不良地质地段TBM施工的研究

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摘 要 :在长大隧道的施工中,TBM法是目前较先进、较安全的一种隧道开挖的施工方法,并且在秦岭Ⅰ线隧道的施工中得到了很成功的应用,但目前为止,TBM法施工并没有得到很广泛的应有,主要原因还是TBM法的适用范围太窄,在通过不良地质地段时,tbm法施工遇到的问题很多。以南疆线中天山隧道为依托,总结了不良地质对TBM施工的影响,并对TBM法通过不良地质地段时采用的支护方法进行了研究和总结。

关键词:隧道地下工程TBM施工支护方法不良地质地段

中图分类号:TU74文献标识码:A文章编号:1007-3973 (2010) 07-017-01

1引言

TBM法施工在深埋长大隧道施工中较钻爆法有着巨大的优势,因为当隧道埋藏较深、长度过长、洞径较大时,采用钻爆法需要相当长的工期,尤其是当工期对经济效益和生态环境有重大影响而开挖工作面又受到限制的情况下,面对速度、环保、效益、安全等问题,使用TBM将成为首选。不良地质地段TBM施工一直是TBM施工中的一个重要研究内容,TBM机能否顺利的通过不良地质地段也成为了整个隧道施工中成败的关键所在。因此,对不良地质地段TBM施工的问题进行分析和研究就具有重大的现实意义。

2围岩坍塌、掉块的特点及对TBM施工的影响

2.1断层破碎带引起的坍塌

断层破碎带引起的坍塌是造成围岩塌方的主要原因,如果断层面方向与隧道轴线方向夹角较小,而且倾角又较小,就会使断层带露出的范围较大,当开挖通过以后,围岩平衡状态被破坏,导致应力重分布,围岩自稳力降低,围岩露出刀盘护盾后,即会产生围岩不同程度的塌方,必要时可利用TBM上的超前钻机进行管棚或预注浆处理。

2.2节理密集带及挤压软弱结构面产生的坍塌、掉块

节理较密集地带、节理间距较小,岩体的完整性受到影响,隧道开挖后,原始平衡状态被破坏,围岩本身的支承力降低,容易造成坍方,如果节理在2～3组,或3组以上,呈X形或米字形交叉,更容易造成坍塌和掉块。

2.3地下水造成的坍塌

地下水是造成隧道工程病害的重要因素,水对断层及各种软弱结构面起破坏作用,降低其强度,使其承载能力显著降低,遇到断层破碎带、节理密集带,又有地下水的出现时,就会加剧塌方的程度,有侵蚀性的地下水还会对二次衬砌造成破坏。

2.4撑靴的影响

掘进需要的推力由撑靴来提供,当撑靴处岩石破碎,不能满足撑靴压力时,即造成局部坍塌,此时就需要进行局部的加固处理。

3不良地质地段TBM施工的支护方法

为使TB880E敞开式硬岩掘进机提高通过不良地质地段的能力,应据机器的性能及现场实际情况制定可行性办法,使TBM安全、快速的通过不良地质地段。

3.1通过断层破碎带

在断层破碎带,对于没有地下水影响、断层面与隧道轴向夹角较大、倾角较大地段,采用了一些支护措施,减少支护对掘进的影响:

(1)改变I16闭合全圆钢架设计间距,中间辅以槽钢拱架、格栅拱架加固,减少停机支护时间;

(2)由于喷射混凝土机械手位置偏后,要求前部人工手持式喷射系统随时准备好,根据反馈过来的量测数据随时快速的封闭围岩;

(3)锚杆按设计采用系统锚杆外,还要求每班下班前,再紧固一次所有锚杆螺栓,施加预应力;

(4)除确保喷混凝土厚度8～10cm外,封闭好坍塌面,而且钢拱架要求喷严密,特别强调钢拱架两侧要喷平顺,以利于挂设防水板,避免防水板的损坏。

采用上述方法通过断层破碎带,可大量减少停机支护时间,充分提高掘进速度,发挥TBM功效,同时可确保人员和机器的安全,确保隧道初期支护质量。

3.2通过节理密集带及软弱结构面带

通过节理密集带及软弱结构面带,如果仅考虑如何快速掘进,不重视初期支护质量,那将是隧道施工安全的一大隐患,对于节理密集带及软弱结构面带制定了如下措施:

(1)按设计采取系统锚杆、挂网、喷混凝土,另外采用槽钢拱架或格栅架加固;

(2)根据量测结果,对于变形速度超过要求的,人工架立I16闭合全圆钢拱架,加强刚性支护;

(3)严格按照初喷、复喷要求喷射混凝土,确保喷射混凝土厚度10cm以上。

3.3通过有水地段

对于围岩渗水地段,应注意确保初期支护的质量。有水地段须加密环向透水管,同时需用引流排水,防止岩面被大面积淋湿,造成喷射混凝土困难;对有严重出水段必须采用特殊的喷射混凝土工艺,即保证能封闭好岩面,又确保喷射混凝土的厚度。

4结束语

在整个隧道和地下工程中,TBM施工的隧道也许只是很小的一部分,但决不能因为它小而忽略它,目前虽然TBM施工的方法和技术都不成熟和完善,但是相对于矿山法来说,TBM施工的开挖速度更快,超挖量少,施工的安全性和作业环境有了较大的改善,同时,采用TBM进行隧道的施工也响应了国家以人为本的政策。因此,对不良地质地段的TBM施工的研究也应当引起我们相当的重视。

参考文献:

[1]钱七虎,李朝甫,傅德明.全断面掘进机在中国地下工程中的应用现状及前景展望[J].建筑机械, 2002(5):28～36.

[2]张镜剑,傅冰骏.隧道掘进机在我国应用的进展[J].岩土力学与工程学报,2007,26(2):226～238.

[3]铁道科学研究院西南分院.铁路隧道采用掘进机施工的研究(J92G069)[R].成都:1993年11月.

[4]薛继洪.隧洞掘进机在引大入秦工程中的应用[J].四川水力发电,1998,Vol.17No.3:4-9.