在云頂隧道工程實(shí)踐中圍繞復(fù)雜地質(zhì)技術(shù)攻堅(jiān)、核心設(shè)備智能改造、環(huán)境與能源調(diào)控系統(tǒng)、超長(zhǎng)隧道運(yùn)維優(yōu)化四個(gè)方面完成了13項(xiàng)技術(shù)優(yōu)化，保質(zhì)保量完成了施工任務(wù)。

云頂隧道地質(zhì)地形條件復(fù)雜，洞身圍巖主要以花崗巖、板巖、片巖為主，同時(shí)存在六條斷層破碎帶以及長(zhǎng)達(dá)1.5公里的綠泥石片巖段，施工過(guò)程中很容易出現(xiàn)塌方，人員和設(shè)備損害，大涌水等重大風(fēng)險(xiǎn)。為了保證安全質(zhì)量和進(jìn)度，項(xiàng)目從多維度解決地質(zhì)難題。

Q1

怎樣實(shí)現(xiàn)TBM快速穿越斷層破碎帶?

方案： 主機(jī)護(hù)盾外側(cè)創(chuàng)新性地增設(shè)環(huán)向鋼筋排倉(cāng)。

成效： 該結(jié)構(gòu)可在穿越斷層破碎帶時(shí)，通過(guò)鋼筋排系統(tǒng)將松散巖體擋于初期支護(hù)之后，有效防止因渣土流失引發(fā)的失穩(wěn)和坍塌，既保障了作業(yè)安全，也顯著提升了掘進(jìn)效率。

Q2

在富水段落TBM是如何掘進(jìn)的呢，采取了哪些措施?

方案： 執(zhí)行"探、堵、排、封"四步法，引入CFC超前探水系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)研判確定經(jīng)濟(jì)高效處置方案。

措施： 嚴(yán)格遵循“先探后掘、以堵為主、堵排結(jié)合、擇機(jī)封堵”的原則，為TBM設(shè)備配備先進(jìn)的超前鉆機(jī)及CFC超前探水系統(tǒng)，提前掌握前方地層的含水情況。探明出水情況后，注入發(fā)泡型化學(xué)漿液進(jìn)行堵水處理。針對(duì)涌水量較大的地層，則通過(guò)超前傘形鉆孔實(shí)施帷幕注漿，進(jìn)一步提高止水效果，確保掘進(jìn)安全有序推進(jìn)。

Q3

云頂隧道反坡段超長(zhǎng)距離掘進(jìn)施工中，如何解決排水問(wèn)題?

小貼士： 云頂隧道反坡段掘進(jìn)距離超過(guò)4500米，最大高差達(dá)34米，管道總水頭損失超過(guò)110米，該段施工具有排水距離長(zhǎng)、揚(yáng)程損失大、排水量大的特點(diǎn)，常規(guī)排水設(shè)備難以滿足現(xiàn)場(chǎng)需求。

方案： 選用高耐磨、寬流道、高鉻合金材質(zhì)的臥式離心渣漿泵，采用接力泵站進(jìn)行分段增壓，提升排水效率。

成效： 保證了常態(tài)排水能力300 m³/h，應(yīng)急排水能力600 m³/h，確保了反坡段復(fù)雜工況下的排水任務(wù)安全順利推進(jìn)。

Q4

云頂2號(hào)隧道掘進(jìn)過(guò)程中，遭遇罕見(jiàn)的斷裂滑移型巖爆區(qū)，如何解決的?

斷裂滑移型巖爆是隧道施工中因圍巖應(yīng)力突然釋放，導(dǎo)致巖體沿地質(zhì)斷裂面高速滑移、彈射的災(zāi)害現(xiàn)象，可能造成設(shè)備損毀、人員傷亡。

方案：利用云頂1號(hào)隧道已開(kāi)挖完成的區(qū)段，在云頂2號(hào)隧道掌子面前方空間實(shí)施徑向超前鉆孔作業(yè)，并實(shí)施預(yù)裂爆破。

成效：通過(guò)預(yù)裂爆破，在刀盤前方未開(kāi)挖巖體中形成一定范圍的破碎帶，提前釋放圍巖應(yīng)力，有效降低巖爆風(fēng)險(xiǎn)，保障施工安全。

核心設(shè)備智能改造

根據(jù)云頂山脈的地質(zhì)地貌特點(diǎn)，在TBM原有設(shè)備基礎(chǔ)上，累計(jì)對(duì)2臺(tái)TBM進(jìn)行了147項(xiàng)優(yōu)化和設(shè)計(jì)改進(jìn)，保證了施工的安全、持續(xù)、快速、可控。

Q5

傳統(tǒng)TBM主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)缺乏內(nèi)部狀態(tài)監(jiān)測(cè)手段，難以實(shí)時(shí)掌握潤(rùn)滑與油質(zhì)狀況，導(dǎo)致設(shè)備可靠性下降，如何解決這一問(wèn)題?

方案： 在不破壞密封性的前提下，通過(guò)集成透明視窗與傳感器，對(duì)主驅(qū)動(dòng)實(shí)施可視化油位監(jiān)測(cè)改造，實(shí)現(xiàn)齒輪油油位及品質(zhì)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。

成效： 改造后，主驅(qū)動(dòng)潤(rùn)滑效率顯著提升，通過(guò)動(dòng)態(tài)油位監(jiān)測(cè)可及時(shí)補(bǔ)充油脂;結(jié)合油質(zhì)數(shù)據(jù)分析優(yōu)化散熱策略，運(yùn)行溫度降低12%。同時(shí)，齒輪油更換周期延長(zhǎng)至150小時(shí)，年維護(hù)成本減少約8萬(wàn)元，且齒輪油消耗量降低10%。這一創(chuàng)新兼顧了設(shè)備可靠性與經(jīng)濟(jì)性，為復(fù)雜工況下的高效運(yùn)維提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。

Q6

云頂隧道TBM掘進(jìn)傳統(tǒng)TBM供水管路法蘭密封墊易因流水侵蝕損壞，傳統(tǒng)更換需復(fù)雜吊裝作業(yè)，耗時(shí)長(zhǎng)且存在設(shè)備擠壓風(fēng)險(xiǎn)。如何解決這一問(wèn)題?

方案： 開(kāi)發(fā)專用輕量化更換工裝，適配隧道狹小空間作業(yè)需求，并優(yōu)化拆裝流程以減少密封面損傷風(fēng)險(xiǎn)。

成效： 改造后，單次法蘭密封墊更換時(shí)間由4小時(shí)縮短至2小時(shí)，作業(yè)效率提升50%;工裝適配性設(shè)計(jì)使密封墊一次安裝到位成功率提高至98%，減少反復(fù)拆裝導(dǎo)致的設(shè)備磨損。年維護(hù)成本降低約5萬(wàn)元，同時(shí)避免因吊裝作業(yè)引發(fā)的潛在安全風(fēng)險(xiǎn)。

Q7

傳統(tǒng)TBM護(hù)盾液壓系統(tǒng)在巖爆工況下易因瞬時(shí)高壓沖擊導(dǎo)致油缸損傷，如何解決的?

方案： 對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行抗巖爆改造，升級(jí)規(guī)格加速壓力釋放，每支油缸增設(shè)卸荷閥及閥塊實(shí)現(xiàn)超壓自動(dòng)泄壓，并采用低壓回油管設(shè)計(jì)作為極端工況下的二級(jí)保護(hù)。

成效： 改造后，系統(tǒng)可有效緩沖巖爆沖擊壓力，后續(xù)巖爆事件中僅觸發(fā)油管爆裂而油缸保持完好，設(shè)備恢復(fù)掘進(jìn)時(shí)間由42天縮短至1.5小時(shí)。改造后液壓系統(tǒng)抗沖擊壓力能力提升50%，且未新增額外能耗，實(shí)現(xiàn)“零設(shè)備損傷”目標(biāo)。

Q8

傳統(tǒng)TBM鞍架滑動(dòng)凹槽采用固定頻率自潤(rùn)滑方式，在復(fù)雜地質(zhì)條件下易因潤(rùn)滑不足導(dǎo)致滑槽磨損加劇，進(jìn)而影響TBM姿態(tài)控制與振動(dòng)穩(wěn)定性，如何解決這一問(wèn)題?

方案： 升級(jí)潤(rùn)滑系統(tǒng)為G3泵可控頻率模式，可根據(jù)地質(zhì)條件動(dòng)態(tài)調(diào)整潤(rùn)滑頻次(如軟巖段降低頻次、硬巖段增加頻次);同步優(yōu)化滑槽材質(zhì)與表面處理工藝以提升耐磨性。

成效： 改造后，滑槽及軌道磨損率降低40%，維護(hù)間隔從150環(huán)延長(zhǎng)至200環(huán)(提升33%);動(dòng)態(tài)潤(rùn)滑系統(tǒng)適配不同地質(zhì)工況，減少因磨損導(dǎo)致的姿態(tài)調(diào)整頻次，掘進(jìn)效率提升15%。同時(shí)，模塊化設(shè)計(jì)支持快速拆裝更換，單次維護(hù)時(shí)間縮短至2小時(shí)。

環(huán)境與能源調(diào)控

云頂隧道位于馬來(lái)西亞南部，地處赤道附近，常年氣溫較高，施工過(guò)程中，洞內(nèi)普遍存在高溫高濕環(huán)境。為保證云頂隧道可以平穩(wěn)、安全、高效掘進(jìn)，根據(jù)云頂山脈的環(huán)境、氣候及周邊電力設(shè)施特點(diǎn)，馬東鐵七分部做出了針對(duì)性優(yōu)化與控制。

Q9

針對(duì)地?zé)嵝?yīng)明顯，作業(yè)洞內(nèi)高溫高濕的環(huán)境，云頂隧道是如何解決隧道長(zhǎng)距離通風(fēng)問(wèn)題的?

方案： 在TBM設(shè)備上增設(shè)了制冷機(jī)組，對(duì)外循環(huán)水進(jìn)行二次降溫，提高熱交換效率，優(yōu)化設(shè)備內(nèi)部作業(yè)環(huán)境。在洞外供風(fēng)系統(tǒng)中，于風(fēng)機(jī)出口端加裝制冷裝置，對(duì)新風(fēng)進(jìn)行降溫處理后輸送至TBM作業(yè)區(qū)，持續(xù)有效降低溫度。

成效： 洞內(nèi)高溫、高濕環(huán)境得到有效緩解，保障了作業(yè)安全與效率。

Q10

除了通風(fēng)外，針對(duì)TBM持續(xù)作業(yè)產(chǎn)生的高溫，還有什么降溫措施?

方案： 引入外循環(huán)水制冷系統(tǒng)，通過(guò)制冷機(jī)組對(duì)外循環(huán)水進(jìn)行冷卻，并經(jīng)管道增壓后輸送至TBM機(jī)組，利用冷卻后的外循環(huán)水通過(guò)熱交換器對(duì)內(nèi)循環(huán)水降溫。

成效： 有效緩解了設(shè)備及油品因高溫引發(fā)的停機(jī)問(wèn)題，顯著提升了TBM的有效掘進(jìn)效率。

Q11

如何解決傳統(tǒng)TBM供配電系統(tǒng)在復(fù)雜施工環(huán)境下故障頻發(fā)的問(wèn)題?

方案： 項(xiàng)目設(shè)計(jì)三級(jí)冗余供配電系統(tǒng)，一級(jí)采用毫秒級(jí)自動(dòng)切換裝置保障主備電源無(wú)縫銜接;二級(jí)通過(guò)11KV轉(zhuǎn)換柜實(shí)現(xiàn)跨洞電力調(diào)度(如2#與4#線路互備);三級(jí)配置2臺(tái)1000KW柴油發(fā)電機(jī)及自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)作為應(yīng)急電源。

成效： 改造后，系統(tǒng)可在極端工況下(如四路高壓同時(shí)中斷)保障TBM持續(xù)運(yùn)行，電源切換時(shí)間縮短至5分鐘;電力波動(dòng)減少80%，年故障停機(jī)時(shí)間從150小時(shí)降至10小時(shí)以下。該系統(tǒng)成功應(yīng)對(duì)多次突發(fā)斷電事件(包括兩次四路高壓同時(shí)中斷)，確保關(guān)鍵工序不間斷推進(jìn)。

超長(zhǎng)隧道運(yùn)維優(yōu)化

云頂隧道總長(zhǎng)16.39公里，超長(zhǎng)隧道在掘進(jìn)施工中，物料運(yùn)輸、施工組織、整修操作等均需要精細(xì)控制，在有限空間作業(yè)也給項(xiàng)目運(yùn)維優(yōu)化提出了挑戰(zhàn)。

Q12

云頂隧道TBM段掘進(jìn)總長(zhǎng)度超過(guò)10公里，如何保證長(zhǎng)距離下物料運(yùn)輸安全有序可控?

方案： 隧道內(nèi)設(shè)置了4軌雙線布置形式，并每隔1.5公里布設(shè)一組渡線道岔，用于列車會(huì)車和調(diào)度。運(yùn)輸系統(tǒng)共配置21輛內(nèi)燃機(jī)車，同時(shí)配套建設(shè)了網(wǎng)絡(luò)調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)與列車防碰撞系統(tǒng)。

成效： 系統(tǒng)應(yīng)用大幅提升了運(yùn)輸效率和運(yùn)行安全，確保了長(zhǎng)距離掘進(jìn)過(guò)程中的物料供應(yīng)與施工組織高效有序。

Q13

傳統(tǒng)TBM主機(jī)區(qū)域設(shè)備集成度高，硫化操作空間狹小，人員設(shè)備進(jìn)出困難，影響皮帶硫化修復(fù)效率，如何解決這一問(wèn)題?

方案： 將固定式硫化平臺(tái)頂部改為導(dǎo)鏈升降式活動(dòng)平臺(tái)，操作時(shí)升起以擴(kuò)展空間;利用原有3組豎梁作為支撐結(jié)構(gòu)，避免對(duì)其他設(shè)備改造;同時(shí)在硫化空間頂部增設(shè)觀察孔，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主機(jī)尾部卸料斗運(yùn)行狀態(tài)。

成效： 改造后，硫化平臺(tái)有效作業(yè)面積擴(kuò)大120%;觀察孔設(shè)計(jì)使維護(hù)人員可及時(shí)發(fā)現(xiàn)卸料斗異常，減少停機(jī)排查時(shí)間。皮帶硫化修復(fù)速度提高35%，單次維護(hù)節(jié)省人工2人/天，直接支撐TBM高效掘進(jìn)。

多年來(lái)，馬東鐵七分部聚焦云頂隧道施工重難點(diǎn)，堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，改造升級(jí)設(shè)備，強(qiáng)化資源配置，巧妙化解施工難題，展現(xiàn)出了二公局人在海外生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并將其切實(shí)轉(zhuǎn)化成為打造精品工程的強(qiáng)勁動(dòng)力。