在现代隧道施工中，全断面隧道掘进机(简称TBM)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。在经历了长时间科学论证之后，铁道部确定秦岭隧道（I线）采用TBM法施工，并引进2台开挖直径8.8 m的TBM(型号为TB880E)，这在我国铁路隧道修建史上尚属首次。该机在桃花铺1号隧道进口段Rl 000 m曲线上掘进施工时，其3号胶带输送机发生跑偏，并一度成为施工中的焦点问题。
2 、TBM及其出碴运输系统
TB880E型隧道掘进机由主机、连接桥和后配套系统三大部分组成，全长256 m。主机用于破岩、装载、转载；后配套系统用于出碴、支护等；连接桥起主机和后配套的连接作用，并安装有注浆系统、仰拱吊机、材料吊机、操作室、除尘风机、刀盘轴承润滑供油站等设备。
出碴输送系统是掘进机的主要附属机构之一，包括依次接力出碴的3台胶带输送机。1号胶带输送机安装在主机的内机架内，长约22.5 m，它直接接受刀盘切削下的石碴并转载到2号胶带输送机；2号胶带输送机安装在连接桥主梁内，长约29.5 m，接受1号胶带输送机送来的石碴并转载到3号胶带输送机；3号胶带输送机安装在后配套1 15号拖车上，长约160 m，接受2号胶带输送机送来的石碴，经移动的卸碴机卸入停在后配套拖车上的矿车中。3台胶带输送机共同连续工作，完成TBM破岩后石碴从掌子面到矿车的输送任务，因此，出碴输送系统的运行正常与否直接影响TBM的掘进作业。
3、TBM胶带输送机曲线运行存在的问题
西安至南京铁路桃花铺1号隧道全长7 234 m，是全线的重点控制工程，其进口段755.32 m位于Rl 000 m的曲线上。TBM在此曲线上掘进时，由于其3号胶带输送机长度较大，且输送机的支架均刚性地安装在后配套拖车上。当后配套系统位于隧道进口曲线段时，输送机机架亦呈曲线状态，此时假如将3号胶带输送机的胶带拉直，则胶带中心线与输送机支架中心线的最大偏离将达4060 mm，因此，3号胶带输送机发生严重跑偏而无法正常运行。
4、垫高胶带输送机内侧防跑偏实施方案
施工现场提出了几种防跑偏方案：(1)直接用2号胶带输送机出碴。该方案可以满足TBM掘进出碴，但TBM正常的作业工序被打乱，施工进度将被严重制约。(2)改造3号胶带输送机，增加胶带输送机数量，实现接力出碴。该方案能满足正常的出碴和正常的施工工序，但资金投入较大。(3)采用国外专利产品实现3号胶带输送机的出碴。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号胶带输送机改造为水平弯曲带式输送机。这种类型的托辊可以使输送机的弯曲半径减小至150 m。该方案显然优于前2种方案，能满足正常的出碴和TBM正常的施工工序，但投入费用亦很大，仅购置费用大约在100万元左右。
综合以上方案，经过现场勘察和对3号胶带输送机进行曲线运行受力分析，最终确定采取垫高胶带输送机内侧来防止胶带输送机跑偏的措施。
4.1防跑偏的基本原理
3号胶带输送机在曲线上运行时跑偏的直接原因就是胶带张力在胶带输送机横向方向的分力己超过胶带与托辊之间的摩擦力。因此，通过适当垫高胶带输送机内侧使胶带重力在胶带输送机横向方向产生分力（作用方向与胶带张力的横向分力方向相反），同时垫高胶带输送机内侧可利用胶带张力增大胶带与托辊之间的摩擦力，以达到平衡胶带受力，消除跑偏现象的目的。
为此，在分析了各个关键点的张力后，根据现场3号胶带输送机的布置就可以通过受力平衡计算确定胶带输送机机架内侧各部位的垫高尺寸。
4.2胶带输送机及胶带基本参数（表1）
4.3胶带受力计算
(1)胶带输送机的计算载荷
单位长度均布载荷G：2 260 N/m，石碴的堆积密度按1 700 kg/m3计算；单位长度胶带自重q=225.3 N/m;上部槽型托辊折算到单位长度上的重量qi= 538 N/m;下部平托辊折算到单位长度上的重量q2= 215 N/m;承载段阻力wc=26 699 N；空载段阻力Wk =1 373 N；回程边阻力Wh=4 224 N。
(2)胶带输送机各关键点的张力计算（采用逐点计算法）
根据皮带张紧装置张力可计算出胶带输送机各关键点的张力。最小张力（驱动滚筒与胶带分离点）S1=10.8~ 21.6 kN;张紧滚筒与胶带相遇点张力S，= SI+ Wh=15 024~ 25 824 N；张紧滚筒阻力W=0.07 S2=1 800 N；张紧滚筒与胶带分离点张力S3=S2+W= 16 824~ 27 624 N；最大张力（驱动滚筒与胶带相遇点）S4= S3+W+Wk= 44 914~ 55 696 N。
4.4胶带输送机内侧各部位垫高尺寸确定
3号胶带输送机在曲线上运行时胶带所受的力主要有胶带张力引起的横向分力、胶带重力、上部托辊的摩擦力、曲线上运行所产生的离心力（离心力很小可忽略不计）。
设胶带输送机的曲线内侧垫高h时，胶带输送机机架的横向倾角（抬升角）为y；胶带张紧力为S，曲线半径为R，胶带与托辊之间的摩擦系数为f。
垫高方案的实施是通过在输送机机架与拖车连接法兰之间增加垫块实现的。垫块有5mm.10 mm.20 mm等3种厚度规格，形状与连接法兰一致，每一厚度规格垫块的数量根据需垫高部位的连接法兰数确定。
4.5胶带输送机曲线运行时的其他辅助措施
(1)卸碴机仅在3号胶带输送机尾部30 m范围内移动，同时矿车移动配合装碴。
(2)适当减小胶带张紧力，因为适当减小皮带张力，有助于减轻跑偏。
(3)尽量减小皮带与托辊处杂物及水分，以增大摩擦。
(4)进入直线段的胶带输送机部分依次取消垫块。
5、胶带输送机曲线运行结果及效益分析
通过垫高胶带输送机内侧方案的实施，3号胶带输送机在桃花铺1号隧道进口IDK194+170~IDK194+ 925 .32段755.32 m的Rl 000 m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，由曲线段进入直线段过渡良好，未出现胶带跑偏现象。实施方案费用低廉，仅用8 900元，为企业节约了大量的资金，经济效益显著，同时为TB880E的3号胶带输送机在曲线上运行积累了宝贵的经验，对类似问题的解决具有很重要的借鉴价值。
