东山供水工程9#隧洞双护盾TBM生产前洞外的施工准备

李进平

（山西省水利建筑工程局 山西太原030006）

1 工程概况

山西省晋中东山供水工程主要工程施工十一标位于山西省晋中祁县来远乡集林坪村西的西坡，是9#隧洞3个标段中的出口段（YD14+418.86m～YD29+879.30 m），长15460.44m，9#隧洞最大设计流量6.0 m3/s，纵坡i=1/2700；本标段起始断面（YD14+418.86）底高程1013.37m，出口（YD29+854.30）底高程1007.655m。9#隧洞出口段分2部分，一部分是钻爆法施工，YD29+854.30 m～YD29+054.30 m，长800 m，C25钢筋混凝土衬砌，为TBM进洞滑行段。该洞段为城门洞型，开挖断面4.7m×4.8m。另一部分是TBM施工，TBM开挖14635.44m，圆形断面，开挖直径4.16m。衬砌为C45（W8、F150）预制混凝土管片拼装式结构，单管片型式为六边形蜂窝状结构，厚25cm，宽1.2m，四片管片组成一环，并在每个管片周围设遇水膨胀橡胶止水带，管片与管片环向缝之间用两个定位连接销锁定,纵向缝内设置圆柱形PVC导向杆。衬砌后隧洞净直径3.4m。

2 生产前施工准备工作

2.1 9#洞出口

2.1.1 20 m的明洞段

为了便于TBM施工，在钻爆法施工前，要做20 m的明洞段，明洞断面为城门洞型，用20榀16的工字钢制作成钢拱架，间距1m，拱架直墙段外侧砌筑浆砌石挡土墙，拱架之间用钢筋连接，外设钢筋网和土工布，内部用喷射混凝土一次支护。

2.1.2 800 m钻爆开挖及底拱混凝土施工

在TBM进场前，必须钻爆法开挖800 m作为TBM的滑行段，钻爆法施工结束后，需要把洞室底板做成反弧混凝土结构，内部预埋TBM滑行导轨。

2.1.3 洞脸护坡及排水

由于9#洞出口是在原始植被的山坡上削坡后开挖出来的，削坡面积大，为了防止雨水冲刷，对洞脸进行了浆砌石护坡、生态护坡及锚喷护坡。同时在削坡后形成的马道内侧及洞顶设置好排水沟，把山体上部的雨水顺利的引下来，避免对洞顶的冲刷。

2.1.4 洞口二级沉淀池

洞内的生产废水及地下水自流出洞外后需要进行污水处理，所以必须设置二级污水沉淀池，污水沉淀池长×宽×高（5m×2.5m×2m），中间以隔墙分成二级，隔墙上部预留溢水孔，为了便于清理淤泥，沉淀池顶用预制混凝土板覆盖。

2.1.5 洞口调度室及洞口库房

TBM生产调度是生产过程中的关键，调度室必须建立在洞口，调度室内设置电话3部，调度室为彩钢房。进洞的一些小的物资必须放在洞口，便于进洞时装车，洞口必须设置必要的库房，库房也是彩钢房。

2.2 工业广场

2.2.1 调度道轨的铺设

1）通常道轨铺设至少需要四条。本工程受洞外场地限制，TBM工业广场只有约15000 m2的布置面积，为了保证TBM出渣、管片装卸、豆砾石装车、水泥装车、车辆调度等需要，拟布置五条轨道线路，确保运转灵活机动，一条为洞内所需物资的装车线路（主要为：袋装水泥、豆砾石、水管、道轨、道钉、道夹板、润滑脂等），两条往返车辆的主车道，一条备用车道，并增加一条支线直接进入机修车间便于小火车的维修。道轨为38轨，轨枕为条形预制混凝土，轨枕之间用石子填充。

2）38道轨和配套的道岔需要提前购买和定做。

2.2.2 翻渣机坑混凝土及其翻渣机的安装

1）翻渣坑位于河道附近，从翻渣坑出口沿河道修建一条出渣道路直接和原水泥路面连接，解决TBM施工出渣运输问题；在距离洞口150 m处设一液压翻渣台，能同时卸载2节8m3的渣车，翻渣台下部场区满足ZL50装载机装20t自卸汽车的运输要求。翻渣机的选型很重要，既要方便操作，有便于维修和保养，翻渣机的基础及渣坑翼墙都是混凝土结构。翻渣机操作室为砖混结构的2层房屋，1层放置翻渣机的液压系统，2层放置操作台电器控制系统。

2）翻渣机要提前联系厂家定做，根据厂家提供的翻渣机混凝土基础就可以提前进行土建施工。

2.2.3 机修车间的建设

在工业广场沿维修专线设置60 m2的机修车间，房屋为型钢轻型结构，机修车间分火车维修、刀具维修、机加工等。火车维修间高6m，宽5m，上部设有吊车梁及起重电葫芦，刀具修理车间要满足刀具的维修，机加工车间内要完成很多工作，预埋件的加工、打眼、焊割、水管法兰的焊接、火车轮的维修补焊等。

2.2.4 TBM主机组装平台混凝土施工

TBM组装平台必须有足够的空间确保TBM顺利组装（当TBM组装完成并进洞后，组装平台还可以作为工业广场内燃机车的主干线），在离明洞段20 m外沿洞轴线修建TBM组装平台，TBM组装平台长33m，宽6m，其中30 m为TBM主机组装区，3m为TBM滑行提供反作用力的镇墩。沿组装平台轴线后部为主道轨线路，便于后配套的组装。整个TBM组装区域长200 m，宽50 m，后配套台车在组装区按2列分布在主副道轨上。主机组装平台两侧各有24m的距离，便于50 t吊车的吊装作业。

2.3 管片预制厂及配套设施

2.3.1 钢结构管片预制厂

为了满足施工要求，预制厂为钢结构彩钢房，分为主厂房和副厂房，主厂房长×宽（96m×18m），副厂房长×宽（96m×9m）。在厂房封顶以前要安装3t、5t、10 t的移动吊车。

1）管片自动流水生产线及管片模具的招投标工作

管片生产自动流水线包括：15套（60+1个）管片模具，管片出模真空吸盘，翻管片机，管片调用行车，管片蒸养窑，温控系统，管片生产流水线。

2）管片蒸养窑土建施工

管片蒸养窑共7间，每间蒸养窑放6个管片，全部是现浇混凝土施工，在厂房建造完就可以根据管片生产线厂家提供的图纸进行施工，里面铺设蒸汽管道。

3）管片钢筋笼生产线

管片钢筋笼生产线包括：钢筋加工区及所有加工设备，钢筋笼绑扎区及绑扎模具，钢筋笼吊运设备（电葫芦），钢筋笼入模吊运设备。

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4）蒸气锅炉的购买及其基础土建施工

管片的养护主要是蒸汽养护，本工程管片预制厂蒸汽锅炉为4t，配套的节煤器、鼓风机等设备的基础都是混凝土，设备需提前采购，根据设备厂家提供的基础在钢结构厂房建造完就可以施工。

5）管片预制厂实验室的布置

管片预制厂配备专门的试验室，有满足施工要求的实验仪器，负责管片预制厂和工程所有混凝土及原材料的实验和鉴定。

2.3.3 管片预制厂外部配套设施

1）70拌和站的安装

混凝土搅拌站包括：搅拌站，水泥料仓，粉煤灰料仓，骨料仓，上料装载机，从搅拌机到管片浇筑混凝土存料斗，混凝土存料斗。

2）空压机房的建设

在预制厂副厂房附近用彩钢房修建一个15m3的空压机房，里面放置一台20 m3的空压机，满足预制厂用气设备的需求。

3）砂石骨料分仓混凝土施工

预制管片的骨料主要为砂子和石子，砂子为水洗砂，石子分中料（20～40 mm）和小料（5～20 mm），三中料要分仓堆放且底部铺设供暖管道。分仓采用强度等级C25混凝土。买个仓储存方量满足月生产量。

4）地磅的建设

为了收粗细骨料、散装水泥、油料的方便，在进大门口附近建设一台100 t的地磅，配套有值班室、收料室。

5）管片堆放厂

在管片预制厂与河道之间的开阔地带设30 000 m2的管片堆放厂，并安装一架大跨度5t门式起重机覆盖全场，可满足任何部位的管片吊运。

2.4 施工用水

2.4.1 打深井

洞内TBM生产日用水量达100 m3，为了满足生产和生活用水，本项目需要打3口深井。在生活区打一口170 m的深井，出水量30 m3/h；在洞口附近为洞内生产提供用水打一口200 m的深井，出水量40 m3/h；在管片预制厂附近打一口100 m的深井，出水量20 m3/h，满足预制厂的生产要求。

2.4.2 修建蓄水池

在洞顶上部20 m处，用15mm厚的钢板制作了2个150 m3的圆形水池，水池外部要做保温。深井的水通过水泵抽到水箱中，水箱中的水通过自重自压的方式分别给生活和生产区供水。

2.5 施工用电

2.5.1 双回路形式供电

1）从盘陀变电站接35kV线路至洞口附近变电站；

2）从10#洞进口接10 kV线路至洞口附近变电站。变电站容量为4500 kVA，变电站出线为2回TBM20 kV出线（1用1备）和2回10 kV洞外用电出线（1用1备）。

2.5.2 35kV变电站的建设

9#隧洞施工用电总负荷约为4000 kV，施工用电负荷较大且比较集中。隧洞TBM施工点从盘陀变电站35kV线路至洞口35kV/20 kV和35kV/10 kV变电站，TBM从变电站接20 kV电缆进洞，洞内加压通风和排水接10 kV电缆进洞。

2.6 施工通风

洞内供风是TBM生产的一个重要环节，风机的购买要结合隧洞的长度和断面，提前订货。根据本工程的洞径尺寸拟采用3×90 kW的多级轴流风机，风筒直径1100 mm，洞口左侧要根据风机的尺寸提前加工钢结构支架。

2.7 施工道路的建设

根据施工现场的情况，昌源河把管片预制厂和项目部生活区及洞口一分为二，为了交通运输方便，要修建3条带埋涵的混凝土过水路面，和一条专用出渣道路，一条专用管片运输道路。

2.8 施工临建

施工临建主要是项目部和业主的办公楼、掘进队、车队、管片预制厂等工人的宿舍楼、食堂、洗浴、锅炉房等，在TBM进场前都要建设完毕。

2.9 弃渣厂

TBM隧洞开挖出来的石渣必须运到弃渣场，进渣场的道路要提前修通并硬化。弃渣场要根据隧洞开挖出渣方量合理进行规划，避免二次倒运。

2.10 其他配套设备及机加工

2.10.1 牵引火车头的购买

洞内的运输和出渣主要靠火车头作为牵引机具，由于本工程隧洞洞经小，火车头需要提前定做，由于供货周期长，为了不影响TBM生产需要提前对生产厂家进行招投标，及时确定供货厂家。

2.10.2 各种配套车辆的加工制作

根据TBM生产需要，按照生产配套的组列，需加工8m3渣斗车32节、载人车3节、管片车32节，豆粒石车3节、电缆车2节、导轨车2节，钢结构数量大，质量要求高，尽快提前加工。

3 结束语

TBM进洞前洞外的施工准备工作特别重要，上述的施工准备工作滞后将直接影响施工进度，特别是管片预制厂和800 m的钻爆法施工滑行段必须在TBM设备进场前施工完毕。合理地安排各项准备工作，能为TBM顺利进场组装、调试、掘进提供有力保障。