摘 要：秦嶺隧道是目前我國最長(cháng)的鐵路隧道，引進(jìn)德國EIRTH公司直徑8.8m的敞開(kāi)式全斷面硬巖掘進(jìn)機進(jìn)行機械化施工，樹(shù)立了中國鐵路施工史上的第四座里程碑。文章從設備維修保養、施工管理、勞動(dòng)組織三個(gè)方面介紹了秦嶺隧道I線(xiàn)進(jìn)口段TBM施工組織管理的現狀，強調了科學(xué)管理在大型機械化施工中的重要地位，對TBM施工組織體系的建立進(jìn)行了探討。

　　關(guān)鍵詞：鐵路隧道TBM設備管理施工管理勞動(dòng)組織管理 T ran bbs.Com

　　1. 概述

　　秦嶺隧道I線(xiàn)是目前我國最長(cháng)的鐵路隧道，全長(cháng)18.452km.隧道地質(zhì)條件復雜，工程量艱巨。巖性以混合花崗巖、混合片麻巖等堅硬巖石為主，干抗壓強度78～325MPa.施工中可能遇到巖爆、地熱、涌水、放射性異常、圍巖失穩等地質(zhì)災害。鐵道部經(jīng)過(guò)多次專(zhuān)家論證，決定秦嶺隧道I線(xiàn)采用2臺敞開(kāi)式全斷面隧道掘進(jìn)機（TB880E型TBM）掘進(jìn)，全圓穿行式模板臺車(chē)二次模筑混凝土的施工方案。

　　隧道設計為圓形斷面，開(kāi)挖直徑8.8m，成洞直徑7.7m.隧道進(jìn)口段于1998年1月19日正式掘進(jìn)，至1999年8月29日順利貫通，除去設備大修和節假日，平均日進(jìn)尺10.4m，最高日進(jìn)尺40.5m，平均月進(jìn)尺317m，最高月進(jìn)尺317m，創(chuàng )造了掘進(jìn)機施工的全國最高記錄。筆者在現場(chǎng)施工中認識到，只有先進(jìn)的設備、完善的配套設施與科學(xué)嚴謹的施工組織管理相結合，才能充分發(fā)揮TBM快速掘進(jìn)的性能�！　�

　　2. 設備管理

　　為了使設備始終處于良好狀態(tài)，結合TBM施工特點(diǎn)，項目部制定了《秦嶺隧道北口TBM設備管理辦法》，建立了項目部機電總工程師→機電部→領(lǐng)班工程師→施工隊的設備管理組織體系，完善了點(diǎn)、線(xiàn)、片、整體管理，逐層分工負責的崗位責任制原則。從設備組裝到維修保養都制定了嚴格的規章制度，實(shí)行標準化作業(yè)、程序化管理。

　　2.1 組裝管理

　　根據TBM組裝及調試要求，隧道進(jìn)口段設250m預備隧道和10m出發(fā)隧道，需提前用鉆爆法施工。TBM單件重達86t，為保證拼裝場(chǎng)地的承載能力，采用C30混凝土鋪底，厚度30cm，頂面為平坡。組裝設備主要有：75t×2+15t龍門(mén)吊車(chē)1臺，6t叉車(chē)一臺，5t、40t平板拖車(chē)各1輛，25t、40t汽車(chē)吊各1輛。TBM組裝順序如下：安裝初始部件→內部凱氏→外部凱氏和后支撐→主軸承→刀盤(pán)→刀盤(pán)護盾→主機輔助設備→設備橋→1號拖車(chē)→設備橋、1號拖車(chē)上的輔助設備→2～7號拖車(chē)→液壓及電氣設備→7～17號拖車(chē)及斜坡軌→風(fēng)水電等設施。設備組裝前，項目部邀請國內有關(guān)專(zhuān)家和技術(shù)人員編制了《TB880E型TBM組裝施工組織設計》，制定了詳細的組裝工藝和操作細則。我方工作人員在WIRTH公司技術(shù)人員指導下，用了12周的時(shí)間，順利完成了TBM的組裝調試工作。由于TBM設備功能塊較多，操作要求嚴格，組裝時(shí)必須嚴格按WIRTH公司提供的技術(shù)規范操作，并認真接受外方技術(shù)人員的指導。

　　2.2 維修保養管理

　　施工過(guò)程中必須對設備進(jìn)行全面規范化的維修保養。認真實(shí)施預防性保養是降低設備故障率的前提，可以減少機械設備的維修次數，從而減少不必要的停機。每天安排6h的維修保養時(shí)間，操作中著(zhù)重注意以下幾點(diǎn)：

　　1）主軸承的維護

　　主軸承是TBM最重要的部件之一，潤滑條件對其使用壽命影響極大。主軸承潤滑分三個(gè)獨立的回路，油箱和油泵分離，必須經(jīng)常檢查其密封情況，防止串油。注意定期檢查氣動(dòng)油脂泵的工作狀況，定期更換潤滑油。主軸承的維護是TBM設備維護的重點(diǎn)，由液壓工程師負責實(shí)施。

　　2）刀具檢查及更換

　　刀具是TBM的主要部件，必須定期檢查、更換，以延長(cháng)使用壽命。每個(gè)掘進(jìn)班應檢查一次刀盤(pán)，發(fā)現碴中有金屬構件或刀盤(pán)區域有異常的噪音、氣味時(shí)，必須立即停機檢查刀盤(pán)，檢查重點(diǎn)是中心刀和邊刀。

　　根據刀具磨損規律，刀具組負責人應制定詳盡的刀具更換及調位計劃，及時(shí)更換達到磨損量或損壞的刀具，避免在掘進(jìn)過(guò)程中更換刀具。刀具修理人員應及時(shí)修復損壞的刀具，并保證裝配質(zhì)量。

　　3）除塵風(fēng)機的維修保養

　　除塵風(fēng)機故障對施工影響很大。由于粉塵增多，激光穿透力減弱，影響仰拱塊的鋪設和掘進(jìn)方向的調整。洞內能見(jiàn)度降低，支護工作無(wú)法與掘進(jìn)同時(shí)進(jìn)行，延長(cháng)了停機等待時(shí)間，同時(shí)對施工人員的身體健康造成危害。

　　應將除塵風(fēng)機列入重點(diǎn)維修保養范圍，定期檢查除塵電機的工況，及時(shí)清洗更換濾網(wǎng)。

　　4）其它部位維修保養

　　在維修保養中，將錨桿鉆機油管及鏈條，仰拱吊機鏈條轉向輪、3號皮帶機的糾偏及修補、電氣設備的絕緣防護等做為重點(diǎn)保養對象，并對其它設備做一般預防性保養。

　　2.3 設備管理要領(lǐng)

　�。�1）科學(xué)制定并嚴格執行設備維修保養計劃，堅持定期保養、定期維護，實(shí)現制度化、規范化管理。

　�。�2）加強設備故障統計和分析研究工作，減少常規性故障的發(fā)生，提高故障診斷能力，發(fā)生故障后能夠及時(shí)排除。

　�。�3）加強設備狀態(tài)檢測和油水檢驗管理，特別是主電機工作狀態(tài)檢測及主軸承潤滑油的檢驗。

　�。�4）根據設備配件消耗規律，制定合理的購置計劃，在滿(mǎn)足使用要求的前提下，盡量使用國產(chǎn)配件，以降低工程成本。

　　3. 施工管理

　　TBM施工時(shí)開(kāi)挖、出碴、運輸、支護等工序平行連續作業(yè)，要求洞外配套設施的能力必須滿(mǎn)足TBM掘進(jìn)的需要，并且布局合理。TBM施工工序較多，必須編制實(shí)施性施工組織設計，制定關(guān)鍵工序作業(yè)指導書(shū)，加強工序銜接，確保施工的連續性。

　　3.1 洞外配套設施管理

　　根據TBM施工特點(diǎn)，結合列車(chē)編組順序和運輸方式，將刀具修理車(chē)間、混凝土拌合站、仰拱塊預制廠(chǎng)、機修車(chē)間、翻車(chē)機等配套設備沿運輸軌線(xiàn)成條形布置，達到各工序協(xié)調動(dòng)作，保證出碴運輸及材料供應的連續性。洞外配套設施管理的重點(diǎn)是仰拱塊預制廠(chǎng)的生產(chǎn)管理。

　　仰拱預制廠(chǎng)的生產(chǎn)能力必須滿(mǎn)足TBM掘進(jìn)的需要。仰拱塊生產(chǎn)流程為：鋼筋骨架制作→立�！�混凝土灌注→蒸汽養護→脫�！�室內存放養護→運輸翻轉→室外存放。整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程采用流水作業(yè)方式進(jìn)行。首先清洗模具，噴涂脫模劑，安放鋼筋骨架及各種預埋管件；將生產(chǎn)好的混凝土運至固定式模具旁，利用橋吊起吊料斗灌注混凝土，附著(zhù)式振搗器振搗成形；常溫靜置2h后，蓋上養生罩，在40℃蒸汽中養護18h（升溫2h，恒溫13h，降溫3h）；養護結束后脫模起吊仰拱塊，并做好仰拱塊的編號；室內繼續養護3天后，運往室外翻轉后存放待用。

　　預制廠(chǎng)生產(chǎn)管理的重點(diǎn)是鋼筋骨架的制作，混凝土的生產(chǎn)、運輸、灌注，蒸汽養生溫控工藝。以上工序均編制了作業(yè)指導書(shū)，制定了質(zhì)量控制措施。

　　3.2 洞內施工管理　　TBM掘進(jìn)循環(huán)主要由開(kāi)挖、出碴、運輸、支護、仰拱塊安裝、激光定位、通風(fēng)除塵、風(fēng)水電管路及軌道延伸等工序組成。施工中必須建立統一的調度指揮系統，協(xié)調洞內、外各工序的關(guān)系，保證施工的連續進(jìn)行。

　　1）開(kāi)挖

　　TBM掘進(jìn)每循環(huán)進(jìn)尺1.8m，平均循環(huán)時(shí)間80~90min.受?chē)鷰r類(lèi)別、節理發(fā)育程度等影響，循環(huán)時(shí)間最短35min，最長(cháng)5h.例如DK66+285+365段屬I(mǎi)V類(lèi)圍巖，節理不發(fā)育，平均循環(huán)時(shí)間92min，最長(cháng)165min；而DK66+500+530段屬VI類(lèi)圍巖，節理不發(fā)育，平均循環(huán)時(shí)間136min，最長(cháng)循環(huán)時(shí)間280min，可見(jiàn)循環(huán)時(shí)間與圍巖類(lèi)別有較大關(guān)系。除了圍巖類(lèi)別外，循環(huán)時(shí)間很大程度上取決于巖石的節理發(fā)育程度。DK65+207+260段屬V類(lèi)圍巖，抗壓強度平均103MPa，節理較發(fā)育，最短循環(huán)時(shí)間僅35min；DK65+160+207段屬VI類(lèi)圍巖，抗壓強度103MPa，節理不發(fā)育，循環(huán)時(shí)間最長(cháng)達300min.

　　施工中發(fā)現，巖石抗壓強度100～150MPa，節理發(fā)育而又不致坍塌的圍巖，是TBM掘進(jìn)的最佳施工條件�！　￠_(kāi)挖管理作為施工管理的重要環(huán)節，其核心是掘進(jìn)參數的選擇和掘進(jìn)方向的控制。當巖石堅硬完整時(shí)，推力15～17MN，扭矩2000～3500Nm，推力大，貫入度較低，扭矩較小，刀具磨損快，為防止刀具過(guò)載，選擇推力自動(dòng)控制模式。在軟弱破碎巖石中掘進(jìn)時(shí)，推力一般在5MN以下，扭矩3000～5000Nm，此時(shí)推力小，貫入度高，扭矩較大，為防止驅動(dòng)電機過(guò)載，選擇扭矩自動(dòng)控制模式。在巖石硬度不均勻，扭矩與推力變化較大時(shí)，應盡量降低掘進(jìn)速度，以保護刀具和改善主軸承的受力狀況。施工中要求主司機根據地質(zhì)條件的變化，選擇合理的推力和扭矩，不斷提高TBM操作水平。

　　2）出碴運輸

　　出碴采用有軌運輸方式。運輸軌道為四軌雙線(xiàn)，軌距900mm，選用43kg/m標準鋼軌直接鋪設在仰拱預制塊上。

　　后配套尾部設有加利福尼亞道岔，供車(chē)輛錯車(chē)。根據循環(huán)出碴量（約180m²），碴車(chē)編組數量10節，每節容量20m3，采用35t進(jìn)口柴油機車(chē)牽引運輸。出碴與掘進(jìn)作業(yè)同時(shí)進(jìn)行。出碴流程為：巖碴經(jīng)鏟斗！主機膠帶輸送機（長(cháng)22.5m，寬1.2m）→設備橋

　　膠帶輸送機（長(cháng)26m，寬1.2m）→后配套系統膠帶輸送機（長(cháng)160m，寬1.2m）→雙向溜碴槽（移動(dòng)距離80m，裝碴時(shí)碴車(chē)不必移動(dòng)）→碴車(chē)→洞外翻車(chē)機翻碴→18t北方奔馳自卸汽車(chē)倒運至棄碴場(chǎng)。在配置了足夠的運輸車(chē)輛后，運輸管理的重點(diǎn)放在運輸車(chē)輛、翻車(chē)機的保養及運輸軌道的養護上。

　　3）支護

　　支護作業(yè)的停機等待時(shí)間將延長(cháng)循環(huán)時(shí)間。TBM配備了超前鉆機、錨桿鉆機、混凝土濕噴機、鋼拱架安裝器等足夠的支護設備，但在通過(guò)巖爆區、斷層破碎帶、軟弱涌水帶等特殊地質(zhì)地段時(shí)，施工中仍缺乏足夠的經(jīng)驗，致使停機時(shí)間過(guò)長(cháng)，制約了TBM掘進(jìn)速度的發(fā)揮。

　　支護作業(yè)的關(guān)鍵是根據不同的地質(zhì)條件，制定合理的技術(shù)措施，逐步建立起適合TBM施工的支護體系。

　　4）仰拱塊安裝及軌道延伸

　　仰拱塊安裝利用仰拱塊吊機起吊，激光束定位，每塊約需7～8min.仰拱塊安裝后與圍巖間隙，通過(guò)注漿孔在0.5～0.6MPa壓力下注入C20細石混凝土，以保證基底的密實(shí)。施工中注漿工作必須及時(shí)進(jìn)行，使混凝土早期強度得到充分的發(fā)展。每安裝7塊仰拱塊需延伸一次運輸軌道。

　　以上工作與掘進(jìn)同時(shí)進(jìn)行，若工序銜接處理不好，會(huì )占用循環(huán)時(shí)間。施工中必須加強同洞外行車(chē)調度的聯(lián)系，保證仰拱塊及注漿料的及時(shí)供應。

　　5）施工測量

　　TBM掘進(jìn)方向由ZED260激光導向系統控制。該系統能夠不間斷地提供TBM所處位置與隧道設計軸線(xiàn)的偏差，并顯示在操作室的控制單元上，主司機根據這些信號來(lái)調整TBM掘進(jìn)方向。

　　ZED導向系統每120m前移一次，仰拱激光每TBM前移一次。此項工作在停機保養時(shí)間進(jìn)行，不占用循環(huán)時(shí)間。施工中將TBM主機位置與仰拱激光建立聯(lián)系，相互校核，減少測量誤差，控制了掘進(jìn)偏差和仰拱塊安裝偏差。

　　6）通風(fēng)除塵

　　通風(fēng)由Φ2.2m主風(fēng)管供給，通過(guò)后配套尾部的助推風(fēng)機增壓，經(jīng)過(guò)接力風(fēng)機送到TBM各個(gè)工作區域。除塵通過(guò)刀盤(pán)噴水和除塵裝置來(lái)實(shí)現，凈化后的空氣作為清潔空氣吹回隧道。

　　掘進(jìn)期間，通風(fēng)、除塵系統一直處于工作狀態(tài)。施工中注意檢查風(fēng)管有無(wú)漏風(fēng)現象，檢查并更換除塵風(fēng)機的過(guò)濾網(wǎng)罩。

　　7）風(fēng)、水、電管路延伸

　　風(fēng)管儲存筒內存有風(fēng)管100m，TBM自帶Φ100mm 水管50m、100kV高壓電纜400m，均盤(pán)在卷筒上。施工中隨后配套系統的前移，風(fēng)、水、電管路自動(dòng)向前延伸。

　　4. 勞動(dòng)組織管理

　　TBM機械化作業(yè)特點(diǎn)，要求施工企業(yè)必須將有限的人力資源進(jìn)行科學(xué)合理的配置，充分發(fā)揮員工的生產(chǎn)積極性。由于鐵路系統首次采用TBM施工，沒(méi)有類(lèi)似工程經(jīng)驗可以借鑒，在崗位劃分及勞動(dòng)力配置方面有待進(jìn)一步提高。

 　　4.1 勞動(dòng)力配置

　　管理中始終堅持以掘進(jìn)為中心配置勞動(dòng)力。

　　隧道內分兩班掘進(jìn)（18h）一班維修保養（6h），仰拱塊生產(chǎn)按流水作業(yè)方式進(jìn)行，機械綜合隊實(shí)行彈性工作制。

　　洞內緊緊圍繞掘進(jìn)，掘進(jìn)班（每班）：主副司機2人，值班工程師1人，工長(cháng)1人，拱部支護6人，仰拱塊鋪設4人，噴混凝土、注漿3人，刀盤(pán)后清碴2人，溜碴司機1人，機械修理2人，電工1人，合計23人。掘進(jìn)班負責除出碴外掘進(jìn)過(guò)程中的所有工作。保養班26人，負責刀具檢查更換及其它維修保養工作。運輸班28人，負責巖碴運輸及材料的供應。另外，管理人員人，刀具修理6人，機械車(chē)間8人，翻碴司機4人，供料3人。掘進(jìn)隊合計126人�！　《赐鈬�仰拱預制塊的生產(chǎn)，從鋼筋骨架加工入�！�混凝土生產(chǎn)、運輸、灌注→蒸汽養護→脫�！�室內養護→室外翻轉存放形成流水線(xiàn)作業(yè)，共計83人。

　　機械隊55人，負責錨桿、鋼筋網(wǎng)及其它材料的加工，洞內水管、電路的延伸，各類(lèi)行走機械的使用、維修等。

　　項目部行政、技術(shù)、安檢、財務(wù)、人事、調度、事務(wù)、醫療、公安、生活等管理服務(wù)人員115人。

　　項目部各類(lèi)管理、服務(wù)、生產(chǎn)人員計379人。

　　4.2 思想政治教育

　　項目部在加強技術(shù)培訓力度和勞動(dòng)力優(yōu)化組合的同時(shí)，積極開(kāi)展創(chuàng )黨員先鋒崗、建紅旗責任區和共青團員安全監督崗活動(dòng)，極大調動(dòng)了廣大職工的勞動(dòng)積極性。在全體參戰職工努力下，秦嶺隧道青年突擊隊先后被河南省、陜西省授予省級青年文明號，1998年10月又被團中央、全國鐵道團委授于國家級青年文明號，展現了新一代隧道工人的風(fēng)采。

　　5. 結束語(yǔ)

　　TBM作為一種嶄新的施工技術(shù)，對施工企業(yè)的管理提出了更高的要求。施工中必須加強現場(chǎng)組織調度工作，制定嚴格的操作規程和崗位職責，協(xié)調好各工序的關(guān)系，TBM高速安全的優(yōu)勢才能夠發(fā)揮出來(lái)。今后工作中還應注意以下幾點(diǎn)：

　�。�1）針對不同地質(zhì)條件，做好組織管理和技術(shù)上的準備，確保TBM連續作業(yè)。

　�。�2）加強設備維修保養工作，提高機械利用率。

　�。�3）做好各項統計工作，為T(mén)BM施工定額編制和今后施工積累資料。

　�。�4）繼續優(yōu)化勞動(dòng)組合，建立一個(gè)高效的管理、服務(wù)、生產(chǎn)系統，逐步發(fā)揮TBM大型機械化施工的優(yōu)勢�！　�TBM施工作為一門(mén)嶄新的管理技術(shù)、工程技術(shù)，有著(zhù)廣闊的發(fā)展前景，筆者希望以此拋磚引玉，得到有關(guān)專(zhuān)家學(xué)者的指導，為T(mén)BM的應用發(fā)展作出努力。