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    遼寧省大伙房水庫(kù)輸水工程85. 32 km長(zhǎng)的主體隧洞采用3臺(tái)開(kāi)敞式硬巖掘進(jìn)機(jī)施工，要求每臺(tái)掘進(jìn)機(jī)開(kāi)挖里程約20 km。由于隧洞長(zhǎng)、直徑大、要求開(kāi)挖速度快、單位時(shí)間出渣量大，因此，該工程的TBM施工出渣技術(shù)成為需要重點(diǎn)解決的技術(shù)難題。
1、TMB施工出渣技術(shù)現(xiàn)狀
    國(guó)內(nèi)外隧道施工中可用的出渣運(yùn)輸系統(tǒng)有：窄軌內(nèi)燃機(jī)有軌運(yùn)輸系統(tǒng)、電瓶車(chē)牽引有軌運(yùn)輸系統(tǒng)、架線式電力機(jī)車(chē)有軌運(yùn)輸系統(tǒng)、大型自卸汽車(chē)無(wú)軌運(yùn)輸系統(tǒng)、皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)等。電瓶車(chē)具有使用靈活、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，但其電瓶使用壽命短、故障率高、用電效率低、運(yùn)輸成本高、牽引能力不足等缺點(diǎn)；架線式電力機(jī)車(chē)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、維護(hù)方便、無(wú)污染，在礦井應(yīng)用較廣泛，但其需有架線設(shè)施，不夠靈活，對(duì)作業(yè)空間和人員通行有一定影響，在電器與架線之間易產(chǎn)生火花，適應(yīng)性不強(qiáng)；大型自卸汽車(chē)無(wú)軌運(yùn)輸系統(tǒng)污染嚴(yán)重，出渣能力有限，長(zhǎng)大隧道TBM施工不宜選用。
    對(duì)于長(zhǎng)大隧道TBM施工，內(nèi)燃機(jī)牽引有軌運(yùn)輸系統(tǒng)和皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)目前在國(guó)內(nèi)外施工中為主要采用的出渣方案。內(nèi)燃機(jī)車(chē)污染較重，對(duì)長(zhǎng)大隧道通風(fēng)有較高要求。近年來(lái)，由于動(dòng)態(tài)分析技術(shù)、可控起動(dòng)技術(shù)、自動(dòng)張緊技術(shù)，中間驅(qū)動(dòng)技術(shù)、高速托輥技術(shù)等高新技術(shù)的應(yīng)用，使皮帶出渣運(yùn)輸系統(tǒng)具有連續(xù)輸送、運(yùn)距遠(yuǎn)、運(yùn)量大、污染小、TBM設(shè)備利用率高等特點(diǎn)，從而得到了越來(lái)越多的關(guān)注，正在成為隧道施工出渣運(yùn)輸系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。
    當(dāng)前，帶式輸送機(jī)已經(jīng)成為我國(guó)煤礦井下運(yùn)輸?shù)闹饕�方式，雖然我國(guó)隧道施工還沒(méi)有采用皮帶運(yùn)輸出渣的先例，但是，在美國(guó)、歐洲、香港、日本、澳大利亞等地的隧道施工中已有數(shù)十項(xiàng)工程采用了皮帶運(yùn)輸出渣方案。美國(guó)波士頓長(zhǎng)16 km、直徑7. 92 m的隧道工程就采用了寬914 mm、出渣能力800t/h的皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)。目前，皮帶機(jī)技術(shù)已趨于成熟，美國(guó)80%工程項(xiàng)目采用皮帶機(jī)出渣，歐洲特別是近年來(lái)長(zhǎng)大隧道也大都采用皮帶機(jī)出渣。理論上講，連續(xù)皮帶機(jī)可以無(wú)限延伸，但目前的技術(shù)水平為15 km左右。
    應(yīng)該說(shuō)，低污染內(nèi)燃機(jī)車(chē)有軌運(yùn)輸系統(tǒng)和皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)均為長(zhǎng)大隧道出渣可選方案，而對(duì)于TBM掘進(jìn)速度快、出渣量大的長(zhǎng)大隧道土程，皮帶連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)正在成為應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)。隧道施工有軌運(yùn)輸系統(tǒng)用的大噸位低污染內(nèi)燃機(jī)車(chē)在我國(guó)尚屬空白，需要進(jìn)口，國(guó)外主要生產(chǎn)廠家為美國(guó)、德國(guó)、日本、英國(guó)等；連續(xù)皮帶運(yùn)輸機(jī)國(guó)內(nèi)外均有不少?gòu)S家生產(chǎn)，但是，國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品性能、壽命、控制系統(tǒng)等存在明顯差距。
2、連續(xù)皮帶機(jī)出渣方案的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
    相對(duì)于內(nèi)燃機(jī)車(chē)牽引有軌運(yùn)輸系統(tǒng)，連續(xù)皮帶機(jī)出渣系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)由于無(wú)需等待渣車(chē)，可以使TBM設(shè)備獲得較高的利用率，因而可獲得快得多的掘進(jìn)速度；(2)施工管理較為簡(jiǎn)單，需要較少的施工人員和較低的勞動(dòng)強(qiáng)度；(3)無(wú)需渣車(chē)所要的加利福尼亞道岔；(4)沒(méi)有重載機(jī)車(chē)所產(chǎn)生的污染，降低了對(duì)通風(fēng)機(jī)和通風(fēng)管的要求；(5)由于沒(méi)有渣車(chē)，可采用較輕的軌道進(jìn)料；(6)可以在渣車(chē)所不能的更大的傾斜條件下運(yùn)輸；(7)洞外不需要翻車(chē)卸渣機(jī)；(8)采用皮帶運(yùn)輸出渣系統(tǒng)，可以使TBM后配套系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更輕、更短；(9)由于具有對(duì)不同直徑隧道工程的廣泛適應(yīng)性，皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)具有更高的再用性；(10)有更高的再銷(xiāo)售價(jià)值；(11)皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)整個(gè)性?xún)r(jià)比高于有軌運(yùn)輸系統(tǒng)。
    采用連續(xù)皮帶機(jī)出渣系統(tǒng)的缺點(diǎn)：(1)皮帶運(yùn)輸出渣系統(tǒng)本身初次設(shè)備投資較高；(2)不適合拐彎太急的隧道（低于半徑600 m的隧道）；(3)我國(guó)隧道施工還沒(méi)有應(yīng)用連續(xù)皮帶機(jī)運(yùn)輸?shù)南壤�，缺少使用�?jīng)驗(yàn)。
    長(zhǎng)大隧道運(yùn)輸系統(tǒng)分為有軌運(yùn)輸系統(tǒng)、無(wú)軌運(yùn)輸系統(tǒng)和連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)，運(yùn)輸方案一般根據(jù)工程規(guī)模、工期要求、造價(jià)等情況而定。運(yùn)輸作業(yè)在整個(gè)循環(huán)時(shí)間中占有很大比例，必須建立高效的運(yùn)輸系統(tǒng)，使運(yùn)輸系統(tǒng)能夠滿足用量要求，確保施工進(jìn)度。根據(jù)本工程的工期要求和工程特點(diǎn)，TBM施工長(zhǎng)度大、洞徑大、掘進(jìn)速度快、單位時(shí)間運(yùn)渣量大、運(yùn)距長(zhǎng)、支洞坡度大等特點(diǎn)，借鑒國(guó)內(nèi)、外長(zhǎng)大隧道施工經(jīng)驗(yàn)，本隧道選用連續(xù)皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)。
3、連續(xù)皮帶機(jī)出渣技術(shù)
    TBM掘進(jìn)和出渣過(guò)程為：刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)，刀具切割巖石，刀盤(pán)上的邊鏟斗和中心鏟斗將石渣收集到刀盤(pán)后部機(jī)頭架內(nèi)的集渣槽，然后轉(zhuǎn)運(yùn)到位于主梁里面的l#皮帶機(jī)上，再運(yùn)輸?shù)轿挥谶B接橋上的2#皮帶機(jī)上，再運(yùn)輸?shù)轿挥诤笈涮椎?#皮帶機(jī)上，由此處轉(zhuǎn)到連續(xù)皮帶機(jī)尾部，直接通過(guò)連續(xù)皮帶機(jī)將石渣運(yùn)輸?shù)蕉赐獾呐R時(shí)轉(zhuǎn)渣場(chǎng)，再由自卸汽車(chē)二次倒運(yùn)（或汽車(chē)直接接料）到永久棄渣場(chǎng)。
    本工程TBM3段連續(xù)皮帶機(jī)長(zhǎng)10 km，皮帶寬900 mm，帶速3.0 m/s，運(yùn)輸能力800 t/h，采用鋼絲繩皮帶，每節(jié)皮帶長(zhǎng)500 m。
    隨著TBM的向前掘進(jìn)，皮帶架則被安裝在側(cè)墻上（或由固定在洞頂?shù)逆湕l懸掛洞內(nèi)）不斷向前延伸。皮帶機(jī)尾站安裝在后配套臺(tái)車(chē)上，隨后配套向前移動(dòng)，尾站裝有上下、左右和傾斜調(diào)整油缸，以方便皮帶機(jī)的調(diào)偏。連續(xù)皮帶機(jī)設(shè)置有皮帶儲(chǔ)存?zhèn)}，一次可儲(chǔ)存500 m長(zhǎng)的皮帶，隨著TBM的掘進(jìn)，皮帶在液壓裝置的控制下不斷向外釋放，當(dāng)釋放完畢后，可通過(guò)硫化技術(shù)將新一節(jié)500 m的皮帶接入存儲(chǔ)倉(cāng)中。皮帶接頭連接采用硫化橡膠高溫?zé)岷福�一�?jié)皮帶兩個(gè)接頭硫化完成大約需24 h。
    皮帶通過(guò)存儲(chǔ)倉(cāng)的路徑和延伸方法如圖1所示。該皮帶儲(chǔ)存?zhèn)}相向多軸卷帶系統(tǒng)(A1，A2，A3+B．，B2，B3)，保證了皮帶的來(lái)回折疊。儲(chǔ)存?zhèn)}中的儲(chǔ)帶量與卷帶長(zhǎng)度成比例。在儲(chǔ)存?zhèn)}的兩端采用液壓油缸通過(guò)多功能行程索和滑輪將滾軸向外拉，使皮帶保持恒定受拉。在TBM后配套向前移動(dòng)時(shí)，克服了液壓缸的壓力調(diào)整，皮帶直接由儲(chǔ)存?zhèn)}供給。皮帶儲(chǔ)存所需能源由專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的液壓動(dòng)力泵站提供，該設(shè)計(jì)保證在啟動(dòng)皮帶時(shí)快速拉緊皮帶，在皮帶達(dá)到一定速度后自動(dòng)調(diào)整到低張力，使皮帶減少摩擦。
    為提供皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)必須的動(dòng)力，在卸渣點(diǎn)（連續(xù)皮帶機(jī)頭部）本工程安裝一組900 kW驅(qū)動(dòng)裝置，采用PLC控制。有些工程，在TBM向前掘進(jìn)到一定距離時(shí)，還可安裝額外的輔助增力驅(qū)動(dòng)。
    輔助增力驅(qū)動(dòng)不僅為皮帶加長(zhǎng)后提供系統(tǒng)動(dòng)力，而且能降低皮帶張力，為了配合驅(qū)動(dòng)輪，并在皮帶起動(dòng)時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)皮帶張力。

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