TBM主轴承在掘进中的更换及处理技术

TBM主轴承在掘进中的更换及处理技术
李广臣
（中铁十八局集团隧道工程有限公司，重庆400700）
［摘要］论述了兰渝铁路西秦岭隧道TBM施工过程中，主轴承在隧道内完成新、旧主轴承的换装工艺流程，为今后类似长距离隧道施工中TBM主轴承损坏处理提供一定的参考。

［关键词］长距离隧道；TBM；主轴承；更换处理；施工技术
［中图分类号］U455.31 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X（2018）04-0068-03
Replacement and treatment technology of TBM main bearing in tunnelling
LI Guang-chen
1 工程概况
兰渝铁路重点工程西秦岭特长隧道分为左线、右线两个单线隧道，长度均为28.36km，每个单线隧道的20km采用TBM施工。

TBM选型为美国罗宾斯生产的敞开式全断面硬岩掘进机，刀盘直径10.23m（刀具磨损后最小洞径10.2m），每循环掘进行程为1.8m。

西秦岭特长隧道是兰渝铁路全线控制性工程，为2座基本平行的分离式单线隧道，右线里程DIyK395+116.582 DIyK423+351.422，全长28236.582m。

进口位于透防乡潘家沟村，采取钻爆法施工8236m；出口位于洛塘镇老盘底村，采用直径为10.20m敞开式硬岩TBM掘进机独头施工20km。

隧道出口独头TBM掘进距离长20km，正洞开挖断面大，施工工期紧、任务重，对TBM掘进的进度指标要求较高。

目前无论是隧道长度，还是隧道TBM开挖断面，该隧道在我国铁路建设史上均属首次［1］。

2 主轴承更换的方案
主轴承是隧道掘进机（TBM）的核心部件，体积、重量大，在施工过程中发生故障后，受隧道空间限制，更换困难［2］。

2.1 方案说明
TBM继续掘进至DIyK409+140停机。

在掘进机后方保证20m的安全距离处施做换装洞室和轴承储藏洞室，轴承运输到储藏洞室后先行储藏，刀盘固定掌子面后脱离掘进机，主机及后配套整体后退220m至换装洞室后，进行换装作业，而后步进至掌子面与刀盘对接、调试，完成更换作业。

2.2 具体方案
2.2.1 主轴承洞内运输方案
主轴承在洞口利用300t龙门吊吊装至特制板车，主轴承洞内运输，采用有轨运输方式，内燃机车牵引通过4部二衬台车、风机支架及连续皮带机主驱动段。

（1）特制板车设计。

主轴承运输平板车由2个平板车并列组装而成，一个为主动平板车，另一个为从动平板车，主动平板车与从动平板车通过固定在主轴承支撑架下的滚子左右移动，机车推主动平板车向前行进，主轴承通过滚子带着从动平板车向前行进。

（2）主轴承通过衬砌台车。

本工程采用同步衬砌技术，第一阶段现有1部台车（4#台车）正在施工剩余的二衬任务，第二阶段TBM后方有3部同步衬砌台车（1#、2#、3#台车）跟随TBM同步作业。

为便于主轴承洞内运输，并且不必拆除洞内4部二衬台车，分别在第一阶段台车附近、第二阶段台车附近施工专用避车洞
DOI:10.14189/ki.cm1981.2018.04.007
［收稿日期］2018-01-15
［通讯地址］李广臣，重庆市北碚区蔡家同兴工业园凤栖路6号2幢
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2018/04总第506期
（称之为1#、2#、3#避车洞），避车洞尺寸以满足容纳主轴承专用运输平板车为准；避车洞与主洞夹角满足有轨运输线路转弯半径不小于25m ；避车洞的具体位置需根据4部台车的位置、预计主轴承运输时二次衬砌所到达的位置确定。

具体方法为：在台车后方线路右侧开挖临时避让洞室，待机车运输主轴承至台车附近时先行进入临时避让小洞室，台车在退至临时避让小洞室后面，台车后移避让主轴承在继续前行，依次通过各部台车。

临时避让洞室尺寸：净空宽度7.5m 、高度3m 、纵向长度8m ，采用10cm 厚C25喷射混凝土支护。

（3）主轴承通过风机及皮带机主驱动。

通过风机支架时将现有的横梁通道用I18工字钢加宽，并增设临时立柱，将原有的立柱支撑去掉满足新轴承通行空间要求。

2.2.2 换装洞室施工方案
（1）洞室施工。

换装洞室计划在掘进机尾拖板后方20m 安全距
离处开挖，储藏洞参考避让洞室尺寸开挖（如图1
所示）。

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图1 换装洞室断面图
（2）吊点布设。

参考国外工地主轴承更换实例，在扩挖洞洞顶布置2根滑轨进行更换作业。

换装洞室内吊点计划布设为双滑轨形式，滑轨间距2.6m ，轨长25m ，滑轨两侧每隔1m 设置2根药卷式锚杆，长度3.5m ，锚杆头部与滑轨上翼板螺栓连接，并补焊加强，如图2所示。

图3
为锚杆布设图。

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图2
换装作业布置图
图3 锚杆布设图
2.2.3 更换流程
更换流程见图4。

图4 换装作业流程图
2.3 计划工期
该方案需是在掘进机掘进200m 开始实施，在掘进机尾托板后方20m 安全距离处将正洞扩挖成符合吊装空间要求的换装作业洞，开挖长度25m ，同
时在换装作业洞室中部、线路方向右侧开挖轴承存放洞。

存放洞室开挖方量为180m3。

计划工期为108天。

3 主要工机具及备件
（1）主要工机具见表1。

表1 主要工机具表
序号名称规格数量1手拉葫芦（或电动）30t4台2手拉葫芦10t4台3手拉葫芦5t2台
4
专用平板车
（主轴承运输用）
80t2台
5牵引机车25t2台6液压扳手2套7螺栓拉拔器2套8主轴承专用吊具1套9弯轨器2台10升降平台2台11吊耳（用钢板自制）若干个12吊环（根据起重量核算）若干个13吊带2～10t各2条14铜锤2把15铜棒（长约50cm）φ40-50mm4根16木棒（无毛刺）约φ40mm8根17锚杆拉力测试仪器1套
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扩大洞室钻爆法施工
用工机具
（2）主要备件见表2。

2012年11月16日，开始拆卸旧主轴承、安装
新主轴承。

经过技术人员的精心计算，项目部在隧道拱部打上40根35m长的锚杆（每根锚杆抗拔力为10t），完全可满足吊装主轴承承载重量的技术标准。

为了安全起见，又增加了25根锚杆，并通过了长达8h的空吊35t重汽车的静载试验。

11月30日，新主轴承在主机上安装成功，2012年12月1日，“科技号”TBM掘进机主机开始与刀盘对接，118个螺准确对位，误差不能超过3mm，上下左右都不能偏离方向。

12月8日23时，最后一个螺栓准确对位。

12月9日至12日，经过精心调试，“科技号”TBM掘进机开始正常运转。

表2
主要备件表
序号名称规格数量1主轴承1套2主轴承内密封1套3主轴承外密封1套4液压预紧双头螺柱5750 0112 6210根5液压预紧双头螺柱5750 0006 4610根6液压预紧双头螺柱5750 0045 3110根7液压预紧双头螺柱5750 0006 4810根8沉头螺栓（外密封）M16×9072根9沉头螺栓（内密封）M16×10048根10齿轮油CLP320/22020桶
4 结束语
在复杂地质条件下、在秦岭地下埋深1400m处攻克了“科技号”TBM对接的难关，这在国内外TBM对接史上也是奇迹。

长大隧道TBM施工中，主轴承作为机器的核心部件，一旦造成损坏，必将影响TBM正常掘进、施工进度。

结合兰渝铁路西秦岭隧道探讨TBM主轴承的更换技术，既保证了维修质量，又减少了停机时间。

同时警示今后切实注意TBM掘进过程中的维修与保养，从而提高TBM的完好率和使用率。

［参考文献］
［1］张新彬. 西秦岭隧道TBM主轴承洞内更换方案研究［J］. 铁道建筑技术，2014，（S1）：171-173+176.［2］唐与，吴庆山，韩志远. 支撑式TBM掘进中途的主轴承更换及处理［J］. 现代隧道技术，2009，46（01）：64-70.
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