TBM設(shè)備技術(shù)與施工技術(shù)專項方案

TBM設(shè)備技術(shù)與施工技術(shù)專項方案目錄TOC\o"1-1"\h\u160141TBM施工組織安排 1104462機械配置、設(shè)備選型 258183TBM掘進（含組裝、始發(fā)、掘進、到達）方法 29105554管片拼裝方法 59159216聯(lián)絡(luò)通道特殊環(huán)處理施工措施 67248477臨近建筑物施工措施 69305478TBM設(shè)備過站、拆解、轉(zhuǎn)場施工方法 76255989進洞及出洞防水 812049110過特殊地段施工監(jiān)控量測方案 862979611TBM區(qū)間洞內(nèi)通風、供電及排水系統(tǒng) 911TBM施工組織安排本標段TBM施工區(qū)間分四個區(qū)段，左右線隧洞全長23911.4米，其中1區(qū)段為團島TBM始發(fā)井～XX路站～西鎮(zhèn)站～XX站軌排井區(qū)間，TBM掘進全長4536米，采用1臺TBM施工，3號TBM自海底隧道團島端3號風井始發(fā)，依次通過XX路站、西鎮(zhèn)站，至西青區(qū)間軌排井處吊出，然后返場至海底隧道團島端3號風井二次始發(fā)，完成區(qū)間施工后，最終于西青區(qū)間軌排井吊出。2區(qū)段為XX站～中山路站～XX路站～XX路站～臺東站～XX橋站區(qū)間，區(qū)段TBM掘進全長9934米，采用2臺TBM施工；4號、5號TBM先后從XX橋站始發(fā)，依次通過臺東站、XX路站、XX路站、中山路站，過XX路后將施工場地轉(zhuǎn)至XX路站，完成雙線區(qū)間掘進后于XX站站后暗挖硐室內(nèi)拆解，拖回至XX路站吊出。3區(qū)段為XX橋站～小村莊站～北嶺站～水清溝站區(qū)間，區(qū)段TBM掘進全長6009米，采用2臺TBM施工；6號、7號TBM先后從XX橋站始發(fā)，依次通過XX橋站、小村莊站、北嶺站，完成雙線區(qū)間掘進后于水清溝站內(nèi)拆解，拖回XX橋站吊出。4區(qū)段為安青區(qū)間TBM始發(fā)井～安順路站～勝利橋站區(qū)間，區(qū)段TBM掘進全長3430米，采用1臺TBM施工。8號TBM自安青區(qū)間始發(fā)井始發(fā)，空推通過安順路站，從勝利橋站大里程端吊出，返場至安青區(qū)間始發(fā)井二次始發(fā)，最終完成雙線施工于勝利橋站拆解并吊出。TBM施工區(qū)間區(qū)段劃分參見表5.1-1。表5.1-1TBM施工區(qū)間區(qū)段劃分區(qū)段施工區(qū)間施工長度（米）TBM數(shù)量備注1區(qū)段團島TBM始發(fā)井～XX路站～西鎮(zhèn)站～XX站軌排井45361臺TBM由團島始發(fā)后掘進至軌排井吊出，運輸至團島進行二次始發(fā)2區(qū)段XX站～中山路站～XX路站～XX路站～臺東站～XX橋站99342臺2臺TBM均自XX橋始發(fā)至拆卸洞拆解3區(qū)段XX橋站～小村莊站～北嶺站～水清溝站60092臺2臺TBM均自XX橋始發(fā)至水清溝站后洞內(nèi)拆解，運回XX橋站拆解吊出4區(qū)段勝利橋站～安順路站～TBM始發(fā)井34301臺TBM由始發(fā)井掘進至勝利橋站后吊出運輸至始發(fā)井二次始發(fā)2機械配置、設(shè)備選型2.1設(shè)備選型2.1.1工程地質(zhì)條件概述TBM施工區(qū)間主要位于中風化、微風化花崗巖，部分地段處于強風化巖層內(nèi)，局部發(fā)育有塊狀結(jié)構(gòu)碎裂帶及節(jié)理密集帶，隧道圍巖大多為II～IV2級圍巖，局部為V級圍巖。本區(qū)間隧道途徑市南區(qū)、市北區(qū)、李滄區(qū)，地表房屋密集、建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，區(qū)間隧道下穿德國警察署舊址、劈柴院風貌建筑保護區(qū)等歷史建筑，并先后下穿XX站過街通道、XX河、人防工程及膠濟鐵路等重要建筑，部分區(qū)間需下穿軍事區(qū)。2.1.2本工程對TBM型式的重點要求本工程TBM施工段根據(jù)限界、土建施工結(jié)構(gòu)變形、施工誤差、測量誤差、沉降控制以及圓形預(yù)制鋼筋混凝土管片襯砌的要求，最終確定TBM的直徑為6280毫米，即隧洞開挖洞徑在TBM刀具磨損極限時不小于6280毫米，因此所選擇的掘進機的刀盤（安裝新刀具）開挖直徑要略大于6280毫米。一方面不影響隧洞的限界、土建施工結(jié)構(gòu)變形、施工誤差、測量誤差、沉降控制以及圓形管片襯砌的要求，同時減少管片背后回填和回填灌漿的數(shù)量。從而更好的保證隧洞的成洞質(zhì)量。本工程采用TBM施工的區(qū)間隧道，采用預(yù)制管片襯砌（貴西區(qū)間有331米雙停車線，采用TBM掘進、礦山法擴挖的方式，根據(jù)招標圖紙顯示，圍巖穩(wěn)定，無需系統(tǒng)支護，僅在需要時人工隨機支護，如掘進揭露圍巖與設(shè)計變化較大，需要系統(tǒng)支護，則安裝管片），預(yù)制管片結(jié)構(gòu)為控制TBM開挖直徑的結(jié)構(gòu)形式，該種結(jié)構(gòu)形式其內(nèi)直徑5.4米、外直徑0米，線路最小曲線半徑350米，線路最小豎曲線半徑3000米，最大縱坡27‰。TBM應(yīng)能滿足該種斷面及線型設(shè)計要求。根據(jù)本工程的地質(zhì)條件，TBM掘進地段大部分為微風化地層，局部為中風化及強風化地層，局部微風化巖層最大單軸抗壓強度極高。要求選用的TBM應(yīng)對此地層有足夠的適應(yīng)性（如刀盤及刀具配置、動力配置、機械配置、掘進參數(shù)選擇等）。針對設(shè)計文件相關(guān)要求，TBM應(yīng)具有對地層進行超前地質(zhì)預(yù)報（超前鉆探等）及超前預(yù)支護（超前注漿加固地層及止水等）能力；應(yīng)具備在掘進過程中同步安裝管片的能力。要求選擇的TBM應(yīng)能滿足設(shè)計文件中提供的土建預(yù)留條件、施工場地條件、工程籌劃條件等，并能滿足建設(shè)單位的安全、投資、工期控制等其他要求。2.1.3選型的原則與依據(jù)TBM的性能及其對地質(zhì)條件和工程施工特點的適應(yīng)性是隧洞施工成敗的關(guān)鍵。本工程的TBM選型按照性能可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟適用相統(tǒng)一的原則，依據(jù)招標文件、招標文件提供的地質(zhì)資料，并參考國內(nèi)外已有TBM工程實例及相關(guān)的技術(shù)規(guī)范，結(jié)合在XX2號線TBM施工經(jīng)驗進行合理選型。2.1.4TBM選型的確定根據(jù)XX地鐵2號線一期工程TBM的前期專題研究報告、全線初步設(shè)計及專家審查意見，本工程TBM施工地段采用能適應(yīng)軟硬巖地層掘進的雙護盾TBM進行施工。TBM主機部分如圖5.2-1所示圖5.2-1雙護盾TBM主機圖2.1.5擬選用的TBM對本工程的適應(yīng)性2.1.5.1刀盤及刀具配置的適應(yīng)性本工程TBM掘進區(qū)間圍巖強度變化大，要求TBM刀盤設(shè)計和刀具配置既能適應(yīng)微風化花崗巖及變質(zhì)巖等飽和單軸抗壓強度極大的硬巖掘進，又能適應(yīng)強風化區(qū)段及破碎帶飽和單軸抗壓強度偏小的軟巖掘進要求。擬選的TBM在刀盤設(shè)計和刀具配置時有很強的針對性，主要表現(xiàn)在：采用19英寸背裝式滾刀以及合理的刀間距布置，使TBM在硬巖條件下破巖效率更高，換刀頻次大為減少；鏟斗斗齒采用采用大塊合金設(shè)計，大大提高了斗齒的耐磨性能以及耐沖擊性，并使其在軟巖中作業(yè)中也具有高效性和較低的磨損率。如圖5.2-2所示。大容量的鏟斗設(shè)計能處理高速掘進時產(chǎn)生的大量巖渣刀盤面板和外周加焊耐磨鋼板，其余易磨損部位有耐磨堆焊層保護；通過添加墊塊，可以利用邊刀增大開挖直徑，以利于在圍巖收斂較大的地段防止卡盾。刀盤面板上設(shè)置液壓磨損檢測裝置，能自動監(jiān)控重要區(qū)域的刀具磨損程度。2.1.5.2驅(qū)動功率配置的適應(yīng)性7臺防護等級為IP67的315千瓦驅(qū)動電機設(shè)計，動力強勁，滿足本工程硬巖掘進的需要;2.1.5.3超前地質(zhì)預(yù)報及超前注漿的適應(yīng)性支撐護盾周邊布置DN100導向套管，方便鉆機打超前孔、排水孔、注漿止水和加固圍巖，如圖5.2-3所示。前盾和刀盤設(shè)置預(yù)留孔，液壓鉆機可以通過預(yù)留孔在掌子面鉆孔勘探地質(zhì)或進行注漿加固地層，如圖5.2-4所示。2.1.5.4管片襯砌的適應(yīng)性耐磨板耐磨板圖5.2-2斗齒斷面圖圖5.2-3導向套管示意圖圖5.2-4預(yù)留孔示意圖在管片襯砌區(qū)間以典型雙護盾TBM的理念來掘進，配置了管片拼裝機和兩套推進系統(tǒng)，使掘進和管片拼裝工序能同時進行，提高了掘進效率，保障了管片拼裝質(zhì)量。如圖5.2-5所示。圖5.2-5管片拼裝示意圖2.1.5.5在操作性方面的適應(yīng)性TBM的操作充分考慮人性化和自動化設(shè)計，減輕了勞動強度，提高勞動效率，降低了人身傷害的風險。在不同地質(zhì)條件下，TBM的推力、刀盤轉(zhuǎn)速和刀盤扭矩等掘進參數(shù)是不同的，根據(jù)不同的地質(zhì)條件可以及時地調(diào)整TBM的掘進參數(shù)，以使TBM安全、高效地通過本標段不同的地質(zhì)地段。TBM在掘進過程中，掘進主參數(shù)（推進速度、推力、扭矩、刀盤轉(zhuǎn)速和撐靴支撐力）會隨圍巖變化而產(chǎn)生波動，皮帶輸送機的渣量、渣粒也會隨圍巖變化而出現(xiàn)明顯的變化。據(jù)此變化可大致判斷TBM刀盤工作面的圍巖狀況并采用人工手動調(diào)節(jié)操作模式，及時調(diào)整掘進參數(shù)，或及時采取針對性的應(yīng)對措施。2.1.5.6出渣方面的適應(yīng)性綜合考慮工期、投資額、環(huán)境控制、施工安全、施工效率和成本控制等方面的因素，在TBM出渣方面選用通用的洞內(nèi)有軌運輸與洞外龍門吊垂直運輸相結(jié)合的出渣方式。2.2TBM機械配置2.2.1擬選TBM主要部件功能描述2.2.1.1TBM主機TBM采用最新、最先進的技術(shù)設(shè)計。TBM主機主要由刀盤、主軸承及驅(qū)動組件、前盾、伸縮盾、支撐盾、盾尾及其輔助設(shè)備組成。主機結(jié)構(gòu)見圖5.2-6所示。2.2.1.1.1刀盤刀盤為封閉面板式箱型結(jié)構(gòu)，刀盤開挖直徑為6280～6310毫米，采用背裝式19英寸滾刀，刀盤上安裝中心刀、正滾刀、邊滾刀等各類型刀具，刀具根據(jù)地質(zhì)條件進行了合理的選型和配置。盤型滾刀刀具更換在刀盤里進行，保證了換刀人員的安全。刀盤表面焊接了具有優(yōu)良耐磨性能的Hardox鋼板，保證刀盤在硬巖掘進時抗耐磨方面的可靠性。前盾前盾穩(wěn)定器驅(qū)動電機主推進油缸輔助推進油缸超前鉆機管片安裝機多功能鉆機刀盤主機皮帶機伸縮護盾盾尾管片安裝梁dvc撐靴支撐盾主軸承圖5.2-6TBM主機機構(gòu)圖刀盤上設(shè)計有用于噴水降塵的噴嘴，高壓水噴出形成水霧對刀具降溫和降塵。刀盤設(shè)有人孔，人員可以通過人孔進入掌子面，排除障礙物。刀盤偏心15毫米布置，增大了隧洞拱頂?shù)拈_挖直徑和上部開挖尺寸，為TBM快速通過圍巖變形區(qū)預(yù)留了變形量。刀盤設(shè)計液壓式刀具磨損自動檢測系統(tǒng)，使刀具磨損量能被監(jiān)控，以保證刀盤不因刀具超量磨損、損壞而遭到嚴重磨損或損壞。刀盤上的溜渣槽采用耐磨設(shè)計，將渣料導流到主機皮帶機上，在刀盤肋板及出溜渣槽上，留有用于漏水的孔使渣水分離，利于皮帶機運輸。刀盤結(jié)構(gòu)見圖5.2-7所示。圖5.2-7刀盤結(jié)構(gòu)示意圖2.2.1.1.2刀盤驅(qū)動系統(tǒng)刀盤驅(qū)動方式為變頻驅(qū)動，共配置7臺315千瓦的變頻電機，最大轉(zhuǎn)速為9轉(zhuǎn)/分鐘，最高轉(zhuǎn)速扭矩為2220千牛米（9轉(zhuǎn)/分鐘），脫困扭矩為5700千牛米。刀盤可以雙向旋轉(zhuǎn)，順時針旋轉(zhuǎn)為掘進出渣方向，在換刀和脫困時反向旋轉(zhuǎn)。刀盤轉(zhuǎn)速可以根據(jù)不同的地質(zhì)條件和掘進狀態(tài)而相應(yīng)改變。在檢查刀盤或更換刀具的時候，刀盤驅(qū)動的操作模式需轉(zhuǎn)換為由刀盤后的控制板手動點動操作，此時TBM主機的其他任何操作都會被禁止。每個主電機都安裝扭矩限制器，保證了設(shè)備及零部件工作在安全區(qū)域內(nèi)；2.2.1.1.3主軸承主軸承采用大直徑、高承載力、長壽命的三軸式設(shè)計。雙軸承支座驅(qū)動小齒輪與齒圈嚙合，支承穩(wěn)固的驅(qū)動齒輪可最大限度地減小齒輪的磨損，主軸承與大齒圈設(shè)計壽命均超過15000小時。驅(qū)動小齒輪和減速器、變頻電機連于一體，結(jié)構(gòu)緊湊。驅(qū)動結(jié)構(gòu)見圖5.2-8所示。圖5.2-8驅(qū)動結(jié)構(gòu)示意圖主軸承密封包括外密封和內(nèi)密封兩套密封系統(tǒng)。內(nèi)外密封系統(tǒng)均由帶有迷宮環(huán)的三道唇形密封組成，前兩道密封防止雜物進入主軸承和齒輪腔內(nèi)（第一道密封為油脂潤滑密封，第二道密封用來控制泄漏），第三道唇形密封可以防止主軸承潤滑油的流失。這種高可靠度主驅(qū)動唇形密封設(shè)計，以及可移動的密封耐磨環(huán)，確保了主軸承齒輪油潤滑系統(tǒng)的正常工作，主軸承外密封詳細結(jié)構(gòu)見圖5.2-9。圖5.2-9主軸承外密封示意圖主軸承和驅(qū)動裝置采用強制式循環(huán)系統(tǒng)進行潤滑，潤滑系統(tǒng)與主驅(qū)動連鎖，并先于主驅(qū)動啟動，當潤滑系統(tǒng)出現(xiàn)故障不能啟動或停止運行時，刀盤將無法轉(zhuǎn)動。主軸承潤滑油與齒輪箱潤滑油的循環(huán)管路相互隔離，以防止齒輪磨損的顆粒進入主軸承。所有潤滑油液均流入驅(qū)動部件的油槽底部，過濾后回到循環(huán)系統(tǒng)中。循環(huán)系統(tǒng)中設(shè)置有傳感器以監(jiān)測潤滑油的壓力、流量和溫度。2.2.1.1.4前盾前盾支撐刀盤和刀盤驅(qū)動裝置，通過主推進油缸與支撐盾相連，主要部件有：用于安裝主驅(qū)動的法蘭盤、出渣區(qū)域的防塵裝置及鏈條、穩(wěn)定器支撐裝置、推進油缸接頭、除塵風管的接頭裝置等。在前護盾頂部1/4的地方有兩個液壓操縱的穩(wěn)定器，在硬巖中掘進換步時提供拖拉所需的撐緊力。前盾底部120度范圍內(nèi)長距離掘進所需的耐磨設(shè)計。前盾結(jié)構(gòu)示意圖見5.2-10。2.2.1.1.5伸縮護盾伸縮護盾連接前盾和支撐盾，外伸縮盾與前盾相連接，內(nèi)伸縮盾與支撐盾相連接。伸縮內(nèi)盾與伸縮外盾之間留的間隙方便它們的相對運動，其功能是使TBM的掘進與管片的安裝能同時進行。伸縮護盾區(qū)域布置兩個反扭矩油缸，將掘進時產(chǎn)生的扭矩從前盾傳遞給支撐盾，同時當前盾與支撐盾之間發(fā)生滾動時，反扭矩油缸可以給予調(diào)整。圖5.2-10前盾結(jié)構(gòu)示意圖伸縮區(qū)域內(nèi)、外盾之間的間隙可以檢查和清潔，TBM設(shè)計時，為檢查圍巖狀況和清潔提供了4個開口。2.2.1.1.6支撐盾支撐盾內(nèi)設(shè)有輔助推進油缸和TBM支撐裝置。撐靴布置的形狀使得支撐力作用到兩側(cè)圍巖上，提供掘進反推力，在換刀時也可將前盾向后收回。撐靴面積大，對圍巖的接地比壓只有3bar。沿支撐盾圓周布置了貫穿盾殼的DN100圓孔，使TBM能實現(xiàn)360度的超前地質(zhì)預(yù)報和地層加固等地層處理工作。支撐盾底部設(shè)有耐磨柵條，滿足耐磨要求。2.2.1.1.7主推進系統(tǒng)主推進油缸連接前盾和支撐盾，采用鉸接式，既傳遞推力又傳遞拉力。油缸分成上下左右四組，通過有選擇地對各組油缸進行加壓來使TBM實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。每組作用油缸的行程及壓力能同步在TBM主控室的顯示器上顯示。主推進系統(tǒng)共配置10根推進油缸，最大總推力為33965千牛，能保證TBM在雙護盾模式掘進時給刀盤提供足夠的推力。2.2.1.1.8輔助推進系統(tǒng)輔助推進油缸分成上下左右四組作用在四個壓力區(qū)，以利于TBM在軟弱圍巖中掘進不能用支撐時TBM進行轉(zhuǎn)向。輔助推進油缸共用的一套液壓動力裝置，每一組液壓缸均能由TBM主司機獨立操作，在采用雙護盾模式掘進時，四組推進油缸可以同步操作。每一組油缸裝有行程傳感器，使TBM主司機能監(jiān)控其行程。輔助推進系統(tǒng)共配置12根推進油缸，最大總推力為32813千牛，能克服全部護盾的摩擦阻力，保證TBM在單護盾模式掘進時給刀盤提供足夠的掘進推力。2.2.1.1.9盾尾盾尾與支撐盾剛性相連，全圓桶形設(shè)計。雙護盾TBM模式掘進時，為防止管片背后回填材料在TBM向前移動時流到TBM前方，在盾尾尾部外側(cè)安裝彈簧鋼片；為防止回填材料從盾尾間隙處流入隧洞，在盾殼尾部內(nèi)側(cè)安裝1排彈簧板密封。2.2.1.1.10管片安裝機管片安裝機為單體回轉(zhuǎn)式，其移動可以精確地進行控制，以保證管片安裝位置的準確性。管片安裝機控制分有線控制和無線控制兩種，施工中主要采用無線遙控器安裝管片，有線控制器作為其出現(xiàn)故障時的備件使用。安裝機在兩個方向都可旋轉(zhuǎn)220度，其支撐和驅(qū)動裝置由一個單座球軸承、內(nèi)齒圈、兩個小齒圈、行星齒輪減速箱與液壓馬達組成。驅(qū)動為無級變速，能產(chǎn)生足夠的扭矩以安裝沉重的管片。管片通過一個機械式鎖定系統(tǒng)連接到安裝機機頭，安裝機機頭共有6個自由度，管片安裝機機頭用兩個液壓缸使它沿徑向伸出，兩液壓缸能分別伸出。安裝機機頭上裝有球面軸承，能向三個平面轉(zhuǎn)動，保證管片正確定位。管片安裝機具有緊急狀況的自鎖能力，確保施工中的安全。2.2.1.1.11管片吊機管片吊機包括管片運輸小車和吊機組成，管片吊機懸掛于2號皮帶機下部軌道梁上，通過齒輪齒條系統(tǒng)前后移動，管片吊機將管片運輸平板車上的管片起吊后運輸至管片拼裝工位，有管片安裝機抓取后進行拼裝。管片運輸平板車由列車編組每次運輸一整環(huán)管片至吊裝位置。2.2.1.1.12出渣皮帶機本TBM包含主機皮帶機、后配套皮帶機和布料皮帶機共3條皮帶機，皮帶寬度均為800毫米；主機皮帶機能夠在滑槽的作用下前后伸縮，主機皮帶機先將石渣運送到后配套皮帶機上，然后通過布料皮帶機將石渣分布于4節(jié)礦車內(nèi)，礦車由內(nèi)燃機車牽引至洞外，通過龍門吊吊運至地面棄渣場。2.2.1.2TBM主機輔助設(shè)備2.2.1.2.1超前鉆機超前鉆探和超前地質(zhì)加固是TBM必備的輔助施工手段，TBM配置超前鉆機用于地質(zhì)超前探測和不良地質(zhì)的處理。當鉆探孔時，鉆機固定安裝在管片拼裝機后面的支座上；當鉆灌漿孔時，鉆機能安裝在管片拼裝機上，沿著護盾圓周的14個貫穿盾殼的預(yù)留孔實現(xiàn)360度鉆孔作業(yè)。超前鉆機由獨立的液壓裝置操作，額定功率為18千瓦，鉆孔直徑為64-76毫米，鉆孔深度可達80米。超前鉆機工作示意圖見圖5.2-11。超前鉆機超前鉆機多功能鉆機圖5.2-11超前鉆機工作示意圖2.2.1.2.2液壓系統(tǒng)除刀盤驅(qū)動以外，所有主機的輔助功能部件均為液壓操作。所有功能部件運行所需的液壓動力裝置都置于后配套的平臺車上。動力裝置包括泵、馬達、濾清器、冷卻器和油箱并帶有所有檢測設(shè)備，動力裝置與相應(yīng)機械設(shè)備之間通過鋼管或軟管連接，考慮到圍巖的高溫以及對隧洞中溫度的影響，冷卻器的尺寸設(shè)計留有較大的富余量。液壓系統(tǒng)設(shè)有便于測量壓力的快速接頭，所有軟管都要安裝得很結(jié)實以承受惡劣的地下工作條件。液壓泵站設(shè)機械式壓力表，同時設(shè)置壓力傳感器、溫度傳感器將液壓油壓力和溫度等信號傳遞給PLC，并在主控室顯示。主油箱設(shè)循環(huán)過濾回路，濾清器的過濾精度為5納米。為便于添加液壓油，配置1臺氣動加油泵。2.2.1.2.3注脂及潤滑系統(tǒng)注脂及潤滑系統(tǒng)包括主軸承密封系統(tǒng)、主軸承潤滑系統(tǒng)和其它部分。潤滑及密封系統(tǒng)以壓縮空氣為動力源，靠油脂泵油缸將油脂輸送到各個部位。主軸承密封可以通過控制系統(tǒng)設(shè)定油脂的注入量（次／分），并可以從外面檢查密封系統(tǒng)是否正常。當油脂泵站的油脂用完后油脂控制系統(tǒng)可以向操作室發(fā)出指示信號，并鎖定操作系統(tǒng)，直到重新?lián)Q上油脂，這樣可以充分保證油脂系統(tǒng)的正常工作。主軸承潤滑采用強制潤滑，潤滑油通過循環(huán)過濾后，對主軸承和齒輪進行強制潤滑，PLC系統(tǒng)對潤滑情況進行監(jiān)控。其它部分主要包括各系統(tǒng)油缸、管片安裝機、管片輸送器等部分的注脂及潤滑，主要采用集中的自動或半自動潤滑方式。為減輕工作強度，配置1臺便攜式氣動油脂泵，對需要手動潤滑的地方進行潤滑。2.2.1.2.4電氣系統(tǒng)TBM配置2臺變壓器，容量為1600×2+1500＝4700千伏安。高壓電纜經(jīng)隧洞接入TBM，供電電壓為10千伏，動力電壓為690伏，控制和照明電壓為230伏。同時TBM備有緊急照明應(yīng)急燈，該燈備用電池可使用1小時。TBM電氣控制系統(tǒng)的核心部分為PLC系統(tǒng)，對TBM主要功能進行控制。它安裝在帶有遠程接口的操作臺上，并接入位于操作臺的工業(yè)計算機。所有軟件都可以防止未授權(quán)的登陸，所有系統(tǒng)都有失效保護功能，包括在錯誤情況下的錯誤操作引起的電路互鎖保護和斷路保護以防設(shè)備啟動。所有的主要設(shè)備如果需要均設(shè)置預(yù)先報警系統(tǒng)及遠程的懸垂或拉線、按鈕以提供人身安全保障。緊急的安全電路用硬線獨立接到PLC上，PLC系統(tǒng)上安裝的USV功能能夠保護其數(shù)據(jù)。電氣系統(tǒng)具有無功功率補償功能，補償后的功率因素能達到0.9以上。TBM變壓器具有調(diào)壓功能，調(diào)壓范圍+10％～-15％，滿足供電穩(wěn)定的需要。2.2.1.2.5氣體監(jiān)測系統(tǒng)TBM上安裝有氣體監(jiān)測系統(tǒng)，共設(shè)置5個探測點，分別布置在主機皮帶機進渣口、伸縮盾頂部、除塵系統(tǒng)出口處、主機皮帶機卸渣口以及后配套皮帶機的卸渣口。后配套臺車上安裝1個箱式氣體報警裝置，氣體報警裝置由一個外部配電柜提供電源，負責收集所有傳感器檢測的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳至PLC控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。檢測系統(tǒng)測得的數(shù)值會實時地在屏幕上顯示，達到一級濃度時，警報將通過無電勢接觸點在喇叭及閃爍燈上發(fā)布信號。同時將警報傳遞給TBM操作人員。達到二級濃度時，TBM將停機，只有防爆部件（應(yīng)急發(fā)電機、二次通風機、應(yīng)急照明、通訊系統(tǒng)和排水系統(tǒng)）仍處于工作狀態(tài)。2.2.1.2.6電視監(jiān)視系統(tǒng)電視監(jiān)視系統(tǒng)由攝像機和顯示器組成。攝像機設(shè)計為防塵、防水和防震動，顯示器為彩色電視顯示器，具有多視窗顯示功能，安設(shè)在主控室內(nèi)，監(jiān)控系統(tǒng)可通過光纜通訊系統(tǒng)接引至洞外監(jiān)控設(shè)備上。為滿足監(jiān)控整個TBM施工區(qū)域的需要，在TBM的下列位置安設(shè)了監(jiān)視裝置：TBM主機內(nèi)主機皮帶機尾部卸渣處后配套皮帶機尾部卸渣處后配套臺車尾部的軌道系統(tǒng)2.2.1.2.7數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可采集、處理、儲存、顯示、評估與TBM有關(guān)的數(shù)據(jù)。所有測量數(shù)據(jù)都通過被時鐘脈沖控制的測量傳感器連續(xù)的采集和顯示。所有必須記錄的測量值都以圖形的形式顯示在PDV的監(jiān)測器上。屏幕上的內(nèi)容均按功能分頁顯示，主要包括內(nèi)容：掘進的相關(guān)參數(shù)：主推進油缸與輔助推進油缸推進力、刀盤扭矩、超挖裝置超挖量等參數(shù)顯示與記錄各關(guān)鍵部位、系統(tǒng)的溫度顯示與記錄，如：液壓系統(tǒng)、主軸承潤滑系統(tǒng)等錯誤信息顯示與記錄操作員可在這些屏幕頁之間切換并從中獲取需要的數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)收集到的信息，可以實現(xiàn)對TBM狀態(tài)的實時信息化管理。通過互聯(lián)網(wǎng)、電話拔號網(wǎng)以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的計算機可以將當前的TBM掘進狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送至建設(shè)單位、監(jiān)理、設(shè)計及施工等相關(guān)部門，為整個工程的信息化管理提供重要信息來源。2.2.1.2.8導向系統(tǒng)TBM配置了一套VMT導向系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)BM在掘進中的各種姿態(tài)、以及TBM掘進的方向和位置關(guān)系進行精確的測量和顯示。操作人員可以根據(jù)導向系統(tǒng)提供的信息，快速、實時地對TBM的掘進方向及姿態(tài)進行調(diào)整，減小掘進偏差。VMT導向系統(tǒng)和隧道掘進軟件連續(xù)不斷地提供TBM的三維坐標和定向的、連續(xù)的動態(tài)信息。導向系統(tǒng)附帶的通信裝置能夠接收數(shù)據(jù)，由隧道掘進軟件計算TBM的方位和坐標，并以圖表和數(shù)字表格的形式準確的顯示TBM的位置。2.2.1.2.9TBM主控室主控室位于第2節(jié)后配套臺車上。主司機在主控室內(nèi)可以進行大部分TBM設(shè)備的啟動、停止操作，通過主控室內(nèi)各個顯示屏，主司機能隨時掌握TBM的狀態(tài)，并能根據(jù)需要做出調(diào)整。主控室具有良好的隔音效果，并安裝空調(diào)以保護PLC控制系統(tǒng)和保證主司機有良好的工作環(huán)境。2.2.1.2.10安全和控制系統(tǒng)TBM安全控制系統(tǒng)包括人員安全保護和TBM設(shè)備安全保護。人員安全保護包括以下幾項：緊急停機開關(guān)安裝在司機控制臺和靠近刀盤的前盾處，緊急情況下可用來切斷TBM的電力供應(yīng)。在主電氣線路開關(guān)上安裝有接地保護裝置。在照明及輸出線路開關(guān)上安裝有接地保護裝置。瓦斯監(jiān)測及報警裝置。所有移動的設(shè)備涂有醒目的標記。設(shè)備啟動時能看到或聽到自動警報。TBM設(shè)備安全保護體現(xiàn)在TBM聯(lián)鎖功能的設(shè)置和TBM相關(guān)參數(shù)的顯示兩個方面：數(shù)據(jù)同步顯示能保證主司機隨時掌握TBM狀態(tài)并做出適當?shù)恼{(diào)整；TBM聯(lián)鎖功能保證了設(shè)備不具備安全使用條件時不因誤操作而動作，從而避免導致設(shè)備嚴重損壞的可能性。2.2.1.3TBM后配套2.2.1.3.1連接橋連接橋位于TBM主機后面。連接橋下留有足夠的空間用于管片吊機運輸管片和儲存、鋪設(shè)鐵軌，連接橋上安有皮帶輸送機、新鮮空氣的通風管道、管片吊機、安裝工作平臺運行的軌道。連接橋的長度滿足延伸軌道的要求。2.2.1.3.2后配套臺車后配套臺車共10節(jié)，每節(jié)的長度在10米左右。臺車采用開式門形結(jié)構(gòu)，在鋪設(shè)的專用軌道上行走，軌距2200毫米。在中間布置軌距為900毫米的運輸軌道，軌道兩旁以及臺車上方平臺兩側(cè)合理布置皮帶輸送機、通風管、集中油脂潤滑系統(tǒng)、豆礫石回填系統(tǒng)、水泥漿攪拌注入系統(tǒng)、電氣控制柜、液壓動力裝置、變壓器、空壓機、人員休息室與衛(wèi)生間、水系統(tǒng)以及電纜卷筒、水管卷筒等TBM配套設(shè)備。2.2.1.3.3后配套皮帶機后配套皮帶機寬800毫米，驅(qū)動方式為液壓驅(qū)動。皮帶機沿后配套臺車上方布置，將從TBM主機皮帶機轉(zhuǎn)載的巖渣轉(zhuǎn)運至布料皮帶機上。2.2.1.3.4吊機及材料運輸系統(tǒng)根據(jù)施工需要，TBM配置下列起重和提升設(shè)備：運輸管片的管片吊機豆礫石罐用吊機通風存儲箱用吊機2.2.1.3.5除塵系統(tǒng)TBM除塵系統(tǒng)主要作用是清理來自刀盤的粉塵，然后將過濾的空氣送回到后配套后部，以保持后配套區(qū)和隧洞的空氣質(zhì)量良好，吸入風管位于前盾，將主機皮帶機進料口區(qū)域的空氣抽走形成負壓，使部分新鮮空氣流向TBM前端，同時防止含粉塵的空氣逸入隧洞內(nèi)。除塵系統(tǒng)配置有消聲和排塵裝置。2.2.1.3.6空氣壓縮系統(tǒng)豆礫石泵、除塵器的灰塵收集器、風動工具的風源及油脂潤滑系統(tǒng)的動力由空氣壓縮系統(tǒng)提供。壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)備配置包括：1個1立方米儲風罐；1臺110千瓦，20立方米/分鐘,8巴的水冷空壓機，1臺18.5千瓦，3立方米/分鐘,8巴的風冷空壓機。2.2.1.3.7豆礫石填充系統(tǒng)后配套臺車上布置豆礫石回填系統(tǒng)，通過壓縮空氣將豆礫石吹入預(yù)先在管片上預(yù)置的開口進行豆礫石充填。豆礫石泵具有遙控操作功能，可以遙控操作。TBM配置的豆礫石填充系統(tǒng)包括：2臺豆礫石泵（其中1臺備用）和1個容量為7.5立方米的豆礫石儲存罐。2.2.1.3.8水泥漿攪拌及注入系統(tǒng)水泥漿現(xiàn)場攪拌及注入系統(tǒng)設(shè)置在后配套臺車上，利用有列車編組運輸?shù)乃酀{罐車將水泥漿導入攪拌機中，砂漿泵將攪拌好的水泥漿液通過注入口注入管片背后的空隙中。2.2.1.3.9高壓電纜卷筒在TBM后配套設(shè)置電纜卷筒，電纜卷筒由氣動馬達驅(qū)動，置于后配套系統(tǒng)的尾部，可以存放400米長的高壓電纜。2.2.1.3.10應(yīng)急發(fā)電機TBM配置150千瓦應(yīng)急發(fā)電機，在電力供應(yīng)發(fā)生中斷時，柴油發(fā)電機組自動啟動。為避免瓦斯影響，應(yīng)急發(fā)電機按防爆設(shè)計。應(yīng)急發(fā)電機主要用于以下項目的供電：主機和后配套的照明操作站內(nèi)的儀表盤和配電盤后配套通風系統(tǒng)和除塵器PLC（可編程邏輯控制器）及其它控制回路各級供排水泵2.2.1.3.11供排水系統(tǒng)供水系統(tǒng)隧洞內(nèi)合理布置水泵從隧洞洞口向TBM水箱供水，最大供水量為60立方米/小時。TBM后配套臺車設(shè)置儲存能力為30米的水管卷筒，新鮮水經(jīng)過水管卷筒補充到一個帶有流量控制器的5立方米水箱，所有冷卻裝置的用水以及現(xiàn)場用水都從這個水箱提取。冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)按洞口水溫為25攝氏度的條件設(shè)計，新鮮水流經(jīng)各冷卻裝置后，變熱的冷卻水由設(shè)置在TBM后配套臺車上5立方米的熱水箱收集，除塵系統(tǒng)、刀盤噴水和以及鉆機、沖洗等用水都從熱水箱抽取。排水系統(tǒng)TBM主機區(qū)域設(shè)置1臺30千瓦自吸泵，將主機區(qū)域聚集的污水抽至TBM后配套配置的5立方米的污水箱內(nèi)，沉淀后的污水經(jīng)污水箱內(nèi)排污泵通過直徑120的管道排放至隧洞外的三級沉淀池，經(jīng)處理后排放于城市污水系統(tǒng)。緊急排水TBM伸縮盾區(qū)域與支撐盾區(qū)域各設(shè)置1臺潛水泵，在涌水量大的情況下將水抽至污水箱。后配套設(shè)置2臺（備用1臺）水泵。2.2.1.3.12消防系統(tǒng)在TBM共安裝了5個煙霧傳感器，分別布置在：后配套尾部、變壓器、主控室、支撐盾和伸縮護盾區(qū)域。如果出現(xiàn)火情，TBM將發(fā)出視聽警報，主控室的顯示屏將指示警報的部位。在TBM煙霧傳感器及臨近區(qū)域布置了手持式滅火器，總共有15臺。2.2.1.3.13二次通風系統(tǒng)TBM配置風管從1號臺車延伸直至整個后配套系統(tǒng)用來排除撐靴區(qū)域及液壓泵使用過的熱空氣。隧洞外的新鮮空氣經(jīng)過軸流風機輸送到TBM后配套區(qū)域，通過二次通風機和風管可以保證清潔空氣不斷供應(yīng)給整個掘進系統(tǒng)。二次通風系統(tǒng)主要由以下部件組成：1個風管存儲箱，能存儲200米長的風管1臺二次通風機（能力：900立方米/分鐘；功率：55千瓦）2根連接到連接橋的通風風管2個消音器1套用于操作存儲箱的起吊設(shè)備2.2.1.3.14通訊系統(tǒng)通過TBM配置的通訊系統(tǒng)使TBM主機室可以與TBM區(qū)域的若干固定位置進行通訊。TBM共配置5部電話，主要分布于：前盾、盾尾、連接橋、后配套皮帶機和主機室。為保持TBM與外界的聯(lián)系，TBM主控室預(yù)留一個外線借口供安裝外線電話使用。1.1.1.1.3.15修理平臺、衛(wèi)生間和人員休息室根據(jù)需要，TBM后配套合理布置修理平臺、人員休息室及衛(wèi)生間。2.2.1.4出渣系統(tǒng)2.2.1.4.1礦車編組布料皮帶機將石渣分布于4節(jié)礦車內(nèi)，每節(jié)礦車20立方米，礦車編組由45噸內(nèi)燃機車牽引，通過鋪設(shè)在管片上的軌道運輸至洞外龍門吊起吊區(qū)域。2.2.1.4.2垂直提升龍門吊在隧道外地面上設(shè)置2臺55噸龍門吊，利用龍門吊將裝滿石渣的礦車起吊至地面并傾倒到臨時棄渣場，再利用渣土車將渣土二次倒運至永久棄渣場。2.2.1.5TBM主要技術(shù)參數(shù)TBM技術(shù)參數(shù)見表5.2-1。表5.2-1XX地鐵改良型雙護盾TBM技術(shù)參數(shù)表名稱各部件名稱TBM參數(shù)整機主機長12.5m整機長度135m開挖直徑6300mm最小轉(zhuǎn)彎半徑300m刀盤刀盤型式/材質(zhì)19”背裝式滾刀，刀盤材料Q345C分塊形式整體式正滾刀數(shù)量24把中心滾刀數(shù)量8把邊滾刀數(shù)量10把換刀方式背裝式刀盤驅(qū)動刀盤偏心量15mm驅(qū)動型式無級變速變頻電機（7X315kW）驅(qū)動轉(zhuǎn)速0～9rpm額定扭矩額定扭矩：2940kNm@8rpm最高轉(zhuǎn)速：2220kNm@9rpm脫困扭矩5700kNm主軸承壽命>15000小時（密封）工作壓力3Bar主軸承密封形式/數(shù)量2x3唇型密封護盾前護盾外徑、材質(zhì)6240mm/Q345B伸縮盾外徑、材質(zhì)6240mm/Q345B支撐盾外徑、材質(zhì)6150mm/Q345B尾盾外徑、材質(zhì)6150mm/Q345B穩(wěn)定器穩(wěn)定器數(shù)量2個油缸行程110mm單個油缸的最大撐緊力2500kN防扭油缸油缸數(shù)量2個油缸型號Ф240/Ф180主推進系統(tǒng)最大總推力24150N@320bar油缸數(shù)量10根(Ф320/Ф240)推進行程1650mm最大推進速度120mm/min最大回縮速度500mm/min撐靴油缸撐靴油缸數(shù)量2只(Ф580/Ф420)油缸行程500mm最大撐緊力38000kN最大接地比壓3MPa輔助推進系統(tǒng)油缸數(shù)量12組雙缸（Ф260/Ф220)油缸行程2550最大推力32813N@340bar高壓脫困推力43429kN@450bar最大推進速度500mm/min主機皮帶機輸送系統(tǒng)皮帶類型阻燃皮帶機運行速度0～2.5m/s（液壓馬達）皮帶輸送能力600m3/h皮帶寬度800mm后配套皮帶機輸送系統(tǒng)皮帶類型阻燃皮帶機運行速度0～2.5m/s（液壓馬達）皮帶輸送能力600m3/h皮帶寬度800mm穿梭皮帶機皮帶類型阻燃皮帶機運行速度0～2.5m/s（電機驅(qū)動）皮帶輸送能力600m3/h皮帶寬度800mm提升皮帶機皮帶類型不阻燃皮帶機運行速度0～3m/s（電機驅(qū)動）皮帶輸送能力1000m3/h皮帶寬度1600mm回填灌漿系統(tǒng)灌漿泵規(guī)格型號雙活塞泵灌漿泵數(shù)量1能力8m3/h儲漿罐容量2.5m3豆礫石注入系統(tǒng)豆礫石泵數(shù)量2額定壓力0.5MPa能力2×15m3/h管片拼裝機額定抓舉能力100kN抓取方式機械式驅(qū)動方式液壓馬達自由度6移動行程2000mm旋轉(zhuǎn)角度+/-220°控制方式有線無線兩種控制模式旋轉(zhuǎn)速度0～2rpm管片吊機抓取方式機械式起吊能力100kN工作范圍從服務(wù)列車管片車到管片喂片機控制方式有線/無線控制型式液壓自動喂送管片小車長度10m最大支撐力100kN超前地質(zhì)鉆機鉆孔深度40m鉆孔直徑76mm角度0°或8°后配套輔助裝置衛(wèi)生間1間混凝土罐吊機1套風管存儲裝置1套導向系統(tǒng)型式棱鏡式精度2秒有效距離200m監(jiān)視系統(tǒng)攝像頭數(shù)量4臺顯示屏數(shù)量1個（單畫面和多畫面切換功能）水系統(tǒng)水管卷筒規(guī)格進水管卷筒DN100水管卷存儲長度34m空氣壓縮機空壓機數(shù)量2臺排量20m3/min額定壓力8bar儲氣罐數(shù)量2儲氣罐容量1m3排水系統(tǒng)能力21.6m3/h除塵系統(tǒng)能力10m3/s過濾精度0.5μm除塵風管600mm二次通風系統(tǒng)二次通風機流量720m3/min風管直徑600mm消防系統(tǒng)消防設(shè)備滅火器供電系統(tǒng)功率補償0.95變壓器防護等級IP55初次電壓10kV/50Hz二次電壓400V/690V變壓器容量1600*2kVA+1500kVA電纜托盤容量270m控制與通訊可編程控制器PLCAB-Logix5571顯示器2個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1套語音通訊6部電話遠程通訊方式光纖傳輸應(yīng)急發(fā)電機規(guī)格型號柴油發(fā)電機功率150kVA有毒有害氣體監(jiān)測報警系統(tǒng)監(jiān)測氣體種類CH4、CO2、CO、O2、H2S、HCN探測器數(shù)量共8個功率刀盤驅(qū)動系統(tǒng)7X315=2205kW液壓泵站386kW潤滑泵站39.5kW注漿系統(tǒng)8.6kW冷卻水系統(tǒng)61kW通風除塵系統(tǒng)114kW排水系統(tǒng)48.5kW空壓機110kW豆礫石吊機14kW其他備用200kW裝機功率3186kW2.2.1.6TBM主要技術(shù)參數(shù)復(fù)合計算由于隧洞通過的地質(zhì)情況復(fù)雜，為便于計算，假設(shè)地層為連續(xù)均勻的，根據(jù)TBM經(jīng)驗計算公式對TBM推力、刀盤轉(zhuǎn)速、刀盤扭矩、刀盤功率和主軸承使用壽命進行復(fù)核計算。2.2.1.1推進系統(tǒng)推力2.2.1.1.1主推進系統(tǒng)推力F1在硬巖地段，TBM采用雙護盾模式掘進，TBM的推力計算如下：F1＝FN×NF1＝315×42＝13230千牛。其中：N－TBM配置滾刀數(shù)量：N=42把（雙刃中心刀4把共8個刃、單刃滾刀34把）FN－滾刀額定承載能力，19英寸盤形滾刀額定承載能力350千?？紤]軟巖對護盾包裹等因素的影響，預(yù)留50％的能力儲備，則主推進系統(tǒng)所需總推力為：13230×1.5＝19845千牛。TBM設(shè)計主推進系統(tǒng)最大總推力為24150千牛，滿足施工需要。2.2.1.1.2輔助推進系統(tǒng)推力F2在圍巖較破碎地段，TBM采用單護盾模式模式掘進，TBM的推力包括以下幾項：刀盤推力Ft與雙護盾模式相同，為13230千牛。地層摩擦阻力Ff根據(jù)廠家提出的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，地層摩擦阻力按下式計算：F2＝Wμ＝4500×0.3＝1350千牛其中：W－TBM主機重量μ－摩擦系數(shù)，0.1～0.3，取0.3拖拉后配套的力FlTBM采用單護盾模式或盾構(gòu)模式掘進時，后配套隨TBM主機一起前移，根據(jù)經(jīng)驗，后配套所需牽引力一般為1200千牛。輔助系統(tǒng)所需推力F2＝Ft＋Ff＋Fl＝13230＋1350＋1200＝15780千牛?？紤]工程高地應(yīng)力可能引起的軟巖塑性變形對施工的影響，預(yù)留50％的能力儲備，則輔助推進系統(tǒng)所需總推力為：15780×1.5＝23670千牛。TBM設(shè)計輔助推進系統(tǒng)最大總推力為37165千牛，滿足施工需要。2.2.1.2刀盤轉(zhuǎn)速N根據(jù)經(jīng)驗公式，刀盤轉(zhuǎn)速按下式計算N＝V/πD＝120/（π×31）＝05轉(zhuǎn)/分鐘其中：V－選用滾刀額定線速度，取120米/分鐘D－TBM開挖直徑，取31米TBM刀盤設(shè)計的最大轉(zhuǎn)速為9轉(zhuǎn)/分鐘，能滿足施工需要。2.2.1.3刀盤扭矩M根據(jù)經(jīng)驗公式，刀盤扭矩按下式計算M＝αD2＝60×32＝2381千牛米其中：α—扭矩系數(shù)45～60，取60D－TBM開挖直徑，取3米當?shù)侗P轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速8轉(zhuǎn)/分鐘時，TBM刀盤的設(shè)計扭矩為2940千牛米，能滿足施工需要。2.2.1.4刀盤驅(qū)動功率W3W3＝M×N/9.55/η＝1588千瓦其中：η—傳動效率，變頻電機驅(qū)動取0.95TBM刀盤驅(qū)動共配置315千瓦變頻電機7臺，驅(qū)動功率為2205千瓦，滿足施工需要。2.2.1.4主軸承使用壽命根據(jù)全球最知名的TBM主軸承生產(chǎn)廠商德國羅特愛德的計算與承諾，TBM主軸承設(shè)計壽命大于15000小時，滿足施工要求。2.2.1.5TBM支撐力雙護盾模式掘進時，TBM主推進系統(tǒng)推力為19845千牛，考慮摩擦系數(shù)0.3，需提供的支撐力為：19845÷0.3＝37500千牛TBM配置的支撐系統(tǒng)的最大支撐力為38000千牛，能滿足施工需要。2.2.1.6皮帶機出渣能力根據(jù)TBM理論上的最大設(shè)計能力，150毫米/分鐘的推進速度，TBM理論上的最快掘進速度為1環(huán)/10分鐘，每掘進循環(huán)進尺1.5米,渣土的松散系數(shù)取1.7，出渣量為79.76立方米/10分鐘，皮帶機每小時出渣量為6×79.76＝478.6立方米。TBM主機皮帶機與后配套皮帶機的出渣能力均按600立方米/小時設(shè)計，滿足施工需要。礦車編組為4節(jié)礦車，每節(jié)20立方米，總計80立方米，滿足施工需要。3TBM掘進（含組裝、始發(fā)、掘進、到達）方法本標段TBM施工區(qū)間分四個區(qū)段，左右線隧洞全長23911.4米，采用6臺雙護盾TBM進行掘進施工。1區(qū)段為團島TBM始發(fā)井～XX路站～西鎮(zhèn)站～XX站軌排井區(qū)間，TBM掘進全長4536米，采用1臺TBM施工，3號TBM自海底隧道團島端3號風井始發(fā)，依次通過XX路站、西鎮(zhèn)站，至西青區(qū)間軌排井處吊出，然后返場至海底隧道團島端3號風井二次始發(fā)，完成區(qū)間施工后，最終于西青區(qū)間軌排井吊出。2區(qū)段為XX站～中山路站～XX路站～XX路站～臺東站～XX橋站區(qū)間，區(qū)段TBM掘進全長9934米，采用2臺TBM施工；4號、5號TBM先后從XX橋站始發(fā)，依次通過臺東站、XX路站、XX路站、中山路站，過XX路后將施工場地轉(zhuǎn)至XX路站，完成雙線區(qū)間掘進后于XX站站后暗挖硐室內(nèi)拆解，拖回至XX路站吊出。3區(qū)段為XX橋站～小村莊站～北嶺站～水清溝站區(qū)間，區(qū)段TBM掘進全長6009米，采用2臺TBM施工；6號、7號TBM先后從XX橋站始發(fā)，依次通過XX橋站、小村莊站、北嶺站，完成雙線區(qū)間掘進后于水清溝站內(nèi)拆解，拖回XX橋站吊出。4區(qū)段為安青區(qū)間TBM始發(fā)井～安順路站～勝利橋站區(qū)間，區(qū)段TBM掘進全長3430米，采用1臺TBM施工。8號TBM自安青區(qū)間始發(fā)井始發(fā)，空推通過安順路站，從勝利橋站大里程端吊出，返場至安青區(qū)間始發(fā)井二次始發(fā)，最終完成雙線施工于勝利橋站拆解并吊出。3.1TBM組裝、調(diào)試TBM均在始發(fā)車站或始發(fā)井進行組裝調(diào)試，在區(qū)段終結(jié)車站或拆解井進行拆解，中間不涉及TBM調(diào)頭和平移。3.1.1組裝前的準備3.1.1.1人員準備組裝時分兩個工班作業(yè)，每班10小時。組裝過程每個工班按主機區(qū)、后配套區(qū)進行劃分，以結(jié)構(gòu)件和設(shè)備的組裝為主線，工班內(nèi)的液壓組、電氣組同時進行相關(guān)部分的安裝。單臺TBM組裝人員需求表見表5.3-1。5.3-1組裝人員需求表班次人員組織總?cè)藬?shù)白班（10小時）項目負責人1名班組負責人1名機械工程師2名液壓工程師2名電氣工程師2名吊車司機2名吊裝指揮2名司索人員6名機械、液壓、電氣技工8名電焊工2名輔工10名安全員1名39人夜班（10小時）班組負責人1名機械工程師2名液壓工程師2名電氣工程師2名吊車司機2名吊裝指揮2名司索人員6名機械、液壓、電氣技工8名電焊工2名輔工10名安全員1名38人后勤保障物資人員3人3人3.1.1.2技術(shù)準備根據(jù)TBM組裝需要配置人員，并對人員進行分組，組裝前分別進行技術(shù)培訓和安全培訓。根據(jù)工期進度安排，合理制定組裝計劃。3.1.1.3場地布置為保證TBM后配套安裝及TBM快速始發(fā)，結(jié)合TBM長度及出渣需求，需在組裝前采用鉆爆法開挖始發(fā)洞段，滿足TBM首環(huán)出渣長度要求。由于各始發(fā)車站出渣井位置不同，始發(fā)洞長度也不同。其中，團島TBM始發(fā)井由于雙線隧道已滿足出渣需求，始發(fā)洞只需要開挖15米用于TBM撐靴撐緊洞壁及反力架安裝。XX橋站兩端需要開挖80米始發(fā)洞，為保證TBM前期TBM出渣，需在始發(fā)洞掌子面后135米處設(shè)置臨時出渣井（或能夠利用吊裝井）；安青區(qū)間TBM始發(fā)井需要開挖130米始發(fā)洞。TBM過站后再次始發(fā)，由于出渣還在原始發(fā)車站，因此僅需采用鉆爆法向施工區(qū)間開挖15米始發(fā)洞段。始發(fā)洞室直徑為直徑6300毫米，始發(fā)洞最后15米因需要撐靴撐緊洞壁，洞室直徑應(yīng)嚴格控制在直徑6200毫米。始發(fā)洞需要施作弧形導臺，導臺斷面圖見圖5.3-1。圖5.3-1導臺斷面圖組裝前根據(jù)現(xiàn)場情況對組裝場地進行回填、加固、平整、硬化處理，主機、后配套等主要設(shè)備進行分區(qū)分塊規(guī)劃。3.1.1.4組裝設(shè)備準備根據(jù)TBM的結(jié)構(gòu)和部件的重量，現(xiàn)場投入500噸、300噸汽車吊進行現(xiàn)場吊裝，以滿足現(xiàn)場所需求的TBM各部件吊裝能力。組裝工具和材料見表5.3-2。表5.3-2機具材料準備表名稱規(guī)格數(shù)量備注500T汽車吊LTM1500臺1300t汽車吊臺1液壓千斤頂套4拉拔器1000kg把1敲擊梅花扳手32、36、42、45、50、55、60、65、70、75套1敲擊扳手32、36、42、45、50、55、60、65、70、75套1內(nèi)六角扳手1.5-10套2內(nèi)六角扳手12、14、17、19套2開口扳手6-7、8-9、10-11、12-13、14-15、16-17、18-19、17-19、19-22、24-27、30-32、36-41套2梅花扳手6-7、8-9、10-11、12-13、14-15、16-17、18-19、17-19、19-22、24-27、30-32、套2活動扳手250、375把各2平口螺絲刀4.5、5.5、7.0、10把2梅花螺絲刀0、1、2、3把2棘輪扳手1/4、1/2、3/4、1把2套筒11、12、13、14、15、17、19、22、24、27、30個1重型套筒32-65套1內(nèi)六角套筒12、14、17、19個1變接頭1-1/2、1/2-1、1/2-3/4、3/4-1/2、3/4-1、1-3/4個各1尖嘴鉗把2修邊鉗把2尖嘴彎鉗把2卡簧鉗套1壓線鉗1．5-4、4-16、16-95、95-240套1斷線鉗把1數(shù)顯萬用表個1兆歐表500型個1兆歐表2500型個1回路校準器個1榔頭2kg/6kg把1卷尺25m把1卷尺5m把5沖擊鉆CP796臺1手電鉆BE720/2S臺1電動扳手臺1便攜式電焊機臺1塑料筒65L個1氣動加油泵臺1平口鉗把2剝線鉗把1皮帶鏈鉗把1管鉗3"、2"、1"套1鏈條管鉗500把1鋼絲繩8/10/16/20/25*6000mm根各2卸扣2、3、5、10、16T個各4撬棍根8角磨機把4黃油槍把4插線板套3活動人梯架2環(huán)形吊帶5T*8000mm條2扁平吊帶5T*5000mm條2手拉倒鏈1.5T、3T、5T、10T、20T個各2手搖倒鏈5T、10T個各2鋼板200mm×2.5m×200mm塊4枕木20×30×200若干吊裝工具一批風動扳手5000KN.M1套氧氣割槍等設(shè)備2套電焊機400A,500A各1套木箱1500×800×500個5標示牌塊根據(jù)實際情況需要堵頭與管徑相配個根據(jù)實際情況需要支架個6支墩1100×300個12枕木2500×220×160根鋼板50mmm210鋼軌m鋼枕m120工字鋼175am503.1.2組裝要求制定詳細、可行的主機、后配套組裝計劃。組裝前對各元件進行詳細的標識。提前做好技術(shù)培訓和安全培訓，使參加組裝人員了解TBM的結(jié)構(gòu)性能和組裝過程中安全注意事項。組裝時與TBM廠家人員緊密配合，根據(jù)需要配備專職翻譯人員。制定合理的組裝材料、機具、配件計劃。嚴格控制組裝質(zhì)量，做好組裝記錄。設(shè)置專職的質(zhì)量控制組和安全控制組，全程監(jiān)控TBM的組裝工作。3.1.3組裝流程根據(jù)TBM現(xiàn)場組裝條件，為保障TBM快速組裝及掘進，采用分體吊裝、整體組裝的方式組裝TBM，即后配套部分在井上分節(jié)組裝完成后先下井，后移并連接，主機部分后下井，在吊裝井位置組裝，組裝完成后，連接主機與后配套，向前步進至掌子面。TBM組裝流程見圖5.3-2。電纜下井鋪設(shè)待安裝電纜下井鋪設(shè)待安裝后配套下井組裝主機部分下井連接風、水、電、液壓系統(tǒng)系統(tǒng)整體調(diào)試步進圖5.3-2TBM組裝流程圖3.1.3.1后配套組裝為加快組裝進度，應(yīng)提前對TBM后配套臺車在井上進行各節(jié)組裝，當完成TBM各節(jié)臺車的組裝后，按照從后先前的順序先于TBM主機吊裝下井并向后拖拉至指定位置，將所有后配套臺車連接并安裝后配套皮帶機及管線，完成后配套臺車的組裝。臺車組裝步驟：首先吊裝10號臺車，每節(jié)臺車使用四根相同長度的鋼絲繩，利用300噸汽車吊將臺車在原地起吊，確認臺車平衡后，吊車緩慢下鉤，使臺車下方到井下組裝位置。臺車吊裝示意圖見圖5.3-3。臺車下方就位后，利用機車將臺車拖拉至后配套組裝位置。用同樣的方法吊裝9號—8號……1號臺車及2號橋架，1號橋架，并拖拉至指定位置。臺車吊裝示意圖見圖5.3-4。將所有后配套臺車連接并安裝后配套皮帶機及管線，完成后配套臺車的組裝。圖5.3-3臺車吊裝示意圖圖5.3-4后配套臺車吊裝示意圖3.1.3.2主機組裝主機井下組裝順序為：安裝前盾→安裝伸縮盾→安裝支撐盾→安裝撐靴及油缸→安裝驅(qū)動→安裝渣槽及皮帶機→安裝刀盤→安裝盾尾→安裝管片拼裝機。TBM主機組裝流程圖5.3-5。主機皮帶及管片安裝器下井主機皮帶及管片安裝器下井支撐盾下井后移前盾下井并做好臨時支撐安裝主機皮帶接渣斗后吊裝刀盤伸縮盾底部安裝底部主推進油缸安裝驅(qū)動電機安裝主推進油缸上部安裝伸縮盾上部安裝特別慢主機向前平移安裝底部尾盾及主機皮帶前段缸安裝輔助推進油缸安裝管片拼裝機及尾盾上部安裝主機皮帶尾段管線連接、調(diào)試、準備步進圖5.3-5TBM主機組裝流程圖主機組裝步驟：選用500噸汽車吊車和300噸的汽車吊使支撐盾翻身（至垂直位置，500噸汽車吊車把支撐盾緩慢放至組裝弧形臺上。：支撐盾吊裝示意圖見圖5.3-6。圖5.3-6支撐盾吊裝示意圖用與吊裝支撐盾相同的方案將前盾翻身并吊裝至指定位置。支撐盾、前盾停放位置應(yīng)嚴格按設(shè)計要求，確保位置和角度與設(shè)計相同，組裝過程中支撐盾位置不得移動。刀盤運輸至吊裝場地后，對刀盤進行翻身操作，采用與前盾相同的方法將刀盤吊放到指定安裝位置。待刀盤穩(wěn)定后，緩緩將刀盤插入前盾，連接刀盤連接螺栓并緊固后，放松汽車吊、拆除吊具，完成刀盤的安裝。刀盤吊裝及組裝示意圖如圖5.3-7。圖5.3-7刀盤吊裝及組裝示意圖刀盤對接完成后，吊裝外伸縮盾底塊、內(nèi)伸縮盾底塊，分體吊裝主推進缸、主機皮帶機前段到位并完成安裝、完成伸縮盾的安裝。吊裝尾盾底塊并安裝，汽車吊將管片安裝器吊裝到安裝位置，完成與支撐盾的對接及安裝。吊裝尾盾邊塊至組裝位置并安裝。當尾盾組裝完成后，完成TBM主機的吊裝工作。3.1.3.3連接TBM整機完成主機安裝后，連接TBM主機與連接橋、后配套，安裝管線并調(diào)試，進入TBM調(diào)試階段。3.1.3.4TBM調(diào)試3.1.3.4.1空載調(diào)試TBM整機組裝完成后，由建設(shè)單位、監(jiān)理和承包人三方代表按檢查測試標準進行檢查測試，三方人員均須到場參加和見證。調(diào)試工作需要對掘進機各個系統(tǒng)及整機進行調(diào)試，以確保整機在無負載的情況下正常運行。調(diào)試過程可先分系統(tǒng)進行，再對整機的運行進行測試，測試過程中應(yīng)詳細記錄各系統(tǒng)的運行參數(shù)，對發(fā)現(xiàn)的問題及時分析解決。掘進機可分為液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及機械結(jié)構(gòu)件等。電氣系統(tǒng)設(shè)備的調(diào)試內(nèi)容可分為：PLC控制軟件、人機界面和導向系統(tǒng)軟件的調(diào)試；各類傳感器的測試和校準；各類電磁閥、流量計的檢測、校準；控制系統(tǒng)內(nèi)部電氣聯(lián)鎖關(guān)系的測試；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的連接和測試；分項用電設(shè)備空載檢查、分項用電設(shè)備加載時的檢查；各設(shè)備急停按鈕的檢查等。液壓系統(tǒng)設(shè)備的調(diào)試內(nèi)容可分為：空載和加載時泵和液壓管路的調(diào)試、加載時執(zhí)行機構(gòu)的運行情；步進系統(tǒng)的調(diào)試等。單項系統(tǒng)調(diào)試主要分為：主機部分的檢測；刀盤的檢測；刀盤驅(qū)動部分的調(diào)試；推進系統(tǒng)的調(diào)試；管片拼裝機功能的調(diào)試及管片吊機的調(diào)試；皮帶輸送機的測試；注漿系統(tǒng)的測試；其他輔助配套設(shè)施的測試等。完成所有電器液壓系統(tǒng)及單項系統(tǒng)的調(diào)試后開始整機聯(lián)合調(diào)試。整機聯(lián)合調(diào)試主要是檢驗刀盤控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、出渣系統(tǒng)和其他系統(tǒng)的運行狀態(tài)及互鎖，TBM參數(shù)是否滿足設(shè)計需求，并安排專門技術(shù)人員負責詳細記錄各系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)參數(shù)，作為今后的掘進參考依據(jù)。發(fā)現(xiàn)問題及時記錄、分析解決。3.1.3.4.2負載調(diào)試空載調(diào)試完成后即可進行負載調(diào)試。負載調(diào)試的主要目的是檢查各種管線及密封的負載能力；對空載調(diào)試不能完成的工作進一步完善，以使TBM的各個工作系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)達到滿足正常生產(chǎn)要求的工作狀態(tài)，通常試掘進時間即為對設(shè)備負載調(diào)試時間。負載調(diào)試時將采取嚴格的技術(shù)和管理措施保證工程安全、工程質(zhì)量和線型精度。3.2TBM始發(fā)及試掘進3.2.1TBM步進TBM由組裝位置移動到始發(fā)洞內(nèi)撐靴能撐到洞壁位置或者TBM進站時撐靴無法支撐洞壁，均采用相同的步進方式。TBM在始發(fā)弧形導臺上向前滑行。步進過程：在尾盾拼裝步進管片，以輔助推進油缸頂推管片，推動整機向前滑動，主機部分在預(yù)埋的滑軌上向前滑動，后配套走行于鋪設(shè)的鋼軌上；每向前步進一個循環(huán)即1.5米，鋪設(shè)一塊管片，以6米（4個掘進循環(huán)）作為一個完整的步進工作循環(huán)，每個步進工作循環(huán)的第一塊管片利用反力牛腿錨固于洞底，其他管片與第一塊管片順次前后連接，所有管片可以循環(huán)使用；當整機向前步進4個循環(huán)后，拆除步進管片，在連接橋位置鋪設(shè)鋼枕及鋼軌，同時重新錨固下一個步進工作循環(huán)的反力牛腿，準備進入新的步進工作循環(huán)。步進示意圖見圖5.3-8。圖5.3-8步進示意圖3.2.1.1步進準備工作準備步進用管片，可以利用管片制作過程中表面質(zhì)量存在瑕疵的廢棄管片。檢查TBM滑軌，對損壞、變形的必須修復(fù)。檢查滑軌安裝位置，如不符合要求，必須進行調(diào)整。準備編組列車，滿足步進期間后配套鋼軌、電纜、風水管延伸等需要。清理鉆爆法施工段，確保洞內(nèi)沒有干涉TBM通過的設(shè)施及雜物。復(fù)核鉆爆法施工段隧洞的軸線誤差。3.2.1.2步進在始發(fā)導臺預(yù)埋軌道時，應(yīng)沒間隔6米預(yù)留一組反力牛腿安裝孔，孔長700毫米、寬100毫米，深100毫米并列布置與軌道2側(cè)。將管片安裝在TBM尾盾位置，用反力牛腿固定。在滑軌上涂抹黃油，以輔助推進油缸頂推管片，推動TBM主機在滑軌上向前滑動，后配套在鋪設(shè)好的鋼軌上向前行進；整機向前移動一個掘進行程的距離后，在第一塊管片的前方鋪設(shè)第二塊管片。第二塊管片鋪設(shè)完畢，再次以輔助推進油缸推動整機向前行進；以此類推，共鋪設(shè)4塊管片后，連接橋前支架后部將會有6米的空間，則在此部位鋪設(shè)鋼軌，同時拆除已經(jīng)鋪設(shè)好的管片，在盾尾重新固定錨固，重復(fù)以上步驟，進行新一個步進循環(huán)工作。依照上述方法，推動TBM向前行進，同時完成TBM尾部風水管、電纜的延伸。3.2.1.3步進注意事項步進過程中需注意以下幾個方面：步進過程中，需對主機及后配套加強巡視，確保TBM各部位與洞壁沒有干涉，特別是刀盤前方，必須派專人負責觀察；加強TBM姿態(tài)控制；控制滑行速度；步進過程中，相關(guān)部位的人員之間以對講機相互聯(lián)系，確保信息暢通；刀盤前方負責觀察的人員與TBM主司機密切聯(lián)系。3.2.2TBM始發(fā)TBM步進到位后，開始始發(fā)。本工程選用的TBM具有硬巖和軟巖兩種掘進功能，針對兩種功能有兩種始發(fā)方案，即硬巖始發(fā)和軟巖始發(fā)。硬巖始發(fā)利用撐靴支撐洞壁，推進油缸推進刀盤始發(fā)，軟巖始發(fā)利用安裝管片，輔助油缸推進始發(fā)。在實際施工中，需根據(jù)始發(fā)地段的地質(zhì)情況，決定采用哪種始發(fā)方案。根據(jù)海本標段各TBM始發(fā)段的圍巖級別，TBM采用硬巖始發(fā)方式。3.2.2.1始發(fā)準備始發(fā)洞采用鉆爆法提前施工，根據(jù)撐靴距離刀盤的距離，始發(fā)洞長度為10米。始發(fā)洞初期支護內(nèi)輪廓線要與主機外輪廓線保持100毫米的安全距離，洞壁兩側(cè)撐靴位置采用噴砼處理，保證撐靴與洞壁的接觸面積不小于90%。始發(fā)前，復(fù)核TBM始發(fā)基座，確保順直，嚴格控制標高、間距及中心線，調(diào)整好TBM的姿態(tài)，主機軸線應(yīng)該與即將開挖的隧洞軸線一致，以保證掘進方向準確。3.2.2.2始發(fā)過程始發(fā)時將撐靴撐緊洞壁，啟動皮帶機，轉(zhuǎn)動刀盤，伸出推進油缸，開始始發(fā)掘進。TBM向前掘進約4米后，進入首環(huán)管片固定架安裝位置，開始安裝首環(huán)管片固定架，由于固定首環(huán)管片，并提供管片密封條壓縮反力。首環(huán)管片固定架需要設(shè)計單位驗算，滿足始發(fā)要求后方可安裝。安裝管片固定架時要嚴格按設(shè)計施工，保證錨桿錨固牢固，焊接部位焊接飽滿，有必要時縱向采用型鋼臨時加固措施，并加強固定架位移監(jiān)測，滿足TBM空推要求。安裝完成后，安裝管片密封裝置（保證首環(huán)管片背后回填灌漿時不漏漿）。3.2.2.3注意事項TBM始發(fā)時要嚴格控制推力和扭矩，嚴密監(jiān)測地表及圍巖變化情況。嚴格控制掘進方向，防止旋轉(zhuǎn)、上飄。及時對管片進行回填注漿，防止管片變形、移位。3.2.3TBM試掘進3.2.3.1試掘進的目的TBM始發(fā)后進行試掘進，通過試掘進段擬達到以下目的：熟悉機器性能，掌握TBM在各種圍巖情況下的工作狀況和設(shè)備掘進參數(shù)。掘進機步進時掘進機處于空載狀態(tài)，電器、液壓系統(tǒng)及機械結(jié)構(gòu)件未承受掘進載荷。試掘進時對各項系統(tǒng)進行進一步調(diào)試，完善設(shè)備各項性能。進一步了解本工程的地質(zhì)條件，掌握在不同地質(zhì)條件下TBM的施工方法。收集、整理、分析始發(fā)段地質(zhì)條件下的設(shè)備掘進參數(shù)，為后期的快速掘進打下良好的基礎(chǔ)。熟悉支護作業(yè)及鋼軌鋪設(shè)的操作工序，提高作業(yè)效率和質(zhì)量。根據(jù)地面變形情況的監(jiān)測分析，掌握TBM施工時對周圍環(huán)境的影響。熟悉設(shè)備的物料運輸、管線延伸等系統(tǒng)，完善洞內(nèi)外各個環(huán)節(jié)之間的銜接，不斷提高設(shè)備的掘進效率。完善各部門之間的協(xié)調(diào)工作，尤其是掘進施工各工班的交接流程。3.2.3.2試掘進的主要措施試掘進過程中，設(shè)備、人員及整個施工隊伍都處于磨合期，在試掘進段達到良好的磨合，使施工過程達到規(guī)范化和制度化，保證掘進機安全、快速、高效地施工。根據(jù)掘進機的施工特點，主要從以下幾方面保證試掘進的順利完成。制定完善的安全生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范、掘進機操作技術(shù)規(guī)程和單項設(shè)備的使用技術(shù)規(guī)范。在試掘進開始前對掘進機上各工作崗位人員進行培訓，做到定人定崗、持證上崗。在掘進過程中做好設(shè)備參數(shù)、地質(zhì)條件等各項參數(shù)的紀錄，由技術(shù)部人員統(tǒng)一歸納整理。加強對地面及周圍建筑物的監(jiān)測，及時將監(jiān)測數(shù)據(jù)上報技術(shù)部。加強隧道軸線及隧道變形的監(jiān)控量測，發(fā)現(xiàn)問題及時上報項目部相關(guān)部門。做好交接班記錄，完善交接班制度，定期召開例會解決試掘進過程中出現(xiàn)的各類問題。3.2.3.3試掘進時人員組織TBM試掘進期間的人員組織形式與正式掘進時相同,每臺掘進機均采用三班制組織施工，施工工班分為兩個掘進班和一個整備班。掘進班工作10小時，整備班8小時，其中4小時與掘進班重合，其余工班隨上述三個工班交接。單臺TBM人員配備見表5.3-3。表5.3-3單臺TBM人員配備表工班名稱人員數(shù)量主要工作內(nèi)容備注掘進Ⅰ班25掘進工作掘進Ⅱ班25掘進工作整備班22TBM維修、保養(yǎng)保障班42運輸、生產(chǎn)保障3.3TBM掘進施工雙護盾TBM有雙護盾和單護盾兩種掘進模式，掘進施工過程中，需根據(jù)工程地質(zhì)圖紙、石渣、前序掘進參數(shù)、超前地質(zhì)探測結(jié)果等，對掌子面圍巖狀態(tài)作出準確判斷，據(jù)此選擇相應(yīng)的掘進模式及掘進參數(shù)。TBM掘進施工采取與試掘進相同的人員組織形式。3.3.1掘進準備接通隧洞內(nèi)的照明。接通洞外開閉所和TBM主機變壓器之間的電源。接通TBM上變壓器的主開關(guān)，使變壓器投入使用。然后待變壓器工作平穩(wěn)后，接通二次側(cè)的電源輸出開關(guān)，檢查TBM所需的各種電壓，同時接通TBM及后配套上的照明系統(tǒng)。同時檢查TBM上的漏電監(jiān)測系統(tǒng)，確定接地的絕緣值可以滿足各個設(shè)備的工作要求。檢查氣體監(jiān)測系統(tǒng)、火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測的數(shù)據(jù)、結(jié)果。確定TBM可以進行掘進作業(yè)。確認所有燈光、聲音指示元件工作正常。所有調(diào)速旋鈕均在零位。檢查液壓系統(tǒng)的液壓油油位、潤滑系統(tǒng)的潤滑油位，如有必要馬上添加油料。確認給水、通風正常。接通TBM的控制電源，啟動液壓動力站、通風機、TBM自身的給水(加壓)水泵。根據(jù)施工條件，確定是否啟動排水水泵。確定皮帶機風水電管線延伸等各種輔助施工進入掘進工況。檢查測量導向的儀器工作正常，并提供正確的位置參數(shù)和導向參數(shù)。根據(jù)測量導向系統(tǒng)提供的TBM的位置參數(shù)，調(diào)整TBM的姿態(tài)，確保方向偏差(水平、垂直、圓周)在允許誤差范圍內(nèi)，撐緊撐靴達到滿足掘進需要的壓力，或?qū)⑤o助推進油缸頂緊在已經(jīng)安裝好的管片上。3.3.2TBM掘進作業(yè)循環(huán)步驟順序啟動后配套皮帶機、主機皮帶機，并確定運轉(zhuǎn)正常。啟動掘進機各個部位的聲電報警系統(tǒng)，提示進入工作狀態(tài)。順序啟動變頻驅(qū)動電機。啟動主軸承的油潤滑系統(tǒng)、各個相對移動部位的潤滑系統(tǒng)。并確定各個潤滑系統(tǒng)正常工作。調(diào)整扭矩反作用油缸支撐扭矩支承梁，使刀盤的轉(zhuǎn)動扭矩可靠傳遞到支撐護盾。如巖石不能滿足支撐護盾的支撐，利用轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)動推進油缸使油缸旋轉(zhuǎn)一定角度來產(chǎn)生抵抗刀盤旋轉(zhuǎn)扭矩的圓周力。以上工作完成后啟動刀盤旋轉(zhuǎn)并調(diào)整刀盤轉(zhuǎn)速至預(yù)先選定的轉(zhuǎn)速。同時啟動除塵系統(tǒng)風機。慢速推進刀盤靠緊掌子面，確定刀盤已經(jīng)靠緊掌子面后選擇合適的推進速度進行掘進作業(yè)。在刀盤和巖石表面接觸之前啟動刀盤噴水系統(tǒng)對巖石噴水（在土層地段施工時，不進行噴水，避免破壞土層的穩(wěn)定）。時刻監(jiān)控TBM掘進時各種參數(shù)的變化、石渣狀態(tài)等。掘進時根據(jù)TBM的掘進參數(shù)和預(yù)計的前方圍巖的情況選擇適當?shù)木蜻M參數(shù)，包括刀盤轉(zhuǎn)速、推進力、驅(qū)動變頻電機頻率、推進速度、皮帶機轉(zhuǎn)速等。并根據(jù)圍巖的狀況變化及時的進行調(diào)整。如圍巖滿足雙護盾掘進模式的要求，采取雙護盾掘進方式，掘進和管片拼裝、背后回填注漿、鋼軌鋪設(shè)等同時進行；如圍巖狀況較差，不能滿足雙護盾掘進模式的條件，則采取單護盾掘進方式，掘進施工和管片安裝不能同時進行，安裝完管片后，利用輔助推進油缸完成一個循環(huán)推進作業(yè)后再進行管片安裝。掘進至行程結(jié)束后，停止推進并將刀盤后退約3～5厘米，順序停止刀盤噴水、刀盤旋轉(zhuǎn)、驅(qū)動電機、皮帶機。伸出前護盾液壓支撐機構(gòu)并撐緊，推進油缸拖動支撐盾前移、拖拉后配套到位，完成換步，重復(fù)掘進準備工作，準備開始下一掘進行程。當掘進機采用單護盾形式掘進時，支撐護盾和后配套的前移通過輔助推進油缸完成。3.3.3雙護盾模式掘進雙護盾模式掘進是指在硬巖條件下的隧洞開挖時，TBM依靠支撐盾上的支撐靴支撐在洞壁上，掘進的同時可完成在尾盾打錨桿、噴射混凝土等初期支護作業(yè)。3.3.3.1雙護盾模式掘進步驟雙護盾模式掘進作業(yè)循環(huán)主要分為兩個階段：第一階段，換步與調(diào)向。掘進行程完成之后，停止推進、停止刀盤旋轉(zhuǎn)，收回撐靴油缸，刀盤底部支撐于洞底，主推進油缸收回帶動支撐盾向前移動；當支撐盾到達預(yù)定位置時，調(diào)整各位置推進油缸以調(diào)整掘進方向，待TBM方向調(diào)整完成后，撐靴再次撐緊洞壁，換步完成。第二階段，推進油缸推動旋轉(zhuǎn)的刀盤向前掘進1.5米，掘進反力傳遞到撐緊于洞壁的撐靴，出渣列車停放于后配套區(qū)域，刀盤切削下來的石渣通過主機皮帶機、后配套皮帶機卸入渣車。與此同時，實施管片安裝作業(yè)。3.3.3.2雙護盾模式掘進過程判斷掌子面圍巖狀態(tài)。根據(jù)工程地質(zhì)圖紙，參考上一循環(huán)掘進參數(shù)、石渣狀態(tài)判定掌子面圍巖狀況，通常可據(jù)此斷定前方圍巖的整體性、巖性、發(fā)育程度、含水量等。如有必要，可采用超前地質(zhì)探測，進一步確定前方圍巖狀態(tài)。換步、調(diào)向。換步調(diào)向操作如前所述，TBM主司機應(yīng)該在換步過程中，根據(jù)測量導向系統(tǒng)所顯示的上一循環(huán)結(jié)束時TBM的方位，本掘進循環(huán)調(diào)向參考值調(diào)整TBM的姿態(tài)，確保掘進方向控制在允許的范圍之內(nèi)。選擇掘進參數(shù)。根據(jù)判定的掌子面的圍巖狀態(tài)，選擇推力、撐靴壓力、刀盤轉(zhuǎn)速等掘進參數(shù)。3.3.3.3單護盾模式掘進單護盾模式掘進是指在軟巖條件下的隧洞開挖時，撐靴全部收回（不再撐緊洞壁），主推進油缸也收回，前盾和支撐盾作為一個整體動作，掘進過程中輔助推進油缸頂緊已經(jīng)拼裝好的管片提供推進力，TBM掘進時無法拼裝管片，只能在掘進行程完成之后，停止掘進，待管片拼裝及換步調(diào)向等工序完成后，方可繼續(xù)掘進。3.3.3.3.1單護盾模式掘進步驟單護盾模式下的掘進作業(yè)循環(huán)可分為三個階段：第一階段，調(diào)向。上一循環(huán)管片拼裝完成之后，開始本循環(huán)作業(yè)，此時輔助推進油缸已經(jīng)收回，也就是換步已經(jīng)完成。通過調(diào)整輔助推進油缸，使主機以刀盤底部接觸洞底的部位作支點在水平和豎直方向旋轉(zhuǎn)，從而調(diào)整TBM掘進方向。第二階段，掘進。輔助推進油缸推動旋轉(zhuǎn)的刀盤向前掘進1.5米，掘進反力傳遞到拼裝好的管片，出渣列車停放于后配套區(qū)域，刀盤切削下來的渣圖通過主機皮帶機、后配套皮帶機卸入渣車。與此同時，實施回填、灌漿等作業(yè)。第三階段，拼裝管片與換步。3.3.3.3.2單護盾模式掘進過程單護盾模式適用于軟弱圍巖、斷層破碎帶等地質(zhì)洞段，因而應(yīng)嚴格按照工藝流程與施組要求施工，加強超前地質(zhì)探測預(yù)報，積極采取加固、固結(jié)灌漿等技術(shù)措施，最大程度的保證TBM快速、安全地通過。3.3.3.3.3掘進方向控制TBM上配備有激光導向裝置，激光發(fā)射器安裝在已經(jīng)完成的隧洞洞壁上，接收器安裝于TBM主機上。將經(jīng)測量得到的位置參數(shù)輸入到發(fā)射器自身的計算單元，以使發(fā)射器按照隧洞掘進的正確方向確定激光束的方向并發(fā)射到接收器，當它接收到激光束后，就可以根據(jù)激光在接收器上的入射角度、反射距離確定機器的位置參數(shù)數(shù)據(jù)。所有的位置數(shù)據(jù)都集中到安裝在TBM控制室內(nèi)的計算機，經(jīng)過計算機的計算顯示到控制室的顯示屏上。操作人員根據(jù)顯示的數(shù)據(jù)進行TBM的方向調(diào)整。TBM掘進時或掘進行程結(jié)束時可以進行掘進方向的調(diào)整，首先利用TBM上的測量和導向裝置，確定掘進當前位置的上下、左右、圓周方向的偏差和TBM當前的位置狀況，預(yù)測并顯示掘進循環(huán)結(jié)束時TBM的位置和偏差。根據(jù)顯示在監(jiān)視屏上的數(shù)據(jù)，及時調(diào)整TBM刀盤的方位。掘進方向的調(diào)整可以在掘進一個行程結(jié)束后在換步的過程中進行，也可以根據(jù)需要在掘進過程中調(diào)整。但必須根據(jù)技術(shù)要求嚴格控制調(diào)整幅度，避免對刀盤邊緣的刀具和出渣機構(gòu)產(chǎn)生大的沖擊，造成刀具和出渣機構(gòu)的損傷。3.3.3.3.4出渣為充分發(fā)揮TBM施工快速、高效的特點，TBM施工采用三列機車編組拖拉礦車交替運輸出渣，在始發(fā)站處設(shè)置龍門吊垂直提升礦車，到地面后傾倒入臨時棄渣點，再利用裝載機在地面臨時倒渣。TBM出渣采用隧道機車水平運輸與海安路站龍門吊垂直起吊運輸相結(jié)合的出渣方式，在始發(fā)站地面設(shè)置臨時棄渣場作為TBM出渣倒運場地。每臺TBM配置800立方米出渣場地（10個循環(huán)）。場地出渣采用汽車運輸，利用渣土運輸車將臨時棄渣場的渣石運輸至指定的棄渣場。由于團島3號TBM吊裝井深度達到50米，龍門吊如在井上出渣，效率較低，需在洞內(nèi)擴大洞室安裝55噸行吊，用于翻渣和備料，利用斜井由出渣車將臨時存渣運出洞外。3.3.3.3.5運輸系統(tǒng)TBM施工運輸主要包括垂直運輸和水平運輸，其中管片、材料及礦車的垂直和水平運輸貫穿整個掘進施工的始末。垂直運輸主要是用龍門吊將掘進施工所需的材料吊運至井下、將井下的重物吊運至地面；水平運輸主要是機車通過水平有軌運輸將垂直運輸?shù)氖┕げ牧希ü芷?、軌道、備件、油脂等）運輸?shù)焦ぷ髅?，將石渣起吊到地面。有軌運輸在隧道內(nèi)設(shè)單線，始發(fā)井下、中間車站或始發(fā)段洞口設(shè)置雙線。TBM的材料運輸均各由3列編組列車來完成。垂直運輸系統(tǒng)通過55噸龍門吊進行材料吊放及翻渣。本工程每臺TBM配置一臺55噸的龍門吊橫跨在始發(fā)井用于垂直運輸。3.3.3.3.5.1洞內(nèi)水平運輸為保證TBM快速、連續(xù)掘進，并結(jié)合隧洞斷面，TBM后配套采用門架式結(jié)構(gòu)。每條隧道內(nèi)采用單線軌道運輸，站內(nèi)工作井設(shè)置雙線。軌距900毫米，鋼軌采用43kg/米，軌枕采用I16，長1.2米，間距700米。機車編組的隧道內(nèi)設(shè)單線，在始發(fā)場地及中間車站設(shè)雙線及道岔，以方便編組匯車，提高機車編組運輸效率。3.3.3.3.5.2列車編組運輸列車編組為:機車＋人車(2)＋礦車(4)＋水泥漿罐車(1)＋豆礫石板車(1)＋管片平板車(2)。機車選用45噸低污染內(nèi)燃機車。1節(jié)混凝土罐車運送每循環(huán)背后注漿的水泥漿;1節(jié)豆礫石板車運輸每循環(huán)管片背后吹填的豆礫石，2節(jié)平板車用來運送1環(huán)管片及軌枕、鋼軌等施工材料。4節(jié)礦車用來運輸每循環(huán)掘進的石渣。機車編組見圖5.3-9。圖5.3-9機車運輸編組示意圖3.3.3.3.5.3洞內(nèi)垂直運輸施工材料的垂直運輸由安裝在TBM始發(fā)井上方的55噸門吊完成，出渣礦車、管片、鋼軌、軌枕、油脂、油料等材料由此門吊進行裝卸和垂直起吊。3.4TBM的維護保養(yǎng)從專業(yè)工程師到掘進機司機、TBM各類設(shè)備操作人員、整備工班的全體人員，每個人都按照一定的責任范圍參加到保養(yǎng)工作中來。我們基于對TQC(全面質(zhì)量管理)和TPM(全員參加的設(shè)備維修)學習和多年硬巖掘進機的使用經(jīng)驗總結(jié)出了一套卓有成效的方法，依照定期檢查、強制保養(yǎng)與按需保養(yǎng)相結(jié)合、按需維修的原則，根據(jù)TBM技術(shù)文件、各系統(tǒng)部位的特點制定TBM維修保養(yǎng)規(guī)程，并組織實施。對整套設(shè)備實施狀態(tài)檢測，隨時掌握設(shè)備狀況，使之始終處于受控狀態(tài)。落實培訓上崗、分級保養(yǎng)、責任到人，并實行簽字制度、交接班制度。保養(yǎng)分為每班保養(yǎng)、每日保養(yǎng)、每周保養(yǎng)、每季度保養(yǎng)、和每區(qū)間保養(yǎng)幾級，明確每級保養(yǎng)的具體內(nèi)容。掘進施工期間，TBM的維修保養(yǎng)主要在每天的整備工班工作時間完成，掘進工班作業(yè)期間如有需要，亦應(yīng)立即實施。3.4.1狀態(tài)監(jiān)測為了準確掌握TBM的運行情況，需對其相關(guān)參數(shù)進行不間斷的監(jiān)測，摸索重要部件的磨損規(guī)律，由此判斷異常情況的發(fā)生時段或預(yù)測即將出現(xiàn)的故障，以作出正確決策，防患于未然。根據(jù)設(shè)備的重要程度和系統(tǒng)故障對工程的影響程度，確定監(jiān)測系統(tǒng)以主機為主，重點是主機部分的大軸承、大齒圈、軸承密封、液壓系統(tǒng)和變速機構(gòu)。其余液壓泵站和輔助設(shè)備則根據(jù)需要有選擇的進行分項目監(jiān)測。監(jiān)測主要采取下列手段：傳感器監(jiān)測。通過各種傳感器，可以實時采集各部位的運轉(zhuǎn)參數(shù)，如壓力、溫度、流量、油位、壓差、電渦流、位移、轉(zhuǎn)速等，這些參數(shù)對故障的診斷有直接和間接的參考作用。油樣監(jiān)測。通過油樣的光譜分析、鐵譜分析和污染度分析，了解液壓油、潤滑油中磨損產(chǎn)物的種類，磨損顆粒的形貌、尺寸、含量，并由此判斷出磨損的部位及程度；通過油液理化指標的化驗，可以得知油液的劣化情況，由油質(zhì)的變化推斷出故障的某些誘因；根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時更換變質(zhì)的油液并延長正常油液的使用時間。3.4.2主機與后配套的維護保養(yǎng)刀盤：每天檢查所有連接件的緊固情況、刀具的固定和磨損情況、刮碴器耐磨板和鏟斗的磨損程度、噴水嘴的噴水效果以及