李廣臣

（中鐵十八局集團(tuán)隧道工程有限公司，重慶 400700）

1 工程概況

蘭渝鐵路重點(diǎn)工程西秦嶺特長隧道分為左線、右線兩個(gè)單線隧道，長度均為28.36km，每個(gè)單線隧道的20km采用TBM施工。TBM選型為美國羅賓斯生產(chǎn)的敞開式全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)，刀盤直徑10.23m（刀具磨損后最小洞徑10.2m），每循環(huán)掘進(jìn)行程為1.8m。西秦嶺特長隧道是蘭渝鐵路全線控制性工程，為2座基本平行的分離式單線隧道，右線里程DIyK395+116.582 DIyK423+351.422，全長28236.582m。進(jìn)口位于透防鄉(xiāng)潘家溝村，采取鉆爆法施工8236m；出口位于洛塘鎮(zhèn)老盤底村，采用直徑為10.20m敞開式硬巖TBM掘進(jìn)機(jī)獨(dú)頭施工20km。隧道出口獨(dú)頭TBM掘進(jìn)距離長20km，正洞開挖斷面大，施工工期緊、任務(wù)重，對TBM掘進(jìn)的進(jìn)度指標(biāo)要求較高。目前無論是隧道長度，還是隧道TBM開挖斷面，該隧道在我國鐵路建設(shè)史上均屬首次［1］。

2 主軸承更換的方案

主軸承是隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）的核心部件，體積、重量大，在施工過程中發(fā)生故障后，受隧道空間限制，更換困難［2］。

2.1 方案說明

TBM繼續(xù)掘進(jìn)至DIyK409+140停機(jī)。在掘進(jìn)機(jī)后方保證20m的安全距離處施做換裝洞室和軸承儲藏洞室，軸承運(yùn)輸?shù)絻Σ囟词液笙刃袃Σ?，刀盤固定掌子面后脫離掘進(jìn)機(jī)，主機(jī)及后配套整體后退220m至換裝洞室后，進(jìn)行換裝作業(yè)，而后步進(jìn)至掌子面與刀盤對接、調(diào)試，完成更換作業(yè)。

2.2 具體方案

2.2.1 主軸承洞內(nèi)運(yùn)輸方案

主軸承在洞口利用300t龍門吊吊裝至特制板車，主軸承洞內(nèi)運(yùn)輸，采用有軌運(yùn)輸方式，內(nèi)燃機(jī)車牽引通過4部二襯臺車、風(fēng)機(jī)支架及連續(xù)皮帶機(jī)主驅(qū)動(dòng)段。

（1）特制板車設(shè)計(jì)。

主軸承運(yùn)輸平板車由2個(gè)平板車并列組裝而成，一個(gè)為主動(dòng)平板車，另一個(gè)為從動(dòng)平板車，主動(dòng)平板車與從動(dòng)平板車通過固定在主軸承支撐架下的滾子左右移動(dòng)，機(jī)車推主動(dòng)平板車向前行進(jìn)，主軸承通過滾子帶著從動(dòng)平板車向前行進(jìn)。

（2）主軸承通過襯砌臺車。

本工程采用同步襯砌技術(shù)，第一階段現(xiàn)有1部臺車（4#臺車）正在施工剩余的二襯任務(wù)，第二階段TBM后方有3部同步襯砌臺車（1#、2#、3#臺車）跟隨TBM同步作業(yè)。為便于主軸承洞內(nèi)運(yùn)輸，并且不必拆除洞內(nèi)4部二襯臺車，分別在第一階段臺車附近、第二階段臺車附近施工專用避車洞（稱之為1#、2#、3#避車洞），避車洞尺寸以滿足容納主軸承專用運(yùn)輸平板車為準(zhǔn)；避車洞與主洞夾角滿足有軌運(yùn)輸線路轉(zhuǎn)彎半徑不小于25m；避車洞的具體位置需根據(jù)4部臺車的位置、預(yù)計(jì)主軸承運(yùn)輸時(shí)二次襯砌所到達(dá)的位置確定。

具體方法為：在臺車后方線路右側(cè)開挖臨時(shí)避讓洞室，待機(jī)車運(yùn)輸主軸承至臺車附近時(shí)先行進(jìn)入臨時(shí)避讓小洞室，臺車在退至臨時(shí)避讓小洞室后面，臺車后移避讓主軸承在繼續(xù)前行，依次通過各部臺車。

臨時(shí)避讓洞室尺寸：凈空寬度7.5m、高度3m、縱向長度8m，采用10cm厚C25噴射混凝土支護(hù)。

（3）主軸承通過風(fēng)機(jī)及皮帶機(jī)主驅(qū)動(dòng)。

通過風(fēng)機(jī)支架時(shí)將現(xiàn)有的橫梁通道用I18工字鋼加寬，并增設(shè)臨時(shí)立柱，將原有的立柱支撐去掉滿足新軸承通行空間要求。

2.2.2 換裝洞室施工方案

（1）洞室施工。

換裝洞室計(jì)劃在掘進(jìn)機(jī)尾拖板后方20m安全距離處開挖，儲藏洞參考避讓洞室尺寸開挖（如圖1所示）。

圖1 換裝洞室斷面圖

（2）吊點(diǎn)布設(shè)。

參考國外工地主軸承更換實(shí)例，在擴(kuò)挖洞洞頂布置2根滑軌進(jìn)行更換作業(yè)。換裝洞室內(nèi)吊點(diǎn)計(jì)劃布設(shè)為雙滑軌形式，滑軌間距2.6m，軌長25m，滑軌兩側(cè)每隔1m設(shè)置2根藥卷式錨桿，長度3.5m，錨桿頭部與滑軌上翼板螺栓連接，并補(bǔ)焊加強(qiáng)，如圖2所示。圖3為錨桿布設(shè)圖。

圖2 換裝作業(yè)布置圖

圖3 錨桿布設(shè)圖

2.2.3 更換流程

更換流程見圖4。

圖4 換裝作業(yè)流程圖

2.3 計(jì)劃工期

該方案需是在掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)200m開始實(shí)施，在掘進(jìn)機(jī)尾托板后方20m安全距離處將正洞擴(kuò)挖成符合吊裝空間要求的換裝作業(yè)洞，開挖長度25m，同時(shí)在換裝作業(yè)洞室中部、線路方向右側(cè)開挖軸承存放洞。存放洞室開挖方量為180m3。計(jì)劃工期為108天。

3 主要工機(jī)具及備件

（1）主要工機(jī)具見表1。

（2）主要備件見表2。

2012年11月16日，開始拆卸舊主軸承、安裝新主軸承。經(jīng)過技術(shù)人員的精心計(jì)算，項(xiàng)目部在隧道拱部打上40根35m長的錨桿（每根錨桿抗拔力為10t），完全可滿足吊裝主軸承承載重量的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。為了安全起見，又增加了25根錨桿，并通過了長達(dá)8h的空吊35t重汽車的靜載試驗(yàn)。11月30日，新主軸承在主機(jī)上安裝成功，2012年12月1日，“科技號”TBM掘進(jìn)機(jī)主機(jī)開始與刀盤對接，118個(gè)螺準(zhǔn)確對位，誤差不能超過3mm，上下左右都不能偏離方向。12月8日23時(shí)，最后一個(gè)螺栓準(zhǔn)確對位。12月9日至12日，經(jīng)過精心調(diào)試，“科技號”TBM掘進(jìn)機(jī)開始正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 結(jié)束語

在復(fù)雜地質(zhì)條件下、在秦嶺地下埋深1400m處攻克了“科技號”TBM對接的難關(guān)，這在國內(nèi)外TBM對接史上也是奇跡。長大隧道TBM施工中，主軸承作為機(jī)器的核心部件，一旦造成損壞，必將影響TBM正常掘進(jìn)、施工進(jìn)度。結(jié)合蘭渝鐵路西秦嶺隧道探討TBM主軸承的更換技術(shù)，既保證了維修質(zhì)量，又減少了停機(jī)時(shí)間。同時(shí)警示今后切實(shí)注意TBM掘進(jìn)過程中的維修與保養(yǎng)，從而提高TBM的完好率和使用率。

［1］ 張新彬. 西秦嶺隧道TBM主軸承洞內(nèi)更換方案研究［J］. 鐵道建筑技術(shù)，2014，（S1）：171-173+176.

［2］ 唐與，吳慶山，韓志遠(yuǎn). 支撐式TBM掘進(jìn)中途的主軸承更換及處理［J］. 現(xiàn)代隧道技術(shù)，2009，46（01）：64-70.