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TBM-3#输送机皮带曲线运行防跑偏方案及实施
发布时间：2013-09-26 09:01 来源：未知
在现代隧道施工中，TBM（全断面隧道掘进机）作为一种先进的施工设备，得到了越来越广泛的应用。TBM施工集掘进、支护、出碴于一体，具有快速、优质、安全、经济等特点。铁道部确定秦岭隧道(I线)引进两台∮8.8m的TBM（型号TB880E），采用TBM法施工，这在我国铁路隧道修建史上属首次。该机配备的3N胶带输送机在桃花铺1号隧道进口段运行时，其防跑偏问题一度成为施工中的焦点。
一、TBM结构组成及其施工简介
TB880E型掘进机由主机、连接桥和后配套系统三大部分组成。主机用于破岩、装载、转载；连接桥起主机和后配套的连接作用；后配套系统用于出碴、支护等。
出碴运料系统是TBM型掘进机的主要附属机构之一。包括1#、2#、3#胶带输送机，1N输送机安装在主机机架内，长约22.5m，完成刀盘切削石碴的接收并转载到2#输送机；2#输送机安装在连接桥主梁内，长约29,5m，接受1#输送机输送渣并转载到3#输送机；3#胶带输送机安装在后配套l一一15#车上，长约161m，接受2#输送机的石碴，经移动的卸碴机卸人停在后配套的矿车中，1#、2#、3#输送机连续工作，完成TBM碳岩后石碴从掌子面到矿车的输送任务。
二、桃花铺l号隧道进口设计与3．输送机的矛盾
西安南京铁路桃花铺l号隧道全长7 234m．是全线重点控制工程，其进口段755.32m位于R=1 000m的曲线上。而TBM的3’输送机设计为直线运行+且输送机的支架均刚性地连接在TBM后配套的平台车上，全长161m；当TBM后配套系统位于曲线段时，若3N输送机的胶带拉直，则胶带（带宽1 200mm）中心线将偏离胶带支承架中心线4 060mm，显然3+输送机和卸碴机已无法运行，必须进行改造。
三、施工现场提出的几种解决方案
1．舍弃3#输送机用2#输送机出渣
此方案是不用3#输送机卸渣，将矿车由原来
的每十节在3#输送机下部装渣改为每两节在2#输送机下部装渣，这种方法严重制约TBM的施工进度，正常的作工序被打乱，无法在TBM掘进的同时进行仰拱块的铺设和喷砼作业，且调车次数增多，给列车的编组造成不便，工作效率下降。
2．改造3#输送机，增加输送机数量，实现接力出渣
此方案能满足正常的出渣和TBM正常的施工工序。但投入较大，费用约400万元，在755.32m的曲线上如此巨大的投入显然是不经济的。
3．采用国外专利产品实现3#输送机的出渣
采用美国朗艾道亚洲公司(LONG-AIRDOX)的专利产品——水平转弯托辊，将原3。输送机改造为水平弯曲带式输送机。这种托辊可使输送机的弯曲半径小至150m。但费用约为100万元。
4．采用国内专业生产技术改造3-输送机
以上方案被否定后，我们叉研究了TBM生产厂家WIRTH公司提出的方案，即加高胶带输送机内侧。经过技术交底、现场勘察和3#输送机曲线上受力分析后，确定了防跑偏的措施。
四、3#输送机防跑偏措施的实施方案
1．基本原理
3#输送机胶带在曲线上运行所受的力主要有驱动滚筒驱动时产生的张力、运行段160m行程中与托滚产生的摩擦力（上部）、曲线上运行所产生的离心力（很小可忽略不计），当张力在曲线段所产生的分力和运行段160m行程中托滚的摩擦力平衡时，胶带不跑偏。因此，应适当抬高胶带输送机的内侧以增大胶带运行中与托滚的摩擦力，使得受力平衡。在分析各关键点的张力后，根据现场3’输送机的布置就可依计算的最大抬升角决定各节平台车上输送机托架的垫高尺寸。
2.计算结果
空载，当托辊和输送带之间的摩擦系数卢0.245时，不必抬高托辊架也可正常运行。随工作环境的不同，f在0.2—0.35之间变化，这里接f=0.23采取措施，此时，按最大张力计算托辊组的抬升角r=0,90内侧的最大抬高量为：
h=1 434（输送机支架宽度）Xsin=21.5mm
至于底部回程胶带在平托辊上的跑偏，由于该段的张力小，经计算可不必加垫块。
3，垫高方法
4．运行时措施(1)适当减小皮带张紧力将有助于防跑偏； (2)减少皮带与托滚处杂物及水分，以增大皮带摩擦力。
方案实施后，3#输送机在桃花铺l号隧道进口段755.32m的R=1000m曲线上运行效果良好，满足了TBM快速性、同时性、连续性的作业要求，曲线段进入直线段过渡良好，未出现胶带跑偏现象。实施方案的费用仅为8900元，经济效益显著，同时为TBM-3'输送机在曲线上运行积累了经验，对解决类似问题有借鉴价值。
