一种隧道TBM拆机系统的制作方法

一种隧道tbm拆机系统
技术领域
1.本发明涉及隧道tbm施工领域，特别涉及一种隧道tbm拆机系统，用于同一条隧道内相向掘进的两台tbm的拆机。


背景技术：

2.在现有技术中，tbm掘进至中点后需要在刀盘前后采用钻爆法施工大断面“蘑菇状”拆机洞室，利用浇筑的二次衬砌直边墙作为受力载体，在两侧边墙与扩大拱部结构之间施工钢筋混凝土托梁，托梁上铺设轨道，轨道上安装桥式起重机作为拆卸的主要起重设备，该拆机洞室的断面大、长度大；同时，爆破开挖施工组织难度大、安全风险高，容易造成tbm机体受损，无法实现“无损”拆机；施工难度大、施工周期长、施工成本高，无法满足工期紧迫的隧道拆机需要。并且，该拆机洞室施工完成后需要在仰拱块两侧采用混凝土浇筑至仰拱块顶面高程，作为拆机施工平台，在拆机完成后二次反向开挖，对于每一台tbm均需要开挖一个拆机洞室，浪费大量的人力、物力、财力。
3.因此，急需设计一种施工成本小、周期短、经济效益高的拆机洞室。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种隧道tbm拆机系统，能够用于同一条隧道内相向掘进的两台tbm的拆机，减少了土方开挖、缩短了施工周期、提升了经济效益。
5.上述隧道tbm拆机系统设置于tbm施工成型的隧道内，包括沿第一tbm掘进的相反方向依次设置的接收洞室、后退区、爆破缓冲区和拆机洞室；所述接收洞室由所述第一tbm掘进至工程中点后倒退形成，用于接收与所述第一tbm对向掘进的第二tbm；所述第一tbm倒退后的刀盘和主机位于所述后退区内，所述拆机洞室在所述第一tbm的台车和桥架拆除后爆破开挖形成。
6.进一步地，所述拆机洞室包括刀盘翻转区、设备拆解区和装车运输区，所述刀盘翻转区、所述设备拆解区和所述装车运输区沿所述第一tbm倒退的方向依次设置。
7.进一步地，所述刀盘翻转区的长度不小于刀盘的最大直径，所述设备拆解区的长度大于tbm主机拆解后各零部件的长度，所述装车运输区的下方的仰拱块未拆除。
8.进一步地，所述拆机洞室的侧壁为直边墙结构，所述拆机洞室的顶壁为拱形结构；在所述拆机洞室内设置有至少两台龙门吊，所述龙门吊在所述拆机洞室内沿隧道的方向往复运动，用于吊运tbm的刀盘至主机尾部拆解下的零部件；其中，所述龙门吊的轨道基础底部的高度位于tbm两侧撑靴的1/2位置。
9.进一步地，在所述拆机洞室的直边墙结构和拱形结构均设置有初期支护。
10.进一步地，所述初期支护的结构由所述拆机洞室的内部向外依次为第一预设厚度的复喷混凝土、钢筋网片、第二预设厚度的初喷混凝土。
11.进一步地，所述初喷混凝土和所述复喷混凝土均为钢纤维混凝土；所述第一预设厚度大于等于60mm，所述第二预设厚度大于等于40mm。
12.进一步地，所述拱形结构的初期支护还包括系统锚杆，所述系统锚杆的下端设置在所述复喷混凝土内，且所述系统锚杆的上端向上延伸经过所述钢筋网片和所述初喷混凝土后固定至开挖岩壁。
13.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、采用龙门吊代替托梁，因此无需浇筑二次衬砌直边墙作为受力载体，降低了对拆机洞室的高度和宽度尺寸要求，减少了土方开挖量、缩短了施工周期，并且吊装设施拆装简单，提升了经济效益；2、通过第一tbm掘进至工程中点后倒退形成接收洞室，使得第一tbm拆机完成后，与第一tbm对向掘进的第二tbm能够向前空推至拆机洞室进行拆机，实现一个拆机洞室拆除两台tbm，避免同一个项目重复施工拆机洞室，减少了土方开挖量、缩短了施工周期、降低了工程风险，提升了经济效益；3、在第二tbm空推进入拆机洞室的过程中，可利用第二tbm的仰拱吊机继续铺设仰拱块，拆机完成的同时也完成了整个隧道的仰拱块铺设，无需反复进入隧道拆装仰拱块。
附图说明
14.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：图1为根据本发明实施例绘示的拆机系统的纵向立面图；图2为根据本发明实施例绘示的拆机系统横断面图；图3为根据图2绘示的拆机洞室顶部a区域的局部放大图。
15.附图中标记及对应的零部件名称：1-接收洞室；2-后退区；3-爆破缓冲区；4-拆机洞室；5-刀盘翻转区；6-设备拆解区；7-装车运输区；8-tbm开挖成洞；9-系统锚杆；10-龙门吊；11-开挖岩壁；12-初喷混凝土；13-钢筋网片；14-复喷混凝土；15-拱形结构；16-直边墙结构。
具体实施方式
16.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。需要说明的是，本发明已经处于实际研发使用阶段。
17.如图1所示，本发明提供的隧道tbm拆机系统设置于tbm施工成型的隧道内，包括沿第一tbm掘进的相反方向依次设置的接收洞室1、后退区2、爆破缓冲区3和拆机洞室4；所述接收洞室1由所述第一tbm掘进至工程中点后倒退形成，用于接收与所述第一tbm对向掘进的第二tbm；所述第一tbm倒退后的刀盘和主机位于所述后退区2内，所述拆机洞室4在所述第一tbm的台车和桥架拆除后爆破开挖形成。其中，后退区2的长度大于tbm的刀盘至主梁尾部的长度，后退区2用于暂时存放刀盘、主梁等构件；爆破缓冲区3的长度根据拆机洞室4爆破的冲击波和飞石距离确定，主要是为了避免拆机洞室4开挖爆破飞石和冲击波对主梁等构件的破坏，确保构件无损，在本实施例中，爆破缓冲区的长度大于20m；上述接收洞室1、后退区2、爆破缓冲区3的洞径均大于tbm开挖成洞8的直径，以确保第一tbm倒退形成后退区2的过程中不会被卡住，同时也确保了第二tbm顺利地空推进入上述拆机洞室4，在本实施例
中，第一tbm掘进至爆破缓冲区3的预设区段之前，为刀盘边缘的扩挖滚刀增加垫块，增大开挖直径，使接收洞室1、后退区2、爆破缓冲区3的洞径均大于tbm开挖成洞8的直径。
18.基于此，与所述第一tbm对向掘进的第二tbm能够经由上述接收洞室1空推至上述拆机洞室4进行拆机，本发明能够在同一个拆机洞室4内拆除同一隧道内的两台相向掘进的tbm，不必为每台tbm开设一个拆机洞室4，大幅节省了土方开挖量、缩减了隧道工程的施工工期，节省物力财力、提高经济效益。
19.进一步地，所述拆机洞室4包括刀盘翻转区5、设备拆解区6和装车运输区7，所述刀盘翻转区5、所述设备拆解区6和所述装车运输区7沿所述第一tbm倒退的方向依次设置。
20.进一步地，刀盘翻转区5用于拆卸刀盘，将刀盘拆解为多个分块，而后在刀盘翻转区5内将各个刀盘分块逐一由竖直方向翻转为水平方向（即放倒各分块）并吊运至装车运输区7，由此，要求所述刀盘翻转区5的长度不小于刀盘的最大直径。通过此“刀盘分块拆解、分块翻转运输”的方式，能够在很大程度上减小拆机洞室的高度需求，减少土方的开挖量。所述设备拆解区6的长度大于tbm主机拆解后各零部件的长度，所述装车运输区7的下方的仰拱块未拆除。
21.进一步地，如图1至图2所示，所述拆机洞室4的侧壁为直边墙结构16，所述拆机洞室4的顶壁为拱形结构15；在所述拆机洞室4内设置有至少两台龙门吊10，所述龙门吊10在所述拆机洞室4内沿隧道的方向往复运动，用于吊运tbm的刀盘至主机尾部拆解下的零部件，龙门吊10的最大起重重量应满足tbm最大构件的拆解起重要求；显然，拆机洞室4两侧的直边墙结构16的间距（即拆机洞室4的跨度）应当大于龙门吊10的横向尺寸，且应在龙门吊10的两侧留有拆装、检修空间。拆机洞室4的侧壁直边墙结构16的墙根部高于tbm开挖成洞8的轴线（tbm两侧撑靴的1/2位置），拆机洞室4的侧壁直边墙结构16与tbm开挖成洞8之间存在支撑平台，所述龙门吊10架设在该支撑平台上将该支撑平台作为龙门吊10的轨道基础底部。基于此，采用龙门吊10作为吊运设备，相对于在“蘑菇状”拆机洞室架设托梁而言，无需在拆机洞室内设置钢筋混凝土结构的托梁，因此也无需浇筑二次衬砌直边墙作为托梁的受力载体，降低了对拆机洞室的高度和宽度尺寸要求，减少了土方开挖量、缩短了施工周期，并且，采用龙门吊10作为吊装设施拆装简单，提升了经济效益。
22.进一步地，如图2至图3所示，所述拆机洞室4的直边墙结构16和拱形结构15均设置有初期支护，通过在拆机洞室4的顶壁设置初期支护，稳固拆机洞室4的顶壁，确保在拆机洞室进行拆机工作的安全性。
23.进一步地，所述初期支护的结构由所述拆机洞室4的内部向外依次为第一预设厚度的复喷混凝土14、钢筋网片13、第二预设厚度的初喷混凝土12。
24.进一步地，所述初喷混凝土12和所述复喷混凝土14均为钢纤维混凝土；所述第一预设厚度大于等于60mm，所述第二预设厚度大于等于40mm。
25.进一步地，所述拱形结构的初期支护还包括系统锚杆9，所述系统锚杆9的下端设置在所述复喷混凝土14内，且所述系统锚杆9的上端向上延伸经过所述钢筋网片13和所述初喷混凝土12后固定至开挖岩壁11。通过在拆机洞室4顶壁的拱形结构15设置的初期支护中增设系统锚杆9，能够进一步增强顶壁拱形结构15的初期支护层的强度，确保洞内拆机的安全。
26.在本发明的具体实践中，第一tbm掘进至工程中点后，倒退预设距离形成接收洞室
1，此时第一tbm的刀盘和主机位于后退区2内；而后断开第一tbm的前主梁和后主梁的连接处，在最前端的一节桥架的前端安装行走轮，将台车及桥架牵引后退至拆机洞室4的预设区段尾部，并在后退过程中同步拆除后退路径上的仰拱块（装车运输区7对应区域下方的仰拱块需保留），由后往前依次拆除每一节台车、每一节桥架和前主梁，并运输至隧道外。接着在第一tbm的主机尾部安全距离（爆破缓冲区3）外，爆破开挖形成拆机洞室4供tbm的刀盘和主机拆机用。在此过程中，第一tbm的刀盘和主机需从工程中点退至拆机洞室4，因此，为了确保后推过程顺利（后退过程顺畅、不被卡住），需要在第一tbm掘进至爆破缓冲区3的预设区段之前，为第一tbm的刀盘边缘的扩挖滚刀增加垫块，增大开挖直径，使接收洞室1、后退区2、爆破缓冲区3的洞径均大于tbm开挖成洞8的直径。待第一tbm的刀盘和主机在拆机洞室4内完成拆机后，第二tbm向前空推（向着拆机洞室4），推至拆机洞室4进行第二tbm的刀盘和主机部分的拆机工作，在第二tbm向着拆机洞室4空推的过程中，同步在空推路径上铺设仰拱块，最后拆除第二tbm的台车和桥架部分，实现一个拆机洞室拆除同一隧道内的两台相向掘进的tbm。基于此，本发明提供的一种隧道tbm拆机系统，在第二tbm空推进入拆机洞室的过程中，同步在空推路径上铺设仰拱块（例如，可利用第二tbm的仰拱吊机铺设仰拱块），在第二tbm拆机完成的同时也完成了整个隧道的仰拱块铺设，无需反复进入隧道拆装仰拱块。
27.在发明的一具体实践中，拆机洞室面积为117m
²
，较“蘑菇状”拆机洞室的原设计断面缩小约50%，减小了隧道开挖方量，并且仅需开挖一个拆机洞室，就能拆除同一隧道内的两台相向掘进的tbm，节约了施工成本，同时大幅度减小了施工难度，有效加快了拆机进度，具有很好的经济效益，可为不同领域同类工程提供参考。
28.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。可能导致本发明的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。并且图中各部件的形状、尺寸、位置关系不反映真实大小、比例和实际位置关系。
29.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种隧道tbm拆机系统，设置于tbm施工成型的隧道内，其特征在于，包括沿第一tbm掘进的相反方向依次设置的接收洞室（1）、后退区（2）、爆破缓冲区（3）和拆机洞室（4）；所述接收洞室（1）由所述第一tbm掘进至工程中点后倒退形成，用于接收与所述第一tbm对向掘进的第二tbm；所述第一tbm倒退后的刀盘和主机位于所述后退区（2）内，所述拆机洞室（4）在所述第一tbm的台车和桥架拆除后爆破开挖形成。2.根据权利要求1所述的隧道tbm拆机系统，其特征在于，所述拆机洞室（4）包括刀盘翻转区（5）、设备拆解区（6）和装车运输区（7），所述刀盘翻转区（5）、所述设备拆解区（6）和所述装车运输区（7）沿所述第一tbm倒退的方向依次设置。3.根据权利要求2所述的隧道tbm拆机系统，其特征在于，所述刀盘翻转区（5）的长度不小于刀盘的最大直径，所述设备拆解区（6）的长度大于tbm主机拆解后各零部件的长度，所述装车运输区（7）的下方的仰拱块未拆除。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的隧道tbm拆机系统，其特征在于，所述，拆机洞室（4）的侧壁为直边墙结构（16），所述拆机洞室（4）的顶壁为拱形结构（15）；在所述拆机洞室（4）内设置有至少两台龙门吊（10），所述龙门吊（10）在所述拆机洞室（4）内沿隧道的方向往复运动，用于吊运tbm的刀盘至主机尾部拆解下的零部件；其中，所述龙门吊（10）的轨道基础底部的高度位于tbm两侧撑靴的1/2位置。5.根据权利要求4所述的隧道tbm拆机系统，其特征在于，在所述拆机洞室（4）的直边墙结构（16）和拱形结构（15）均设置有初期支护。6.根据权利要求5所述的隧道tbm拆机系统，其特征在于，所述初期支护的结构由所述拆机洞室（4）的内部向外依次为第一预设厚度的复喷混凝土（14）、钢筋网片（13）、第二预设厚度的初喷混凝土（12）。7.根据权利要求6所述的隧道tbm拆机系统，其特征在于，所述初喷混凝土（12）和所述复喷混凝土（14）均为钢纤维混凝土；所述第一预设厚度大于等于60mm，所述第二预设厚度大于等于40mm。8.根据权利要求6所述的隧道tbm拆机系统，其特征在于，所述拱形结构的初期支护还包括系统锚杆（9），所述系统锚杆（9）的下端设置在所述复喷混凝土（14）内，且所述系统锚杆（9）的上端向上延伸经过所述钢筋网片（13）和所述初喷混凝土（12）后固定至开挖岩壁（11）。

技术总结
本发明公开了一种隧道TBM拆机系统，能够用于同一条隧道内相向掘进的两台TBM的拆机，减少了土方开挖、缩短了施工周期、提升了经济效益。上述隧道TBM拆机系统设置于TBM施工成型的隧道内，包括沿第一TBM掘进的相反方向依次设置的接收洞室、后退区、爆破缓冲区和拆机洞室；接收洞室由第一TBM掘进至工程中点后倒退形成，用于接收与第一TBM对向掘进的第二TBM；第一TBM倒退后的刀盘和主机位于后退区内，拆机洞室在第一TBM的台车和桥架拆除后爆破开挖形成；拆机洞室包括刀盘翻转区、设备拆解区和装车运输区，刀盘翻转区、设备拆解区和装车运输区沿第一TBM倒退的方向依次设置。输区沿第一TBM倒退的方向依次设置。输区沿第一TBM倒退的方向依次设置。


技术研发人员：张斌斌 毛锦波 李亚隆 安佩娟 赵红刚 曾煜 陈永刚 于海涛
受保护的技术使用者：中交二公局东萌工程有限公司
技术研发日：2023.07.18
技术公布日：2023/10/11