TBM最佳掘进工作参数研究与应用.pdfVIP

水利建设与管理 ·2009年第4期 ， _最。佳掘进工作参．_数研究与压1．■__，n 周 红 班树春 韩 颖 (辽宁润中供水有限责任公司 沈阳 110179) 【摘 要】TBM作为一种先进的现代化隧洞施工设备，目前已经广泛应用于世界各地的水利、公路、铁路等地下工 程施工。但在我国TBM的使用还尚处于起步阶段，可资借鉴的经验十分有限。本文基于辽宁省大伙房水库输水工程 TBM1施工段的工程实践，深入地分析研究了在各类围岩下TBM掘进速度与刀盘转速、推进油缸压力及主电机平均 电流之间的关系，为科学地选择TBM掘进工作参数提供依据，以确保在满足安全生产的前提下，实现经济、稳定、快 速掘进。 【关键词】 隧洞施工 TBM 掘进速度 工作参数 1 工程概况 质分类的有关规定，并结合该工程的具体情况和地区经验 ， 辽宁省大伙房水库输水工程是一座大型跨流域调水工 隧洞沿线围岩主要划分为5类 ：Ⅱ类 、Ⅲa类、11Ib类、Ⅳ类 程，是国家振兴辽宁老工业基地的重要基础设施之一。其主 和V类 ，各类围岩的稳定性逐次降低。本施工段 自2005年 体输水隧洞全长 85．32km，开挖洞径 8．00m，属大断面超长 7月 19日开始 TBM试掘进 ，截至统计 日已累计掘进 了 隧洞 ，采用掘进机为主、钻爆法为辅的联合作业方式施工， 12．10km。其中，Ⅱ类 围岩 1432．01m，HIa类 3786．80m，HIb 是 目前世界上在建同等规模最长的连续隧洞。 类 4637．12m，IV类2218．90m，V类 29．00m，分别 占掘进总长 本次研究的TBM1施工段位于桓仁和新宾两县交界处 度的 11．83％、31．29％、38．31％、18．33％、0．24％。 的双山头一疙疤寨地段，总长 22．68km，采用一台美国Rob— 3 TBM 掘进工作参数研究 bins公司出产的260系列开敞式硬岩掘进机 (以下简称 TBM在洞内进行掘进时主要依靠由刀盘、机头架与大 TBM)施工，是该工程三个 TBM施工段中最长的一段 ，目前 梁 、支撑和推进装置组成的掘进系统来完成，正常情况下掘 在世界上采用TBM独头掘进。这个距离也是最长的。 进作业循环步骤如图 1所示。 2 地质概况 该施工段采用的260系列TBM的基本参数如下： TBM1施工段地质条件复杂 ，穿越了太古代及中生代地 a．刀盘及刀具基本参数见表 1。 层 ，主要出露三大岩组： b．刀盘驱动基本参数见表2。 a．中生代燕山晚期侵入体((1T5 )。主要岩性为正长斑 c．支撑及推进系统基本参数见表3。 岩 ，呈不规则状侵入于太古代混合岩体中，多呈微风化一新 TBM掘进工作参数的选择主要受围岩地质条件制约， 鲜状态，天然重度为24．8～26．3kN／m3，单轴饱和抗压强度为 一 般包括：刀盘转速选择、推进油缸压力选择及主电机平均 29．2～85．1MPa。 电流选择。在施工过程中，根据围岩地质条件的变化，不断 b．太古代早期混合花岗岩 (Mr1)。主要岩性为白云母化 摸索、适时调整各项工作参数，可以取得更好的掘进效果。 细粒花岗岩、云英质闪长花岗岩 、正长花岗岩等 ，多呈微风 3．1 掘进模式的选择 化一新鲜状态，天然重度一般为 26kN／m3，单轴饱和抗压强 TBM提供了三种工作模式 ：自动扭矩控制、自动推力控 度为41．6～69．2MPa。 制和手动控制。其中，自动扭矩控制模式适用于均质软岩， c．太古代早期混合岩(MI)，是本施工段穿越的主要地 自动推力控制模式适用于均质