梧桐山隧道双护盾TBM选型及针对性设计分析

计划深度后，退出钻机及钻杆，套管留在孔内。超前地质处理工序如图2所示：

当钻孔完毕后，将凿岩钻杆退出，安装好水笼头、防喷钻杆及止浆塞，将防喷钻杆打入岩层中的套管内进行孔底混合注浆。注浆步骤如下：

（1）孔底混合注浆是钻机把防喷钻杆包括止浆塞送至注浆点。

（2）通过封孔进气（水）管注水或压缩空气膨胀止浆塞。

（3）封孔后利用双液注浆泵，把双浆液通过水笼头注入浆液。

（4）达到注浆要求后，将封孔管泄压，通过凿岩机后退钻杆，退至下一个注浆点。

（5）重复上述步骤。

双层钻具的组成示意图如图3所示：

5 洞内降温系统设计

本项目地处深圳市区，亚热带季风气候。根据历史数据统计，7月份为全年最热月，平均最高气温32.2℃，极端最高达38.7℃；空气湿润，年平均相对湿度约77%，3～8月都在80%以上。隧洞开挖过程中，TBM作为一个主要的发热源，施工过程中，环境温度可高达40℃，为确保隧道施工进度，采用制冷降温方式改善隧道内作业环境，提高工作效率是必要的。

隧道制冷降温方案有如下几种：局部式降温、地面集中式降温、井下集中式降温。其最终目的都是将风机输送的风流制成冷风，通过风筒送至工作面，从而实现降温。因本项目隧道较长，地面集中式降温、井下集中式降温方式投入成本较大，且对TBM工作面制冷效果有限，经过比较，决定采用局部式降温系统。

5.1 降温系统设备原理

隧道制冷装置由制冷降温系统和水冷却系统两个基本要素组成。

制冷降温系统：制冷剂（R407C）通过蒸发器蒸发吸收热量，将通过蒸发器900m3/min的空气风流温差保持不小于10℃，并由局部通风机通过风筒将冷风送到需降温的隧道迎头工作面，降低工作面的温度。压缩机将在蒸发器中蒸发的制冷剂抽回到压缩机，并将其压缩为高压高温气体，排放进冷凝器冷凝为液体，经过热力膨胀阀降压，送至蒸发器再次蒸发，如此循环。

水冷却系统：制冷剂经压缩机排到冷凝器液化，需要放出热量，该热量传递给冷却水，32m3/h的冷却水由25℃升至40℃，被加热的冷却水直接排掉。

总之，上述的两个系统连续工作，使制冷降温系统达到连续降低风流温度的目的。

5.2 设备布置方案

制冷机布置方式：蒸发器连接在TBM二次风机的前端（以掘进方向为前方），蒸发器放在拖车上层，制冷机组放在9+号拖车下层。如图4、图5

所示：

5.3 通风冷却计算

5.3.1 参数

风筒百米漏风率1%，蒸发器风阻1200Pa，风筒外径D1=0.72m，风筒内径D2=0.7m，风筒热导率λ=0.000038kW/m2·K，风筒导热系数经验公式，，风量GA=680m3/min。

5.3.2 计算

通过蒸发器降温后，根据焓值公式：Q=m×（h1-h2）计算，其中Q为整机制冷量450kW。

入风温度35℃，湿度75%，通过软件查焓值：105.53kJ/kg。

6 结语

综上所述，考虑到该工程项目尚未施工，以上双护盾TBM选型和针对性设计方案可为深圳地铁8号线提供参考。除关键系统的针对性设计外，其他辅助系统的选择也是整个TBM选型的关键；要结合项目工期合理配置TBM的出渣和运输设备方式，发挥双护盾TBM掘进速度快的作用。同时，要加强双护盾TBM的驻厂监造，提高加工质量，确保项目施工顺利完成。

参考文献

[1] 荆留杰，张娜，杨晨.TBM及其施工技术在中国的发展与趋势[J].隧道建设，2016，36（3）.

[2] 司玉迪.双护盾TBM在青岛地铁的适应性研究[J].隧道建设，2017，37（增刊1）.

[3] 万奇才，姚学峰，刘夏艳.浅析双护盾TBM的结构形式与工作原理[J].科技创新与应用，2014，（2）.

[4] 陈援.TBM选型及施工关键技术研究[D].石家庄：石家庄铁道大学，2014.

[5] 陈浩.TBM掘进效率与围岩相关性研究[D].成都：西安交通大学，2010.

[6] 李苍松，谷婷，丁建芳，等.TBM施工隧道围岩级别划分探讨[J].工程地质学报，2010，18（5）.

[7] 薛备芳.掘进机选型[M]//王梦恕.岩石隧道掘进机（TBM）施工及工程实例.北京：中国铁道出版社，2004.

（责任编辑：周加转）