向着世界领先的目标迈进
日期:2008年09月11日 来源: 浏览量: 字号:[ ]
  中铁隧道股份在南疆铁路吐库二线中天山隧道成功攻克TBM掘进与衬砌同步施工这一世界性难题,使得中国中铁隧道在TBM施工领域进一步向世界领先水平迈进。
  十一年前,在西康线秦岭线特长隧道,中国中铁隧道首次在国内引进世界领先水平的全断面掘进机,第一次在中国铁路隧道建设史上拉开了TBM施工的帷幕。十一年来,中国中铁隧道以不断超越的精神,在TBM施工技术和装备上,不断探索,勇于实践,实现了从了解到掌握到成熟到超越的历程,实现TBM施工技术世界级难题的突破,树立起中国铁路隧道施工的一座座里程杯,站到了世界TBM施工的前沿。
  1997年,秦岭隧道,国人首次驾驭TBM掘进机。中铁隧道制定了我国第一个TBM施工围岩等级划分技术标准和方法,自主开发了TBM施工及组织管理体系,其主要技术指标和成果均达到国际先进水平,实现了国内特长隧道设计和施工技术的重大跨越,其中TBM故障诊断技术和专家系统为世界首创,居国际先进水平,同时创下了平均月掘进268米、最高月掘进528米的纪录,平均机时利用率为45%,最高达75%,远超国际40%的平均水平,创造了18个月贯通我国第一长隧的奇迹。秦岭特长隧道修建技术获国家科学技术进步一等奖,其《敞开式硬岩掘进机在软弱围岩铁路隧道施工工法》被审定为国家级工法。
  2000年3月,秦岭隧道后,中铁隧道股份又驾驭TBM贯通了西合线磨沟岭隧道。中铁隧道技术人员自己动手,进一步掌握TBM的组装技术,实现了TBM组装、调试、试掘进一次成功。在磨沟岭隧道的施工中,创下了日掘进41.3米,月掘进573.9米的铁路隧道单口独头掘进全国最高纪录。磨沟岭隧道的施工,成为我国采用TBM修建软弱围岩地质隧道的第一个成功范例,使我国在TBM组织方法、施工技术、施工手段、专业化队伍的建设上实现新的超越:使传统的软弱围岩地质施工工法与TBM工法紧密结合,丰富了TBM长距离软弱围岩地质施工理论;实现了敞开式硬岩掘进机在软弱围岩中施工的重大突破;在对TBM施工及机械等方面消化吸收的基础上,实现了真正的掌握和运用,实现了TBM的拼装和调试的完成方案,为独立掌握和运用TBM施工积累了成功的经验;并为我国产业化发展TBM掘进机施工技术培养了大批专业人才,为今后我国长大隧道采用TBM施工做了现代化管理、现代化技术、现代化人才的储备。
  TBM作为当今国际上最先进的隧道施工设备,大部分零部件依赖进口,价格昂贵,供货周期长严重影响设备的正常运转。为降低TBM施工成本,缩短配件供货周期,在秦岭和磨沟岭隧道修建期间,中国中铁隧道抽调精干技术人员组建攻关小组,将配件国产化作为主攻目标,使TBM配件国产化,实现部分国产刀具、刀圈、仰拱块吊机部件、电缆滚筒、皮带刮板等配件质量过硬,为下步TBM国产化打下良好基础。
  2003年5月,中国中铁隧道中标世界上最长的输水隧洞——大伙房输水工程TBM2标。基于专业优势,中铁隧道股份创造了750.5米的全国纪录,并在三段施工中,全部实现了独头掘进超7公里的壮举,大伙房输水隧洞的成功贯通,标志着TBM施工技术已经完成成熟,达到国际先进水平。
  然而,在秦岭特长隧道及以后的磨沟岭隧道及桃花铺隧道、大伙房输水隧洞等TBM施工工程,TBM施工一直采用掘进全隧贯通之后,单工序再进行二次衬砌的施工,该工艺存在TBM掘进与二次衬砌单工序作业,造成工期大大延长及大量物力、人力,造成成本大大增加。
  2007年5月,中国中铁隧道中标南疆铁路吐库(吐鲁番~库尔勒)二线中天山特长隧道(左右单线隧道),承建右单线的建设任务,其中TBM施工段长约14KM,规定合同日期46个月。参照以往TBM掘进平均速度指标及最高进度数据,在如此段的时间内完成如此长的水道工程施工,传统工艺无法实现,实现TBM同步衬砌将成为解决这一难题唯一有效途径,中隧人面临着巨大的挑战。
  实现TBM掘进与二次衬砌同步进行面临两大技术性难题:一是在同步衬砌的情况下,如何保证TBM快速掘进,特别是TBM掘进与二次衬砌同步施工之间的交通运输互相干扰问题;二是TBM掘进隧道断面形状特点及管线布置特点条件下,解决TBM掘进供风、供水、供电管线过台车的问题。
  2007年11月10日,中国中铁隧道吐库二线指挥部第一次同步衬砌专题会,汇聚了同为有多年TBM施工实践的指挥部和股份公司进口工区的技术骨干初步讨论确定了<<衬砌设计任务书>>,对同步衬砌中关键性的技术难题设计解决思路进行了初步讨论,指出有效解决同步衬砌与TBM掘进之间的两个技术性难题,关键在于台车的选型和设计,在于台车设计边界条件的确定。经过激烈的讨论辩证后,形成初步方案:不设浮放道岔,在边基上铺设台车行走轨道。不占用TBM运输系统。
  2008年5月1日17时,第一组衬砌开始浇筑,顺利脱模。通过前几组同步衬砌的施工,技术人员不断总结,不断提高,对工艺提出两个创新改进意见,进一步完善同步衬砌工艺:一是矮边墙形状的创新施工,通过将二次衬砌矮边墙设计成台阶状,抬高台车走行轨铺设平台,满足了台车(架)走行轨及结构件不侵入双线行车限界的要求,同时上台阶设计为斜面,在满足台车结构设计空间的同时,大大减小了对二次衬砌厚度的削弱;二是台车走行轨轨枕的创新改造,既满足了走行轨抗倾覆的要求,又在满足了台车整体下降脱模及走行时台车模板下沿不与轨面触碰摩擦的条件下,使竣工后纵向施工缝掩盖于侧沟盖板顶面下,二衬外观效果得到改善。
  中天山隧道TBM掘进同步衬砌于2008年5月1日开始施工以来,通过现场施工实践和经专家确认,工艺取得了成功,在解决同步衬砌两大关键技术瓶颈上取得了预期效果,在二衬砼等强及台车脱模、走行、定位期间,台车下均能保证双线通行。确保了前方TBM掘进运输的畅通、快速。在7月份在一台模板台车的情况下完成衬砌16组,长247米,掘进在受地质影响的情况也完成了435米的好成绩。
  TBM作为当今国际上最先进的隧道施工设备,大部分零部件依赖进口,价格昂贵,供货周期长且严重影响设备的正常运转。为降低TBM施工成本,缩短配件供货周期,中铁隧道股份攻关小组将国产化作为主攻目标,目前,国产的部分刀具、刀圈、仰拱块吊机部件、电缆滚筒、皮带刮板等配件质量过硬,为下步TBM国产化打下了良好基础。
  在国家“863”计划的支持下,中铁隧道股份逐渐由TBM配件生产发展到整机生产,并于2008年4月份制造出国内首台复合式土压平衡盾构机,大大提高了民族装备制造业水平。如今,中铁隧道股份抢进实现TBM施工与制造的一体化,正由世界先进水平向世界领先水平迈进。(牛雪顶)

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