巖石掘進(jìn)機(jī)在斷面困難地層中的施工技術(shù)

　　摘　要：文中對全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)(full face rock tunnel boring machine，簡稱為TBM)施工中所遇到的困難地層及其特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并對困難地層施工中TBM自身所應(yīng)采取的輔助措施及困難地層中TBM的施工技術(shù)進(jìn)行了探討。以TBM通過溶洞和遇有大范圍破碎帶時(shí)的困難地層為例，探討了TBM通過這樣地層的施工技術(shù)措施，以期有利于我們國家全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)施工技術(shù)水平的提高。

　　關(guān)鍵詞：全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)　施工技術(shù)

　　由于TBM在隧道(洞)工程施工中，施工速度快、對圍巖擾動(dòng)小、安全及在大于一定掘進(jìn)長度后施工經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，越來越受到我們國家隧道(洞)建設(shè)單位的重視。與鉆爆法相比，因其對地質(zhì)地層狀況較敏感，因此，其在我們國家隧道建設(shè)中的應(yīng)用仍受到較大限制。基于此，我們對國內(nèi)外TBM施工中遇到的一些劣質(zhì)地層條件進(jìn)行了分析，并對TBM通過這樣地層條件的施工技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)，以期能為我們國家的TBM施工水平的提高做出貢獻(xiàn)。

　　1、困難地層及其特點(diǎn)

　　困難地層是指全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)通過比較困難或?qū)ζ涫┕に俣扔休^大影響的地層。這樣地層的具體出現(xiàn)形式是軟弱地層、斷層破碎帶、巖爆、涌水、圍巖變形、剝落與坍塌及古暗河道等，其對TBM施工的影響及應(yīng)采取的一般措施見表2所示，注漿堵水措施見表1.

　　2、困難地層施工中TBM自身所應(yīng)采取的輔助措施

　　如果隧道穿越的地質(zhì)地層中，困難地層不可避免，且對TBM的施工有一定影響，則應(yīng)考慮在TBM上增加一些輔助功能，以增加其通過這樣地質(zhì)地層的能力，見表3所示。

　　3、困難地層中TBM的施工技術(shù)

　　3.1困難地層中TBM施工的一般技術(shù)措施

　　在TBM施工的工程中，當(dāng)遇到困難地層的程度較嚴(yán)重時(shí)，有時(shí)需借助鉆爆法脫困。即：通過輔助方法開挖人行通道，以便操作人員能通過刀盤下面的通道進(jìn)入掌子面，并對掌子向前方的巖石進(jìn)行預(yù)處理。

　　3.2TBM通過溶洞的施工技術(shù)

　　TBM在某隧洞的施工中遇到一個(gè)天然大溶洞，溶洞下寬上窄，與隧洞軸線交角約15度，橫向?qū)捈s5～7m，縱向?qū)捈s13～15m，頂部比TBM機(jī)頭高約30m，溶洞底部為松散大塊石，能看到的部分比TBM基礎(chǔ)低約5～8m.處理方案是：先對溶洞底部松散巖體進(jìn)行回填封堵和灌漿，再用素混凝土回填至隧洞底以下0.5m，用鋼筋混凝土做TBM通過的基礎(chǔ)，甲時(shí)考慮到溶洞與隧洞軸線的交叉，TBM在一邊無支撐、無法掘進(jìn)的情況下，用素混凝土將浴洞回填至TBM以上5m，再用TBM掘進(jìn)通過，見圖1所示。

　　TBM在一隧洞工程的施工中遇一溶洞橫穿支洞洞線，沿洞線方向長20余米，高30余米;洞內(nèi)堆積有夾石泥及泥砂質(zhì)壤土，溶洞兩端洞壁的上半部是泥加石混合物，下半部則是較完整的巖體。

　　治理措施是：鋼支撐加澆、噴混凝土構(gòu)成聯(lián)合支護(hù)，見圖2所示。利用下半部巖體打入楔縫式錨桿作根基，用14號槽鋼對焊成箱形梁固定在錨桿上作為支座，在此支座上焊接20號工字鋼構(gòu)成環(huán)向支撐，在環(huán)向支撐頂部焊接桁架并補(bǔ)噴混凝土。

　　3.3TBM在遇到大范圍破碎帶時(shí)的施工技術(shù)

　　TBM在一隧道掘進(jìn)施工中，通過區(qū)域性大斷層極大范圍的破碎帶，拱頂發(fā)生嚴(yán)重坍塌，大塊巖體將刀盤和護(hù)盾卡住而被迫停機(jī)。采用固結(jié)掌子面、超前灌漿、開挖上導(dǎo)洞對拱頂巖層進(jìn)行加固、清理刀盤前方塌落巖石等措施(見圖3所示)進(jìn)行整理。

　　4、結(jié)　語

　　TBM在隧道(洞)工程施工中，具有快速、安全、經(jīng)濟(jì)和質(zhì)量高的特點(diǎn)，但是這樣特點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)是與地質(zhì)狀況密不可分的。而對地質(zhì)狀況的完全充分掌握是不可能的，因此，在TBM的工程施工中，遇到不良地質(zhì)狀況是必然的，通過對以往工程案例的總結(jié)，發(fā)現(xiàn)對這樣地質(zhì)采取的規(guī)律性處理措施，將對今后TBM的工程施工發(fā)揮一定指導(dǎo)作用。

更多內(nèi)容訪問>> 注冊土木工程師(巖土)考試頻道   注冊土木工程師(巖土)考試論壇  巖土工程師課程試聽

·2010年注冊土木工程師（巖土）考試輔導(dǎo)招生簡章
·巖土工程師輔導(dǎo)現(xiàn)在報(bào)名任意專業(yè)知識贈(zèng)送專業(yè)知識習(xí)題班
·老師輔導(dǎo)每天24小時(shí)不限時(shí)間隨時(shí)反復(fù)學(xué)習(xí)……