浅谈敞开式tbm在不良地质段塌方处理

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅谈敞开式 TBM 在不良地质段塌方 处理 【摘 要】敞开式 TBM 是集掘进、 出渣、初期支护、通风除尘于一体的隧 道洞室开挖施工设备，适用于岩石整体 较完整，具有较好的自稳性的岩石段洞 室开挖。文章通过对不良地段运用 TBM 开挖过程中对不良地质地段出现 前的预判和对不良地段的超前地质预报 与支护，并对不良地段的塌方的处理方 法及注意事项进行了详细分析，旨在为 该类工程建设提供参考和借鉴作用。 中国论文网 /8/view-12757241.htm 【关键词】敞开式 TBM 地质 处理 方法 1 TBM 结构及施工方法 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 敞开式 TBM 是集掘进、出渣、 初期支护、通风除尘于一体的隧道洞室 开挖施工设备，适用于岩石整体较完整， 具有较好的自稳性的岩石段洞室开挖。 TBM 由主机、连接桥、后配套及 TBM 附属支护设备组成。TBM 施工步骤为 撑靴掘进换步撑靴，附属施工工 作为铺设 TBM 及机车轨道，通风筒延 伸、供电线路延伸、供水排水延伸、连 续皮带延伸。 2 不良地质段出现前分析判断 在 TBM 的开挖过程中，主要采 取以下措施进行分析判断：根据皮带机 渣料判断，开挖渣料块状多、含泥量大， 说明地质条件差。在停机和刀盘安装刀 具时，地质人员可以通过刀座对前方围 岩进行观察判断，也可以由刀座安装孔 进入掌子面对围岩观察作出的判断。 TBM 操作手从掘进参数的判断。TBM 在掘进过程中，围岩条件的变化，时时 刻刻都在影响着 TBM 的掘进参数。通 过分析 TBM 掘进参数的变化，亦可判 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 断围岩的好坏，以此指导施工，防止围 岩坍塌。在实际施工过程中，如掘进推 力低于 100bar（相当于 6.43MN） ，而推 进速度大于额定值的 40%，则可大致推 断前方围岩较差，需注意防止发生坍塌。 3 不良地质段超前地质预报及支 护 在隧道施工中，超前地质预报是 解决不良地质地址段 TBM 设备顺利施 工的重要手段。TBM 掘进时，使用宏 观超前预报如工程地质法，长距离超前 地质预报如 TSP 技术，短距离超前预报 如 BEAM 系统。在不良地质段内，根 据超前地质预报结果，综合分析出护盾 后围岩的岩性、结构、构造和地下水情 况，判断掌子面前方围岩的工程地质、 水文地质特征。通过几何做图确定隧洞 拱顶、边墙不稳定块体规模，采取超前 支护如超前锚杆支护、超前小刚管注浆 支护。 4 不良地质段塌方处理 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 在不良地质段引起塌方的原因主 要有出现断层、岩石破碎带、节理裂隙 发育地段、局部不稳定的楔形体导致岩 石失稳塌方，塌方的位置主要为顶拱及 俩侧边墙。在塌方段 TBM 施工的原则 为：管超前、严注浆、慢开挖、快封闭、 快衬砌。 在 TBM 掘进过程中发生顶拱塌 方时施工程序为清撬松动岩石塌腔内 布设锚杆喷射混凝土支立钢支撑 钢支撑内侧焊接钢板回填混凝土塌 方段固结灌浆。 （1）在清撬松动岩石时需在安 全员指挥下进行，清撬时注意保护好 TBM 设备，防止掉下来的石头将电气 线路或液压管路损坏。 （2）塌方部位如果有地下水， 在水量小时应采用钻孔安装水管方式沿 着洞臂引到洞内的排水管中排到洞外； 在水量大时采取以赌为主、以排为辅， 对出水部位进行阻水灌浆。 （3）采用 TBM 附属设备锚杆钻 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 机在塌腔内布设 25L=4500mm 锚杆， 梅花形布置、根据实际情况确定锚杆外 漏尺寸，锚杆外漏部分要保证在后期混 凝土回填时，起到岩石与混凝土之间相 互支撑的作用；布设完锚杆后对塌腔内 喷射 C30 混凝土厚度为 20cm，TBM 附 属混凝土喷射机喷射不到的部位，采用 TK600 混凝土喷射机进行喷射，及时封 闭塌腔内裸露的岩石；利用钢拱架安装 器进行钢支撑支护，间距为 0.5m，未塌 方部位钢支撑之间连接采用10 槽钢间 距按 1.0m 进行连接，增加钢拱架之间 的稳定性，塌方部位钢支撑之间连接采 用 5mm 厚钢板进行焊接（如塌方部位 在钢板焊接时在塌腔内预埋两根直径 325 钢管，在混凝土施工时使用；如 塌方部位在边墙，在焊接钢板在毛混凝 土浇筑前，分层进行焊接） ，钢支撑支 立结束后迅速对未塌方的部位进行喷射 C30 混凝土，厚度为 15cm，防止塌方 部位外延。 （4）塌腔回填混凝土。顶拱塌 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 方部位混凝土回填：TBM 掘进施工所 用的水平撑靴在洞臂两侧，塌方部位出 现在顶拱时，对 TBM 正常掘进影响较 少，能够有较充分的时间对塌腔内进行 回填混凝土处理。顶拱塌方部位混凝土 回填标号采用 C30 混凝土，并添加早强 剂以便尽快达到设计强度，混凝土入仓 塌落度控制在 200mm20mm。当塌方 部位出现在顶拱并且塌腔深度大于 1m 时，回填混凝土分两期施工，一期混凝 土厚度为钢支撑最高点以上 50cm 形成 承载壳，混凝土入仓使用混凝土输送泵 入仓，混凝土输送泵管沿着预埋的钢管 深入塌腔，另一根预埋钢管作为排气孔。 在焊接的钢板上安装平板振捣器，对一 期混凝土进行振捣，一期混凝土终凝， 达到设计强度后，再对剩余空腔进行混 凝土回填。待回填混凝土全部达到设计 强度后再对塌方部位进行固结灌浆，确 保塌方部位稳定安全。塌腔深度小于 1m 时可一次性回填混凝土。边墙塌方 部位混凝土回填：塌方部位出现在边墙 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 时，TBM 水平撑靴无法撑紧，影响 TBM 的正常掘进，需要停机对边墙塌 方部位进行处理。为了缩短塌方处理时 间，对边墙塌方部位进行 C30 毛石混凝 土回填，埋石率 30%，混凝土入仓塌落 度控制在 180mm20mm，C30 毛石混 凝土配合比如下：在毛石混凝土施工前， 首先用钢板在边墙塌方部位底部紧贴钢 支撑内侧进行焊接，每层焊接高度为 50cm，混凝土浇筑每上升 2 层预埋一排 42 钢管，钢管长度根据实际情况确定， 间距 1m，各层预埋钢管之间梅花形布 置。采用混凝土输送泵入仓方式，插入 式振捣器振捣。混凝土浇筑结束达到终 凝后，在预埋的 42 钢管内插入电热管 进行加温，电热管之间串联，并安装漏 电保护器。通过电热管加温后混凝土 3 天强度到 19.5MPa，可以满足 TBM 水 平撑靴压力要求。 5 不良地质段施工注意事项 在 TBM 施工前应对工程地质和 水文地质资料进行详细的分析判断，制 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 定相应的预防预报措施，备足有关的应 急机具和材料。在 TBM 施工过程中坚 持以预防为主，根据地质预报对掌子面 前方地质状况作出判断，避免 TBM 在 没有任何保护措施的情况下进入不良地 质段。在 TBM 施工过程中应常观察岩 层和地下水的变化情况，防止突然事故 的发生，在不良地质段出现地下水时应 先治水。在临近 TBM 开挖掌子面的现 场仓库内储备一定数量的支护材料及排 水设备，以备应急。 6