断面岩石掘进机在困难地层中的施工技术

摘　要:文中对全断面岩石掘进机(full face rock tunnel boring machine，简称为TBM)施工中所遇到的困难地层及其特点进行了分析，并对困难地层施工中TBM自身所应采取的辅助措施及困难地层中TBM的施工技术进行了探讨。以TBM通过溶洞和遇有大范围破碎带时的困难地层为例，探讨了TBM通过这样地层的施工技术措施，以期有利于我们国家全断面岩石掘进机施工技术水平的提高。
　　关键词:全断面岩石掘进机　施工技术
　　由于TBM在隧道(洞)工程施工中，施工速度快、对围岩扰动小、安全及在大于一定掘进长度后施工经济等特点，越来越受到我们国家隧道(洞)建设单位的重视。与钻爆法相比，因其对地质地层状况较敏感，因此，其在我们国家隧道建设中的应用仍受到较大限制。基于此，我们对国内外TBM施工中遇到的一些劣质地层条件进行了分析，并对TBM通过这样地层条件的施工技术进行了总结，以期能为我们国家的TBM施工水平的提高做出贡献。
　　1　困难地层及其特点
　　困难地层是指全断面岩石掘进机通过比较困难或对其施工速度有较大影响的地层。这样地层的具体出现形式是软弱地层、断层破碎带、岩爆、涌水、围岩变形、剥落与坍塌及古暗河道等，其对TBM施工的影响及应采取的一般措施见表2所示，注浆堵水措施见表1。
　　2　困难地层施工中TBM自身所应采取的辅助措施
　　如果隧道穿越的地质地层中，困难地层不可避免，且对TBM的施工有一定影响，则应考虑在TBM上增加一些辅助功能，以增加其通过这样地质地层的能力，见表3所示。
　　3　困难地层中TBM的施工技术
　　3.1　困难地层中TBM施工的一般技术措施
　　在TBM施工的工程中，当遇到困难地层的程度较严重时，有时需借助钻爆法脱困。即：通过辅助方法开挖人行通道，以便操作人员能通过刀盘下面的通道进入掌子面，并对掌子向前方的岩石进行预处理。
　　3.2　TBM通过溶洞的施工技术
　　TBM在某隧洞的施工中遇到一个天然大溶洞，溶洞下宽上窄，与隧洞轴线交角约15度，横向宽约5～7m，纵向宽约13～15m，顶部比TBM机头高约30m，溶洞底部为松散大块石，能看到的部分比TBM基础低约5～8m。处理方案是：先对溶洞底部松散岩体进行回填封堵和灌浆，再用素混凝土回填至隧洞底以下0.5m，用钢筋混凝土做TBM通过的基础，甲时考虑到溶洞与隧洞轴线的交叉，TBM在一边无支撑、无法掘进的情况下，用素混凝土将浴洞回填至TBM以上5m，再用TBM掘进通过，见图1所示。
　　TBM在一隧洞工程的施工中遇一溶洞横穿支洞洞线，沿洞线方向长20余米，高30余米；洞内堆积有夹石泥及泥砂质壤土，溶洞两端洞壁的上半部是泥加石混合物，下半部则是较完整的岩体。
　　治理措施是：钢支撑加浇、喷混凝土构成联合支护，见图2所示。利用下半部岩体打入楔缝式锚杆作根基，用14号槽钢对焊成箱形梁固定在锚杆上作为支座，在此支座上焊接20号工字钢构成环向支撑，在环向支撑顶部焊接桁架并补喷混凝土。
　　3.3 TBM在遇到大范围破碎带时的施工技术
　　TBM在一隧道掘进施工中，通过区域性大断层极大范围的破碎带，拱顶发生严重坍塌，大块岩体将刀盘和护盾卡住而被迫停机。采用固结掌子面、超前灌浆、开挖上导洞对拱顶岩层进行加固、清理刀盘前方塌落岩石等措施（见图3所示）进行整理。
　　4　结　语
　　TBM在隧道（洞）工程施工中，具有快速、安全、经济和质量高的特点，但是这样特点的实现是与地质状况密不可分的。而对地质状况的完全充分掌握是不可能的，因此，在TBM的工程施工中，遇到不良地质状况是必然的，通过对以往工程案例的总结，发现对这样地质采取的规律性处理措施，将对今后TBM的工程施工发挥一定指导作用。

　　　　　　　　　　　　　　　参考文献
　　1.杨全 张可诚 曾金富 秦岭隧道掘进机通过坍方地段的对策 世界隧道 1999年第3期(14～18)
　　2.张可诚 曾金富 张杰 解培为 秦岭隧道掘进机通过岩爆地段的对策 世界隧道 2000年第4期(34～38)
　　3.梁晋平 李文全 史国珍 双互盾全断面掘进机在万家寨引黄工程中的应用现代隧道技术2001年8月，第38卷第4期
　　4.冉贤厚 周定勇 陈楷正 10.8m掘进机在天生桥二级水电站引水隧洞岩溶段施工中的应用
　　5.Damid Martin ,TBM tunneling in poor and very poor rock conditions,Tunnels&Tunnelling,1998,20(3)