地铁TBM施工出渣方式的优化

发表时间：2017-12-11T11:51:35.043Z 来源：《基层建设》2017年第27期 作者： 马宁

[导读] 摘要：本文主要论述的是地铁TBM施工的出渣方式，就如何实现出渣方式的优化进行研讨，通过对传统地铁TBM施工出渣方式中出现的问题进行深入的研究，找到了有效的解决办法，以此来推动我国地铁事业的建设和发展。 深圳市地铁集团有限公司 广东省深圳市 518000

摘要：本文主要论述的是地铁TBM施工的出渣方式，就如何实现出渣方式的优化进行研讨，通过对传统地铁TBM施工出渣方式中出现的问题进行深入的研究，找到了有效的解决办法，以此来推动我国地铁事业的建设和发展。随着我国地铁施工的发展，TBM掘进施工中的弃渣运输，采用的是电瓶车水平运输+龙门吊垂直运输的方式，这种运输方式极大程度的阻碍了TBM的施工速度，对TBM施工能力产生了一定的约束，对此，需要在该出渣方式的选择上投入一定的精力，尽可能的选取一个高效的方式来提高TBM作业的施工水平以及效率。 关键词：地铁施工；TBM施工；出渣方式

引言：地铁的建设已经成为时代发展的必然，更是作为一个城市发展水平的标志，在很多的城市中，地铁的建设程度以及范围正在不断的扩大，至2015年年底时，我国已经有38座以上的城市拥有地铁建设的权利。目前国内城市人口较密集、道路车流量较大，特别是省会城市，在城市中兴建地铁，可以很大程度缓解城市道路拥挤的问题、优化人们的出行方式及提高人们的出行质量。所以在保证地铁建设安全质量的前提下，如何提高地铁建设的施工效率尤为重要。但是在地铁建设实际施工过程中会遇到很多的问题，想要对其进行高效的建设就要对这些制约因素进行科学合理的分析，做好相关的施工方案及保护措施，为我国地铁事业的发展奠定一个坚实的基础。 一、传统地铁TBM施工出渣方式的实施缺陷

以我国某一地铁施工线路为例，进行TBM施工出渣方式弊端的讲解，该线路在进行施工时，利用了四台双护盾TBM进行施工，在进行弃渣作业时，采用的方式都是龙门吊进行垂直运输的提升。在采用龙门吊进行垂直运输施工作业时，通过对其整体的施工情况进行深入的调查，可以发现，这种运输方式的效率非常低，很大程度上降低、限制了TBM整体的施工速度。正常施工情况下，所有的盾构掘进机都没有TBM的速度快，并且其设备在一定程度上来说简化了整体的施工工序，能在掘进的同时完成拼装作业。一次性完成隧道开挖和永久支护，TBM施工的最高日进尺和最高月进尺也全部是双护盾TBM创造的。该地铁双护盾TBM是依据本工程的地质条件设计制造的。截至目前，1#TBM已完成两个区间的掘进任务，累计长度1816m，最高月进尺357m，平均月进尺283m，该进度指标相对于地铁隧道盾构法开挖而言是正常水平，但在双护盾TBM施工中却是非常低的。根据制造商提供的设计成果，本项目地质条件下TBM具有600m／月的掘进能力，但是实际施工过程中，由于受龙门吊垂直出渣运输方式的影响，TBM应有的施工效率受到了极大制约。 二、可供选用的弃渣垂直运输方式 1.龙门吊

龙门吊是地铁施工中最为常见且目前使用最为广泛的出渣方式，技术成熟，龙门吊的生产系列化，制造和维护成本低。绝大部分采用盾构机及TBM施工的地铁隧道均通过龙门吊完成弃渣和材料垂直运输。 2.罐笼

罐笼一般用作矿井人员、矿石、设备、材料等的提升，主要用于采煤和采矿领域。对于中、小型矿井，罐笼也可以作为主井提升设备，提升煤炭、矸石等矿料。矿斗通过罐笼直接提升，提升能力通常为１～３ｔ。 3.箕斗

箕斗主要应用于采矿、采煤领域，用来提升矿石、废石或煤炭，分斜井用和立井用两种。根据箕斗具体工作形式不同，容量一般为３～３０ｔ，西德的大型箕斗在２０世纪七八十年代已经达到４０ｔ以上。随着技术的不断进步，其提升能力得到很大提高，并获得进一步推广应用。当一个矿山须装设两套提升设备时，主井一般采用箕斗提升，副井则用罐笼提升。。 4.大倾角皮带机

大倾角带式输送机是一种连续输送设备，它具有结构简单、运行可靠、维护方便等优点，并具有大倾角输送、结构紧凑、占地少等特点。适用于输送碎石、石灰石、煤炭、砂、粘土、烧结砂粉、木屑、粮食等块度不大于550mm的多种物料。 5.垂直皮带机

垂直皮带机属于大倾角皮带机的特殊情况，主要应用于竖井等垂直提升场合。有波状挡边带式输送机、口袋式带式输送机、压带式带式输送机、管状带式输送机等多种形式。挡边带式输送机其结构是在板式橡胶运输带两侧粘上可自由伸缩的橡胶波形立式\"裙边\"，在裙边之间又设有一定强度和弹性的横隔板组成匣形斗，使物料在斗中进行连续输送。 三、垂直皮带机用于地铁TBM施工的可行性分析

垂直皮带输送机具有占地面积小、输送能力强等特点，特别适用于施工现场受空间和环保等条件限制的场合。而通过机车进行长距离运输，龙门吊垂直提升，TBM施工效率大大降低，且与车站施工存在相互干扰。在地铁建设中，TBM隧道普遍采用圆型管片衬砌结构，管片宽度１．５ｍ，管片外径６ｍ，内径５．４ｍ，其出渣方式采用传统的矿车＋龙门吊的方案，目前最快的施工进度３５７ｍ／月，但是受到出渣效率的影响，随着掘进长度的增加，施工进度进一步提升的空间非常有限。而采用皮带机系统运输的方式，将可以显著提高施工效率。

1.渣料状态

该青岛地铁二号线采用TBM施工的区间，基本上处于全岩层段，根据出露情况，大部分为花岗岩，岩石抗压强度高，完整性好。掘进产生的石渣均为碎屑、小块状，通常最大粒径不超过１５ｃｍ。根据刀盘开口率设置，最大石渣粒径不超过２０ｃｍ，而垂直皮带机系统配置可以满足粒径３０ｃｍ左右的石块运输。因此，从渣料状态来分析，垂直皮带机可满足施工要求。 2.安装空间

根据目前青岛地铁区间施工的具体情况，每循环石渣４６．７３ｍ３×２．８ｔ／ｍ３＝１３０．８ｔ，考虑双线同时掘进施工，每循环渣量２６１．６ｔ，循环掘进时间４０ｍｉｎ，则每小时的运输能力需求为３９２．４ｔ，安全系数取１．５，则配置运输能力５８８．６ｔ的垂直皮带机可以满足施工需求。

3.施工效率

该地铁TBM开挖直径６．３ｍ，每循环掘进长度１．５ｍ，洞内采用有轨方式运输弃渣，每循环所开挖的石渣装载于４台渣斗中，再利用５５ｔ龙门吊将渣斗垂直提升至地面卸入渣池，井底至地面的垂直高度为２７ｍ。经现场实测，每斗渣的垂直提升循环时间平均１５ｍｉｎ，每掘进循环卸渣时间需要６０ｍｉｎ；叠加吊运管片和装卸豆砾石的时间，每列车备料需要２０ｍｉｎ，故每掘进循环卸渣加备料共需要时间８０ｍｉｎ。 4.供电

垂直皮带机提升能力５８５ｔ／ｈ，提升高度27ｍ，配置２００ｋＷ的驱动电机可以满足施工需求。

结语：在地铁的建设中，TBM的施工已经成为整体地铁施工中的重点，为了保证地铁建设的整体施工质量，需要对该环节的施工进行管理和控制，尽可能的充分的使用相关的机械设备，让设备发挥出其最大的效用，对此，还要对整体的施工计划进行总结和优化，以最短的时间来实现地铁的施工建设目标，保证整体的施工环节具有一定的连续性，在施工中，要尽可能的利用好TBM的施工优点，配备一些相关的仪器，提高整体的施工效率，减少施工时，其对建筑地面以及周围建筑设施的影响，做好基础的保障工作，对其出渣方式进行优化。 参考文献：

[1] 王海龙,戴南. 隧道掘进机(TBM)VMT激光导向系统控制[J]. 科技与企业. 2012(20)

[2] 曾祥盛,贺飞,孙恒. 开敞式TBM的地质适应性及相关选型计算[J]. 科技情报开发与经济. 2012(04) [3] 毛卫洪. 隧道掘进机(TBM)选型探讨[J]. 国防交通工程与技术. 2011(05)