不良地質(zhì)地段的TBM施工技術(shù)探討

黃江勇

（廣西華行建工有限責(zé)任公司　廣西　百色市　533000）

不良地質(zhì)地段的TBM施工技術(shù)探討

黃江勇

（廣西華行建工有限責(zé)任公司廣西百色市533000）

目前尤其是在不良地址地段的施工中，TBM施工技術(shù)還是相對(duì)比較安全和超前的施工技術(shù)，這個(gè)技術(shù)相對(duì)其他的方法來(lái)說(shuō)有自己的優(yōu)點(diǎn)，而且表現(xiàn)出了自身的先進(jìn)性和科學(xué)性，本文就是簡(jiǎn)單介紹了TBM施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，并對(duì)不良地質(zhì)地段施工中的TBM施工技術(shù)進(jìn)行了探討。

不良地質(zhì)地段；TBM；施工技術(shù)

引言

在不良的地址地段采取TBM技術(shù)進(jìn)行施工，盡管這個(gè)技術(shù)可以發(fā)揮更大的作用，但還是會(huì)遇到困難。在整個(gè)施工過(guò)程中，還是會(huì)遇到棘手的地理方面的問(wèn)題，這樣的地理問(wèn)題就會(huì)給這種施工技術(shù)帶來(lái)很大的困難。地質(zhì)問(wèn)題是所有施工中都很難克服的，但是由于一些經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，在不良地質(zhì)地段采用TBM施工技術(shù)時(shí)獲得了一些有用的經(jīng)驗(yàn)和有效的方法。

1　TBM施工技術(shù)在不良地質(zhì)段施工中的優(yōu)點(diǎn)

1.1TBM施工技術(shù)快速的優(yōu)點(diǎn)

TBM施工技術(shù)是集聚多種先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)于一身的隧道施工技術(shù)，TBM施工技術(shù)中包括機(jī)器、傳感、液壓、電壓、信息技術(shù)等許多的綜合性科學(xué)技術(shù)。因?yàn)檫@些技術(shù)合在一起，在當(dāng)今的隧道建設(shè)中具有了持續(xù)掘進(jìn)的作用，這項(xiàng)技術(shù)能夠一起完成破巖、出碴、支護(hù)等施工過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了工廠化的施工，恰好是因?yàn)檫@些因素，就很大程度上地提高了TBM施工技術(shù)在不良地質(zhì)段中施工效率。

1.2TBM施工技術(shù)優(yōu)質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)

TBM施工技術(shù)可以使整個(gè)隧道在施工過(guò)程中永保優(yōu)質(zhì)性，它采用的是滾刀進(jìn)行破巖合打洞，這種做法不僅遠(yuǎn)離了危險(xiǎn)而傳統(tǒng)的爆破作業(yè)，同時(shí)也不會(huì)造成因?yàn)楸频挠绊懚苟粗車(chē)鷰r石晃動(dòng)，而且還會(huì)使得整個(gè)洞壁光滑完整。

1.3TBM施工技術(shù)具有高效的優(yōu)點(diǎn)

TBM施工技術(shù)因?yàn)榫哂锌焖俚膬?yōu)點(diǎn)，這樣就很大程度上節(jié)約了施工時(shí)間，就更快的縮短了工期，因此大大提升了工作的效率；TBM施工技術(shù)也節(jié)約了很多爆破的費(fèi)用，因?yàn)槠錄](méi)有采用比較傳統(tǒng)的爆破方式；TBM施工技術(shù)由于勞動(dòng)力的投入減少了從而使工作效率也提高了。

1.4TBM施工技術(shù)具有安全的優(yōu)點(diǎn)

采用TBM施工技術(shù)的整個(gè)施工過(guò)程都是安全的，因?yàn)椴捎肨BM不僅使工作人員的洞內(nèi)條件改善了，而且還使勞動(dòng)力的投入減少了。由于沒(méi)有采取傳統(tǒng)的爆破方法，很大程度上減少了工作人員的傷亡人數(shù)。

1.5TBM施工技術(shù)具有環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)

TBM施工技術(shù)在施工的過(guò)程中降低了炸藥的使用率，進(jìn)而使爆破過(guò)程中產(chǎn)生的污染物減少了，這樣就減少了施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境污染指數(shù)，生態(tài)環(huán)境得到了很好的保護(hù)；在施工過(guò)程中采用的雙護(hù)盾TBM施工技術(shù)，采取這個(gè)技術(shù)就很大程度上使隧道里面的水土流失減少了。TBM技術(shù)的應(yīng)用有利于環(huán)境的保護(hù)。

1.6TBM施工技術(shù)的自動(dòng)化和信息化程度高

在TBM施工的技術(shù)中，使用了計(jì)算機(jī)的控制、激光向?qū)?、測(cè)量、傳感器等一些高科技的工具，在TBM技術(shù)里包括機(jī)、電、傳感、液壓等許多東西的綜合性技術(shù)，這樣就使得TBM施工技術(shù)的自動(dòng)化和信息化程度較高的優(yōu)點(diǎn)突顯出來(lái)。TBM施工技術(shù)具有施工數(shù)據(jù)管理的功能、采集功能以及數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳的功能，促進(jìn)了現(xiàn)在信息化施工。

2　TBM施工對(duì)環(huán)境的影響研究

總的來(lái)說(shuō)，TBM隧道的施工在變形和受力上都在掌控的范圍之內(nèi)，隧道的圍巖較為穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)也相對(duì)安全，施工的沉降上對(duì)周?chē)沫h(huán)境影響比較小。

2.1地表的變形

地表的變形主要產(chǎn)生在拱頂?shù)纳戏?，但是最大的沉降和變形不?huì)超過(guò)4mm，而且和隧道施工掌子面位置的變化有著相互依存的關(guān)系。

2.2對(duì)四周?chē)鷰r的擾動(dòng)

按照單點(diǎn)位移計(jì)和錨桿軸力的監(jiān)管和檢測(cè)分析可知，在四周?chē)鷰r上，TBM掘進(jìn)機(jī)對(duì)其擾動(dòng)較小。經(jīng)過(guò)錨桿軸力時(shí)態(tài)的曲線能看出在開(kāi)始挖的斷面向圍巖方向0.8m的地方所測(cè)到的軸力最大，2.2m處的軸力就開(kāi)始變小了，并且隨著時(shí)間的變化漸漸趨向穩(wěn)定，錨桿軸力在3.5m處從初次測(cè)量開(kāi)始就變得很小，而且依據(jù)其軸力時(shí)態(tài)曲線能夠準(zhǔn)確的看到軸力變化較小，變化得很平緩。

3　TBM法在不良地質(zhì)段施工中的技術(shù)分析

在洞涇過(guò)長(zhǎng)、埋藏較深，長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)的隧道施工中，TBM施工技術(shù)比鉆爆法有著更大的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樵谏盥耖L(zhǎng)大的隧道施工中，使用鉆爆法需要比較長(zhǎng)的工期，特別是當(dāng)工期對(duì)生態(tài)環(huán)境以及經(jīng)濟(jì)效益有很大影響，而且開(kāi)挖的工作面又受到時(shí)間限制的狀況下，在考慮安全、效益、速度、環(huán)保等方面的問(wèn)題上，采用TBM技術(shù)將是首選的施工方法。在不良地質(zhì)地段的施工一直都是TBM施工技術(shù)研究的一個(gè)重要內(nèi)容，整個(gè)隧道施工的成功關(guān)鍵性就是TBM機(jī)能不能順利通過(guò)不良地質(zhì)地段。當(dāng)今很多科學(xué)界研究人士都在盡最大的努力研究和發(fā)展TBM施工技術(shù)，因?yàn)門(mén)BM技術(shù)的研究具有很大的意義。

4　TBM施工技術(shù)對(duì)圍巖坍塌和掉塊等問(wèn)題的處理

4.1TBM施工技術(shù)在斷層破碎帶引起的坍塌中的應(yīng)用

在斷層破碎帶導(dǎo)致的坍塌會(huì)造成圍巖塌方的這個(gè)過(guò)程中，因?yàn)榇嬖跀鄬悠扑閹?，就?huì)使隧道軸線方向與斷層面方向的夾角變得越來(lái)越小，一旦小到一定程度的時(shí)候就會(huì)使斷層帶大范圍的露在外面，如果繼續(xù)挖就會(huì)使圍巖的平衡狀態(tài)破壞，這樣就會(huì)使圍巖四周產(chǎn)生不同程度的塌方。在對(duì)于這樣的問(wèn)題時(shí)，斷層破碎帶引起的坍塌最好是采用TBM的超前鉆機(jī)進(jìn)行管棚或者預(yù)注漿處理。

4.2TBM技術(shù)在解決節(jié)理密集帶和擠壓軟弱結(jié)構(gòu)面造成的坍塌中的應(yīng)用

在現(xiàn)代的隧道施工時(shí)，由于節(jié)理密集帶和擠壓軟弱結(jié)構(gòu)面會(huì)造成的很多坍塌及掉塊，正因這樣給現(xiàn)代的隧道施工增加了較大的困擾和阻礙，對(duì)于節(jié)理密集帶和擠壓軟弱結(jié)構(gòu)面在施工上面很難控制得當(dāng)，但是為了更好地處理這個(gè)問(wèn)題，我們一定要更加深入的了解TBM施工技術(shù)來(lái)妥善解決這個(gè)問(wèn)題。

4.3TBM施工技術(shù)在地下水導(dǎo)致的坍塌中的應(yīng)用

在如今的隧道施工中地下水帶來(lái)了一系列的工程病害，例如，在斷層帶和各種軟弱結(jié)構(gòu)面上，地下水對(duì)其造成了很大的破壞，并且使斷層帶和各種軟弱結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度降低了，由于存在這些原故，塌方的程度就大大的加劇了。因此要盡全力的利用TBM施工技術(shù)有效地對(duì)地下水造成的坍塌進(jìn)行處理。

5　不良地質(zhì)地段TBM施工技術(shù)的支護(hù)方法

5.1通過(guò)斷層破碎帶

在斷層破碎帶方向，關(guān)于不受地下水影響、隧道軸與斷層面的夾角和傾角較大的地段，采取了一些支護(hù)的措施，使支護(hù)對(duì)掘進(jìn)的影響程度減少：

（1）對(duì)I16閉合全圓鋼架設(shè)計(jì)的間距進(jìn)行改變，使用格柵拱架和槽鋼拱架在這些間距的中間進(jìn)行加固，通過(guò)這樣的舉措就能夠使停機(jī)支護(hù)的時(shí)間縮短，從而讓整個(gè)系統(tǒng)都處在一個(gè)穩(wěn)定和諧的系統(tǒng)之中。

（2）在隧道施工的過(guò)程中，TBM施工技術(shù)通常會(huì)將噴射混凝土機(jī)械手安設(shè)在較為偏后的地方，這樣就要求前部人工的手持噴射系統(tǒng)及時(shí)對(duì)噴射混凝土做好充分的準(zhǔn)備，而且要按照具體實(shí)際情況進(jìn)行迅速的圍巖封巖，從而使TBM施工技術(shù)克服在不良地質(zhì)地段遇到的各種困難。

（3）在整個(gè)的施工過(guò)程中，錨桿系統(tǒng)具有非常重要的作用，在施工的過(guò)程中，除了要采用錨桿系統(tǒng)以外，還對(duì)施工人員進(jìn)行要求，讓他們每天下班前都要對(duì)所有的錨桿螺栓進(jìn)行檢測(cè)，看是否符合要求，對(duì)于不符合要求的都要進(jìn)行改進(jìn)，從而使之達(dá)到施加預(yù)應(yīng)力的效果。

（4）除了保證噴混凝土的厚度為8～10cm以外，對(duì)坍塌面進(jìn)行封閉，并且對(duì)鋼拱架要噴得嚴(yán)密，尤其強(qiáng)調(diào)鋼拱架的兩邊要噴得平順，對(duì)掛防水板有利，使防水板避免導(dǎo)致?lián)p壞。使用上述的方法通過(guò)斷層破碎帶可以使停機(jī)支護(hù)的時(shí)間減少，提高掘進(jìn)的速度，充分發(fā)揮TBM的功效，而且可以保證機(jī)器和人員的安全，保證隧道初期的支護(hù)質(zhì)量。

5.2通過(guò)節(jié)理密集帶及軟弱結(jié)構(gòu)面帶

在通過(guò)節(jié)理密集帶和軟弱結(jié)構(gòu)面帶的時(shí)候，如果僅僅考慮怎樣快速掘進(jìn)，而對(duì)初期支護(hù)的質(zhì)量不重視，這將會(huì)是隧道施工的最大安全隱患，對(duì)節(jié)理密集帶和軟弱結(jié)構(gòu)面帶采取了以下措施：

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)采取掛網(wǎng)、系統(tǒng)錨桿和噴混凝土，此外使用格柵架或者槽鋼架進(jìn)行加固；

（2）按測(cè)量結(jié)果，對(duì)于變形的速度超過(guò)實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)的，人工的架立I16閉合全圓鋼拱架，對(duì)剛性支護(hù)進(jìn)行加強(qiáng)；TBM快速掘進(jìn)在泥巖地址條件下的技術(shù)研究。

6　結(jié)束語(yǔ)

TBM施工技術(shù)在不良地質(zhì)段的應(yīng)用在我國(guó)甚至整個(gè)世界上都有很高的發(fā)展全景，它能給隧道工程的施工帶來(lái)有用的技術(shù)幫助，但同時(shí)這種施工技術(shù)在隧道的施工中也遇到了一些困難和措施，本文就從這種施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)先展開(kāi)論述，然后就對(duì)如何在不良地質(zhì)段改進(jìn)這種施工技術(shù)提出了一些處理方法，希望以此為契機(jī)，能夠更好地促進(jìn)TBM施工技術(shù)的發(fā)展和完善，從而推動(dòng)我國(guó)隧道施工工程又好又快地發(fā)展。

[1]丁建敏.TBM施工隧洞的地質(zhì)超前預(yù)報(bào)方法的選擇[J].水利水電工程設(shè)計(jì)，2012，22（1）.

[2]高振宅.gaozhenzhai BEAM地質(zhì)超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)在錦屏引水隧洞TBM施工中的應(yīng)用[J].鐵道建筑技術(shù)，2009（11）.

[3]丁建敏.TBM施工隧洞的地質(zhì)超前預(yù)報(bào)方法的選擇[J].水利水電工程設(shè)計(jì)，2010，22（1）.

U455.49

A

1673-0038（2015）04-0059-02

2015-1-5

黃江勇（1975-），男，二級(jí)建造師，工程師，本科，主要從事工程施工工作。