王應(yīng)龍
(廣東水電二局股份有限公司, 廣東 廣州 510000)
在TBM隧洞施工中,出渣方案的選擇,必須要結(jié)合整個工程項目具體情況出發(fā),明確原有出渣方案的不足,在綜合分析的基礎(chǔ)上,提出可行的出渣方案并進(jìn)行對比,以確保所選擇出渣方案是科學(xué)合理的,從而為整個工程施工的順利進(jìn)行提供支持。
在廣西樂灘引水工程中,該標(biāo)段為自北干渠渠首分水閘后明渠至屯五渡槽進(jìn)口,全長29.44km,組成部分包括明渠和隧洞,其中二段明渠總長5697m,三段鉆爆法隧洞總長7638m,洞徑φ6040,二段TBM隧洞總長16100m,洞徑φ5940,如圖1所示。
圖1
在TBM隧洞出渣方案調(diào)整過程中,出渣方式仍為聯(lián)合出渣,通過窄軌內(nèi)燃機(jī)車、出渣車以及液壓翻車機(jī)的聯(lián)合配合,TBM第二施工段則從六浪隧道出口進(jìn)行出渣。在這一過程中,最遠(yuǎn)運(yùn)輸距離發(fā)生變化,需要將兩段掘進(jìn)距離、北泗鉆爆法隧洞、出口段鉆爆法隧洞以及出口至卸渣平臺軌道距離相加,經(jīng)過計算最遠(yuǎn)運(yùn)輸距離為 20312m。在這一方案下,編組車靳東與出洞時間包括會車時間在內(nèi)為2.5h,往返最遠(yuǎn)距離時需要消耗4.5h,于洞內(nèi)卸料裝渣需要消耗2.0h,于洞外卸渣裝料需要消耗 1.5h,總的來說列車一整個工作循環(huán)需要消耗 8.0h。在將軌道錯車平臺布置于隧道中間,第一個平臺與出口距離 6.5km,第二個平臺與出口距離13km,將5列編組列車投入運(yùn)輸并進(jìn)行科學(xué)布置,一列位于洞口,兩列分別位于錯車平臺,兩列位于TBM后保持配套,此種方式下能夠滿足兩個循環(huán)3.6m的進(jìn)度施工,兩個小時內(nèi)即可完成,投入成本與購置費(fèi)用也得以計算出來。
通過對比該方案與招標(biāo)方案,可以發(fā)現(xiàn),設(shè)備購置成本增加1315.4萬元,設(shè)備運(yùn)行成本增強(qiáng)1.89萬元,主要體現(xiàn)在機(jī)車日能源消耗、運(yùn)距能源消耗、水電維修以及人工等費(fèi)用方面。施工進(jìn)度方面,依照月完成600m,7個月完成段掘進(jìn)的情況下,可計算運(yùn)行成本增強(qiáng)396.9萬元,總計施工成本增強(qiáng)1712.3萬元。在工期方面,該方案在一定程度上加大了不可控風(fēng)險。洞內(nèi)運(yùn)輸距離增加,掘進(jìn)循環(huán)出渣及施工方面,材料運(yùn)輸時間也明顯延長,所投入運(yùn)輸設(shè)備也明顯增多,對于列車運(yùn)行調(diào)度也提出了更高的要求,并且施工過程中軌道及設(shè)備等需要維護(hù),在整個施工中存在諸多不可預(yù)見因素,極易在洞內(nèi)出現(xiàn)運(yùn)輸故障,若某一環(huán)節(jié)問題得不到及時有效解決,勢必會在一定程度上加大處理難度,處理等待時間延長,進(jìn)而會對整個施工工期產(chǎn)生強(qiáng)烈影響。通過計算可以發(fā)現(xiàn),在這一方案下,TBM隧道貫通時間與原方案相比要延長1個月。就TBM二襯施工工期來看,在該出渣方案下,需要等TBM貫通后方可實施二襯施工,則工期延長時間長達(dá)3個月,總體工期延長4個月以上。
針對原出渣方案進(jìn)行調(diào)整,設(shè)計了連續(xù)皮帶機(jī)出渣方案,能夠解決窄軌內(nèi)燃機(jī)車出渣進(jìn)度慢的問題,隨著掘進(jìn)距離的延長,TBM掘進(jìn)程度所受出渣影響也得到有效緩解。就連續(xù)皮帶機(jī)出渣的優(yōu)勢來看,其能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)出渣,滿足較遠(yuǎn)運(yùn)距的現(xiàn)實需求,整個操作過程中無需等待,這就保證了TBM的高利用率,促進(jìn)隧道掘進(jìn)速度的顯著提升。連續(xù)皮帶機(jī)應(yīng)用過程中便于施工管理,并且故障發(fā)生率比較低,所涉及施工人員數(shù)量較少,勞動強(qiáng)度也得到明顯降低。在實際操作過程中,可通過汽車來進(jìn)行運(yùn)輸進(jìn)料,無需出渣車及錯車平臺,尾氣污染問題得到有效緩解。連續(xù)皮帶機(jī)出渣過程中,對于通風(fēng)設(shè)備和風(fēng)管不存在特殊要求,并且能夠滿足大坡度運(yùn)輸需求,這是渣車所無法實現(xiàn)的,并且洞外無需應(yīng)用配套設(shè)備,操作相對便捷化。
就連續(xù)皮帶機(jī)出渣的應(yīng)用情況來看,必須要科學(xué)設(shè)定皮帶機(jī)出渣方案,并做好相關(guān)設(shè)備配置工作。就皮帶機(jī)出渣方案來看,TBM第一施工段中,通過皮帶機(jī)將渣輸送至棄渣場,由汽車來運(yùn)輸人員和施工材料,運(yùn)輸過程中要對運(yùn)輸車平板車進(jìn)行編隊,每輛車可滿足掘進(jìn)循環(huán)施工的材料運(yùn)輸需求,以洞渣填筑洞內(nèi)道路,將會車平臺填筑于隧道中部,在經(jīng)過支洞后,將皮帶機(jī)轉(zhuǎn)至支洞出渣,并由此對材料進(jìn)行運(yùn)輸,這就能夠為二襯提前施工創(chuàng)造條件。在出渣方式調(diào)整后,需將皮帶輸送架布設(shè)于支洞側(cè)壁,將送風(fēng)管懸掛于頂部,規(guī)格為φ1600,并且要滿足運(yùn)輸平板車的行駛需求,合理擴(kuò)大支洞斷面,寬度為6.0m,高度為6.0m。
在設(shè)備配置方面,將皮帶輸送系統(tǒng)配置于TBM第一段掘進(jìn)內(nèi),車輛進(jìn)出洞過程中,重車平均時速可達(dá)10km/h,輕車出洞平均時速可達(dá)12km/h,于洞內(nèi)卸車需要0.5h,于洞外裝車及調(diào)度需要0.5h,車隊運(yùn)行一個循環(huán)需要3h23min。在運(yùn)輸過程中若三個車隊同時進(jìn)行,兩個掘進(jìn)循環(huán)材料運(yùn)送至工作面需要間隔70min,TBM每一段掘進(jìn)循環(huán)時間為45min,三個車隊即可滿足連續(xù)掘進(jìn)施工需求。受到車輛故障及應(yīng)急搶險等因素的影響,需做好砼罐車及平板車備用,分別為 1臺。此種情況下,在這一施工過程中需要投入6輛砼罐車和6臺平板車,載人車兩臺。
該方案總成本為6010萬元,與原招標(biāo)方案成本相比增加2504.8萬元,與方案一相比成本增加了792.5萬元。在工期方面,連續(xù)皮帶機(jī)出渣方式下,可分開出渣和進(jìn)料,出渣操作不會對TBM掘進(jìn)產(chǎn)生影響。在樂灘引水工程中,TBM隧洞掘進(jìn)歷程為15998.22m,其中存在較多II類圍巖和III類圍巖,初期支護(hù)量較小,TBM連續(xù)快速掘進(jìn)得以實現(xiàn)。該出渣方案下施工進(jìn)度較快在,總工期得以提前6個月。
通過以上分析可知,為改善TBM隧洞出渣效果,在樂灘引水工程中,要明確原有出渣方案的不足,并加以科學(xué)改進(jìn)。通過對比以上兩個方案,建議采用連續(xù)皮帶機(jī)出渣方案,該方案下技術(shù)優(yōu)勢明顯,并且有助于加快工期,盡管投入成本較高,但效率顯著,能夠促進(jìn)工程盡快建成發(fā)揮灌溉效益,對于工程項目經(jīng)濟(jì)效益的維護(hù)具有重要意義。