TBM步进始发专项施工方案.docx
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TBM步进始发专项施工方案
TBM步进及始发专项施工方案
一、编制说明
1.1编制依据
（1）*某施工单位盾构（及TBM）标准化施工手册；
（2）敞开式TBM在大伙房、辽西、引汉济渭、引松供水等水工隧洞中步进始发方案；
（3）*装备、铁建重工新疆引额供水TBM设计图纸及步进机构图纸；
（4）某供水工程TBM组装场地实际及各边界条件；
1.2编制原则
（1）满足项目施工的安全、进度及快速施工目标值，认真分析引额供水工程施工特点，做到施工科学、组织合理、措施可行。
（2）合理调配人员、机械、物资、资金组织规划，保证信息畅通，确保TBM掘进完成步进及始发作业。
二、工程概况
*隧洞线穿越福海县、富蕴县、清河县、奇台县，*隧洞总长约为283.393km，为超长地下隧洞，根据施工分段规划和施工方案，*隧洞共采用11台TBM及钻爆法施工。
我单位所中标段为*段Ⅴ标（原T2勘探试验洞），隧洞长43.847km（桩号KS87+500～KS96+650、KS100+303～KS135+000）、398m的F2通风竖井（净直径为3.5m）、429m的F3通风竖井（净直径为3.5m），位于富蕴县境内，工程位置示意见图2.1。
图2.1工程位置示意图
本标段包括43.847km的主洞（包括TBM开挖洞段和钻爆法开挖洞段）、398m的F2通风竖井（净直径为3.5m）、429m的F3通风竖井（净直径为3.5m）。
本标段主洞采用2台TBM施工，具体施工分段规划见图2.2。
图2.2工程平面布置图
本标段工程布置如下：
（1）TBM掘进洞段：
TBM4设备掘进洞段为主洞段桩号87+500m～95+650m（长8.15km）、101+303m～116+777m（长15.474km），该段为TBM4段的TBM掘进长度，总长度23.624km，开挖洞径7.0m；TBM5设备掘进洞段为主洞段桩号117+509m～135+000m，长度17.491km，开挖洞径7.0m。
（2）钻爆法开挖段：
95+650m～96+650m（长度1.0km）；100+303m～101+303m（长度1.0km）；116+777m～117+509m（长度0.732km）；总长度2.732km。
（3）F2通风竖井:
在*隧洞桩号110+250m处布置F2通风竖井，竖井内径3.5m，布置在主洞右侧，竖井中心距主洞轴线16.25m，井深398m，井颈段、井筒Ⅳ～Ⅴ类围岩段采用钢筋混凝土衬砌支护，Ⅱ～Ⅲ类围岩段采用素混凝土衬砌支护。
F2通风竖井井底布置风机洞室，洞室轴线垂直于主洞轴线，洞身净断面6×6.42m，城门洞型，洞长17m，采用钢筋混凝土衬砌支护。
通风竖井在主洞完建后作为永久通风井保留。
（4）F3通风竖井:
在*隧洞桩号125+500m处布置F3通风竖井，竖井内径3.5m，布置在主洞右侧，竖井中心距主洞轴线16.25m，井深429m，井颈段、井筒Ⅳ～Ⅴ类围岩段采用钢筋混凝土衬砌支护，Ⅱ～Ⅲ类围岩段采用素混凝土衬砌支护。
F3通风竖井井底布置风机洞室，洞室轴线垂直于主洞轴线，洞身净断面6×6.42m，城门洞型，洞长17m，采用钢筋混凝土衬砌支护。
通风竖井在主洞完建后作为永久通风井保留。
三、TBM步进及始发准备工作
3.1TBM的基本情况
（1）TBM4刀盘最大开挖直径7.03m，整机全长340m，整机重1200t，机头架主轴承130t。
（2）TBM5刀盘最大开挖直径7.03m，整机全长215m，整机重1300t，机头架主轴承125t。
3.2TBM步进及始发人员配置
TBM步进及始发作业拟用两班轮换作业，每班12小时。
人员配置情况详见表3-1。
表3-1TBM步进及始发人员配置表
序号
岗位
工作内容
人员
备注
1
机械技术员
保障机械、液压系统的正常运行
1
2
主司机
步进机构的操作
2
3
工程技术员
给予步进过程的工程技术保障
1
4
班长
全面安排步进班组内事务
4
5
电工
保障步进机构的电气系统运行正常
7
6
机修工
保障步进系统正常运行
12
7
普工
转运及安装钢枕
6
8
机械工
步进机构
4
9
普工
安装通风管管沟、水管、电缆
6
合计
43
3.3TBM步进及始发材料配置
步进始发作业所需的材料配置情况详见表3-2。
表3-2TBM步进及始发材料配置表
序号
名称
规格型号
单位
数量
备注
1
轨排
工18*1.5m
根
756
运输车辆行走轨延伸
2
钢轨
43#
m
2715
运输车辆和后配套行走轨
3
支墩
加工
个
1110
后配套拖车行走轨延伸
4
焊管
φ100
m
270
排水管延伸
5
焊管
φ100
m
540
进水管延伸
6
低压铜芯电缆
YC3*50+2*25
m
800
步进机构
7
照明
YC3*4+2+2.5
m
1900
照明
8
照明
YC3*50+2*25
m
800
照明
9
高压通信电缆
YJV22-18/30KV-3*95
m
800
调试、始发动力电缆
10
轨道压板螺栓
M16*60
套
1512
运输车辆行走轨延伸
11
压板
块
1512
轨道延伸
12
螺纹钢
φ22
t
2
轨排固定
13
梅花棘轮扳手
19、24、27、32
把
4
轨道延伸
3.4TBM步进及始发辅助机材配置
步进始发作业所需的机具配置情况详见表3-3。
表3-3TBM步进及始发机具配置表
序号
机具名称
型号规格
单位
数量
备注
1
直流电焊机
500A
台
4
2
直流电焊机
315A
台
3
3
螺栓拉伸器
M48
台
1
4
液压扭矩扳手
4800nm
台
1
5
液压管扣压机
60mm
台
1
6
手拉葫芦
30T
台
2
大件吊装时的调整
7
手拉葫芦
20T
台
2
大件吊装时的调整
8
气动注油器
台
1
TBM各润滑点加注油脂
9
加油机
台
1
TBM液压油、齿轮油加注
10
螺杆空压机
3方
台
2
11
升降台
12米
台
1
12
装载机
ZL50CN
台
1
T2支洞及洞外道路清理
3.5TBM步进及始发前土建工程保证措施
（1）TBM步进前，需对步进洞段、始发洞段隧洞净空、导向槽、底板混凝土质量等做检查验收，确保隧洞净空符合TBM步进及始发要求，隧道底板混凝土强度TBM承载力要求，导向槽内无杂物，内侧壁无缺陷。
（2）步进及始发前完成洞内除水措施，并保证隧洞内无大面积积水。
（3）对于在步进机构净空内的预留基坑进行回填处理，完成始发洞的弧形底板施工，且保证弧形底板及导轨的精度。
四、TBM步进方案
4.1总体方案
*段V标TBM为洞内组装，且属于“一洞双机”（即同一个组装洞同时进行两台TBM的组装作业），由于洞内场地条件有限，所以采取边组装边步进的方式，直至整机组装完成并进行附属机件安装调试后将进入单一的步进和辅助管线等的安装，最后进入始发洞，通过撑靴动作完成始发至弧形底板段，拆掉步进机构，继续利用撑靴将刀盘推至掌子面开始准备掘进前的姿态调整，完成TBM的步进及始发作业。
边步进边组装方案在《Ф7030mm敞开式TBM工地组装专项方案》里面有详细的阐述，本方案主要从TBM组装调试完成后的步进到始发段，进行组织和流程介绍。
4.2步进装置组成
步进装置主要包括步进底板、步进小车、顶升油缸支架、拉杆、鞍架支撑、顶升油缸、推进油缸、步进泵站、操作箱等结构件。
其中：
（1）推进油缸连接步进小车与步进底板；
（2）顶升油缸通过顶上油缸支架，一端连接在侧护盾上，一端撑紧地面；
（3）拉杆连接步进底板与鞍架支撑。
4.3步进装置安装
（1）步进底板放置在规划区域，将步进小车放置在步进底板上；
（2）底护盾放置在步进小车上，找平后并与步进小车焊接在一起；
（3）顶升油缸支架焊接在侧护盾上后，将侧护盾、主驱动、主梁一组装在一起；
（4）鞍架支撑根据现场测量位置提前放置在主梁二底部区域；
（5）主梁二与主梁一相连，同时调整鞍架支撑位置，将鞍架支撑与鞍架焊接在一起；
（6）后支撑安装到位；
（7）安装步进泵站及操作箱并调试油缸动作。
（8）顶升油缸伸出将主机头部抬高，后支撑油缸伸出将主机尾部抬高，鞍架支撑脱离地面。
通过推进油缸的伸缩调整步进底板与鞍架之间的相对位置，将拉杆安装到位，分别连接在步进底板跟鞍架支撑之间。
4.4TBM步进
4.4.1TBM步进流程
TBM步进流程见图4.1。
4.4.2步进
（1）TBM步进前的准备：
主机、设备桥所有附件安装完毕后，即可进行步进。
步进前需确认以下事项：
①沿洞内方向步进50米，画步进截止线。
②给步进泵站供电，调试步进机构液压系统泵站各项参数，检查管路连接是否正确。
③确定步进作业指挥员、步进机构操作手，步进工序讲解。
④准备好步进作业通讯所需的手持式对讲机（4部）。
⑤按TBM设计要求铺设步进钢轨。
⑥由于设备桥安装有折臂吊机的一侧偏重，在步进第一循环时，应注意观察设备尾部行走总成是否上翘，否则，应在其上加装配重。
图4.1TBM步进及始发流程
（2）TBM在步进前需确认以下事项：
①TBM开始步进前确保TBM完成调试，各操作手、步进人员机具全部准备到位。
②给步进泵站供电，调试步进机构液压系统泵站各项参数，检查管路、线路连接是否正确。
③进一步确定步进作业指挥员、步进机构操作手，步进工序讲解。
④各辅助轨线轨枕、方木、钢板垫块等准备到位。
⑤步进第一步，TBM从主机到后配套系统均安排人员严密跟踪，观察各机构的连接是否可靠，拖车之间连接销是否就位，周边空间是否有障碍物影响TBM步进，有问题随时用对讲机联络，及时处理。
⑥步进过程中，注意观察刀盘下支撑位置的地面下沉情况，如果地面松软下沉严重，应及时加固处理；若下沉量不大，可临时铺垫钢板。
⑦步进开始，前方观察指挥人员必须加倍小心，勤于观察，随时通报操作司机，协调配合，有效控制，出现问题随时纠正，保证步进安全及速度。
⑧斜坡道钢轨排轨线安装必须严肃对待，安装前对轨排、支腿、钢轨进行质量检查，不合格不能投入使用，接轨处轨排必须加密，确保钢轨接头不落空，轨道压板及螺栓安装正确牢固，轨排纵向均采用Φ22螺纹钢连接，确保纵向连接成整体。
轨排、轨枕、钢轨间距严格按照要求布距。
⑨步进过程中，在刀盘前方安排专人进行指挥，如发现局部有欠挖影响TBM步进，需及时进行处理。
4.4.3步进作业流程
主机步进利用专用步进机构，按照下列流程完成步进：
TBM主机步进45米后，即可将喷浆桥、1-2#拖车结构架及附属设备运至组装区域内，按照喷浆桥、1#拖车、2#拖车的顺序依次连接至设备桥。
开始进行步进作业，步进50米后按照相同的方法，依次进行剩下8—14节拖车的连接。
后配套组装过程中，需将所有附件的安装完毕后，方可进行后续步进。
TBM将主机、1#拖车、喷浆桥及附属设备运至组装区域内，并依次连接至设备桥。
开始进行步进作业，步进90米后，依次进行剩下3-16#拖车的连接。
后配套组装过程中，需将所有附件的安装完毕后，方可进行后续步进。
（1）确认步进前工作准备完毕，将主推油缸、步进千斤顶、步进油缸、步进连杆、后支撑各状态恢复至如图4.2所示状态。
图4.2步进开始状态
（2）启动步进泵站，按下推进按钮，开始步进。
需遵循以下注意事项：
步进指挥员时刻观察底护盾与步进机构连接面的滑动情况，出现问题及时发出指令信号。
步进操作员与指挥员时刻保持通讯畅通，并时刻注意观察主推油缸行程是否完毕。
步进完成1.8米行程，如图4.3，按下停止按钮。
图4.3步进行程1.8米
④操作步进千斤顶，使底护盾抬离步进机构底板约20mm，并锁定千斤顶；再通过步进泵站阀组放下后支撑，使后支撑底部撑靴撑紧在步进平面上，并达到设定压力后锁定。
操作员应时刻关注后支撑液压系统压力变化，及时补充压力，直至将鞍架临时支撑抬离地面20mm以上。
如图4.4所示。
图4.4抬升底护盾
⑤操作主推推进油缸回收手柄，使主推油缸收回一个行程长度，主推油缸回收过程中将拉动鞍架连同临时支持一同前进，从而通过连杆传递作用力使步进推进油缸缩回，实现步进循环复位。
⑥释放步进千斤顶压力，放下底护盾压在步进机构底板上，并提升千斤顶使之脱离地面20mm；慢慢回收后支撑，直至底部撑靴脱离地面20mm。
步进状态复位，延伸步进钢轨，轨距2000mm及机车运行轨道，轨距900mm。
如图4.5所示。
图4.5步进状态复位
⑦按照以上流程开始下一循环的步进作业。
⑧刀盘步进至截止线后，停止步进。
4.4.4安装轨线
TBM4后配套拖车及道岔行走轮均在轨距为2m的轨道上行走，TBM5后配套拖车及道岔行走轮均在轨距为2.8m的轨道上行走,而两台TBM的斜坡轨在中间运输轨线（轨距970mm）的轨道上滑行。
为保证TBM的快速步进，需在设备桥下与步进同步安装两组轨道及轨枕，当步进状态复位，完成一个步进循环时，将从斜坡轨位置出露的步进轨枕搬移到前面设备桥下进行循环安装，直至步进到始发洞。
步进轨枕布置见图4.6、4.7。
图4.6TBM4钢轨及轨排断面图
图4.7TBM5钢轨及轨排断面图
4.5风、水、电等管线延伸
（1）步进时动力电缆随着延伸，供步进液压系统和步进钢轨吊机和照明等。
（2）进水管线布置，组装完成时步进需同步铺设进水管路，进水管路用于供TBM调试、掘进用水。
（3）风管的延伸，照明电缆的架设。
用于供调试掘进动力电的高压电缆的架设。
五、TBM始发方案
当TBM步进至始发洞继续向前步进至弧形底板位置，此时TBM撑靴可以开始动作，TBM进入始发状态，TBM推进反力又步进机构转换为撑靴提供，将TBM刀盘沿弧形底板导轨推进至掌子面并完成掘进前姿态调整就位即完成始发作业，启动电机、转动刀盘准备试掘进。
具体流程如图5.1、5.2所示。
图5.1撑开撑靴收起后支撑
图5.2开始推进完成行程，放下后支撑，并收回撑靴
当撑靴收回，推进油缸也收回后，再撑开撑靴，收起后支撑进入下一循环始发，直至抵达掌子面完成试掘进前的姿态调整。
六、TBM步进注意事项
（1）步进第一步，TBM从主机到后配套系统均安排人员严密跟踪，观察各机构的连接是否可靠，拖车之间连接销是否就位，周边空间是否有障碍物影响TBM步进，有问题随时用对讲机联络，及时处理。
（2）步进过程中，注意观察刀盘下支撑位置的地面下沉情况，如果地面松软下沉严重，应及时加固处理；若下沉量不大，可临时铺垫钢板。
（3）步进开始，前方观察指挥人员必须加倍小心，勤于观察，随时通报操作司机，协调配合，有效控制，出现问题随时纠正，保证步进安全及速度。
（4）斜坡道钢轨排轨线安装必须严肃对待，安装前对轨排、支腿、钢轨进行质量检查，不合格不能投入使用，接轨处轨排必须加密，确保钢轨接头不落空，轨道压板及螺栓安装正确牢固，轨排纵向均采用Φ22螺纹钢连接，确保纵向连接成整体。
轨排、轨枕、钢轨间距严格按照要求布距。
（5）步进过程中，在刀盘前方安排专人进行指挥，如发现局部有欠挖影响TBM步进，需及时进行处理。
七、安全施工措施
7.1重大危险源施工措施
针对TBM步进及始发的施工特点，存在的主要安全危险源为步进轨排失稳、机械伤害、触电伤害及有轨运输伤害。
采取针对措施如表7-1所示。
表7-1危险源辨识及管控措施一览表
序号
重要危险源
管控措施
应急处置措施
1
步进轨排失稳
严格按照方案及技术交底进行轨排安装及加固，控制轨排间距，纵向拉杆与轨排支腿焊接牢固。
配置专职安全员加强巡视及管理。
1、储备一定数量的型钢，若出现失稳迹象即刻进行加固。
2、若出现失稳现象，首先撤离人员至安全地带，待稳定后再确定处置方案。
3、若发生人员伤亡按照安质部应急处置办法进行处理。
2
机械伤害
1、机械设备启动行驶前先鸣笛，并确定周边环境安全；
2、严格按照设备部及安质部对机械设备操作管理的各项规定进行操作；
3、配置专职安全员加强巡视及管理。
发生机械伤害后按照安质部应急处置办法进行处理。
3
触电伤害
严格按照设备部及安质部用电管理制度进行操作，电气工程师及安全员加强管控。
发生伤害后按照安质部应急处置办法进行处理。
4
有轨运输
1、控制编组运行速度，严禁超速行驶；
2、设备部制定检修计划，定期对编组制动系统进行检查；
3、编组司机必须经过安质部、设备部培训考试合格后上岗；
4、配置专职安全员加强现场管理。
发生伤害后按照安质部应急处置办法进行处理。
7.2其他安全施工措施
（1）TBM步进操作手必须为专业人员。
（2）特种操作人员必须持证上岗，各种作业人员作业时配带相应的安全防护用具及劳保用品，严禁操作人员违章作业，管理人员违章指挥。
（3）施工中所用机械、电器设备必须达到国家安全防护标准，一切设备应经过工前性能检验或安全性能检查，安全合格后方可使用，并由专人负责，严格执行交接班制度，并按规定定期检修或保养。
（4）严格执行交接班制度，坚持工前讲安全、工中检查安全、工后评比安全的“三工制”活动。
（5）加强安全教育，确保所有施工人员施工前明确施工存在的安全隐患和处理措施。
（6）加强洞内外用电管理。
切实执行照明、高压电力线路的架设标准，保证绝缘良好。
各种电动机械和电器设备均设置漏电保护器，确保用电安全。
（7）增加洞内照明，确保视线清晰，防止出现意外伤害。
（8）洞内施工人员注意安全，防止机械、车辆伤害，人员上下TBM需行走专用楼梯及爬梯，禁止自上而下乱扔杂物。
（9）在转运轨排、钢轨过程中防砸伤，防物体打击。
（10）机车运行过程中需安排专人指挥，并配备对讲机及时联络，防止意外伤害。
八、环保施工措施
（1）严格按照设计和环保部门的要求，对污水排放进行处理，切实达到排放标准和要求。
（2）加强教育学习，增强员工环保意识，保证环保工程质量，采取有效措施，使施工过程对生态环境的损害程度降到最低。
（3）对施工现场和运输通道等易产生粉尘的地段定时进行洒水降尘，使产生的粉尘危害减至最小程度。
（4）给作业人员发放防尘、防毒口罩等劳动保护用品。
（5）合理安排工作人员轮流操作机械。
穿插安排低噪音工作，减少接触高噪音工作时间，注重机具设备保养，降低噪音。
（6）现场实行安全、保卫制度，进入施工现场的人员一律要戴安全帽。
管理人员与作业人员分颜色区别，建立来访制度，经常对工人进行法律和文明教育。
现场管理、技术、施工人员佩带胸卡。
九、文明施工
（1）工程材料、制品构件分门别类、有条理地堆放整齐；机具设备定机定人保养，保持运行整洁，机容正常。
（2）施工道路出入口和交叉口设置交通指令标志，隧道内设置示警灯及照明灯，保证车辆和行人的安全。
（3）施工现场坚持日做日清，工完场清，严禁乱堆乱放垃圾。
（4）合理布置场地。
及时对隧道内积水、泥渣等进行清理，做到场地整洁、道路平顺、排水畅通、标志醒目、生产环境达到标准作业要求。
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