安装上堵头。

④ 进行拱架安装器上的控制线路、传感器和上下平台上的两个控制柜等电气部分进行拆除。

⑤ 完成液压和电气部分的拆卸后，将从上到下拆除钢拱架安装器的机械部分。将钢拱架夹紧装置、伸缩油缸、平台、梯子和栏杆先后拆除，从右下方运出。

⑥ 通过导链、吊带以及焊接临时支持，结合锚杆吊点对拱架安装器主体支架和行走轮从上到下逐一拆除，如图3。

图3 拱架安装器结构示意图

（3）主驱动电机及减速机的拆除

主电机及减速机的拆卸顺序为从上至下。通过手拉葫芦及吊带将电机和减速机固定住，然后将固定螺栓拆除。主电机和减速机拆卸完毕后，用专用盖板将电机孔堵上，防止进入粉尘。主驱动电机拆除后将冷却水排放干净，用高压风将水吹出。

推进油缸和撑靴的拆卸。

后配套拖车拆卸。

喷混桥拆卸。

连接桥拆卸。

后支撑拆卸。

主梁拆卸。

顶护盾的拆卸：

（1）顶护盾的拆卸

① 在顶护盾上部焊接2个10吨的吊耳，焊接吊耳是工作人员必须系安全带等。吊耳焊接位置以之前的焊接痕迹为准。

② 吊耳焊接完成后要保温，并且要用探伤剂检测焊接的情况。

③ 液压翻转小车副钩将顶护盾吊住，拆卸护盾与油缸的连接销轴。

④ 销轴拆卸完毕后，将顶护盾吊离连接位置，然后将销轴从新安装在销孔上。

⑤ 用液压翻转小车将顶护盾吊放至翻转小车上运出洞外，如图4。

图4 顶护盾拆卸及运输

侧护盾的拆卸。

主驱动及底护盾的拆卸。

结语：

因篇幅有限，本文只详细介绍了刀盘部分拆除、主机附属设备拆卸和顶护盾的拆卸。其他工序还包括电气和液压系统拆卸、后配套拖车拆卸、推进油缸和撑靴的拆卸、后配套拖车拆卸、喷混桥拆卸、连接桥拆卸、后支撑拆卸、主梁拆卸、左右侧护盾的拆卸、主驱动及底护盾的拆卸等，工序复杂，耗时较长。通过制定详细的方案，TBM拆机工作得以顺利进行，为后续工程的如期开展创造了有力条件。本项方案也可为同类工程的施工积累经验，供相关人员参考。

参考文献：

[1]李术才,许振浩,黄鑫,林鹏,赵晓成,张庆松,杨磊,张霄,孙怀凤,潘东东.隧道突水突泥致灾构造分类、地质判识、孕灾模式与典型案例分析[J].岩石力学与工程学报,2018,37(05):1041-1069.DOI:10.13722/j.cnki.jrme.2017.1332.

[2]林鹏,许广璐,许振浩,余腾飞,邵瑞琦.基于岩石矿物光谱原位测试的隧道内蚀变带快速识别方法[J].应用基础与工程科学学报,2021,29(05):1093-1107.DOI:10.16058/j.issn.1005-0930.2021.05.003.

[3]许振浩,李术才,张庆松,刘斌,张霄,葛颜慧.TSP超前地质预报地震波反射特性研究[J].地下空间与工程学报,2008(04):640-644+716.

[4]许振浩,李术才,李利平,侯建刚,隋斌,石少帅.基于层次分析法的岩溶隧道突水突泥风险评估[J].岩土力学,2011,32(06):1757-1766.DOI:10.16285/j.rsm.2011.06.038.

[5]黄鑫,许振浩,林鹏,刘斌,聂利超,刘彤晖,苏茂鑫.隧道突水突泥致灾构造识别方法及其工程应用[J].应用基础与工程科学学报,2020,28(01):103-122.DOI:10.16058/j.issn.1005-0930.2020.01.010.

[6]黄金光.TBM拆卸洞及拆机起重系统优化设计研究[J].隧道建设,2017,37(02):242-249.