“新KM21TM”
——實現(xiàn)山嶺隧道完全機(jī)械化施工

日本熊谷組于2018年4月10日發(fā)布消息稱，該公司與JIMT公司聯(lián)合開發(fā)了一項山嶺隧道完全機(jī)械化技術(shù)——“新KM21TM”。該工法可實現(xiàn)1臺TBM在大埋深、大覆土、各種圍巖條件下的完全機(jī)械化隧道施工，是一種保持以最優(yōu)掘進(jìn)結(jié)構(gòu)和支護(hù)進(jìn)行施工的新型工法。

1 開發(fā)背景

由于山嶺隧道施工相當(dāng)依賴人工作業(yè)，存在作業(yè)人員不足和易發(fā)生開挖面事故等潛在問題，因此對于機(jī)械化施工需求迫切。另一方面，盾構(gòu)法作為完全機(jī)械化的工法，在超高水壓、大埋深條件下，因盾構(gòu)主體和管片的強(qiáng)度問題，適用范圍有限。

2002年，熊谷組與三菱重工發(fā)布了KM21TM工法。該工法對原本需要較多人工作業(yè)的山嶺隧道施工進(jìn)行機(jī)械化，并通過超前預(yù)注漿減小大埋深下隧道所受的外力，對全周超挖刀盤背面進(jìn)行擠壓混凝土襯砌。

2 工法改良

在大埋深、高水壓的地質(zhì)條件下，為進(jìn)一步節(jié)省人工、改善作業(yè)環(huán)境、提升安全性能和施工性能，熊谷組與JIMT公司對KM21TM技術(shù)進(jìn)行改良，開發(fā)了“新KM21TM”。

特征1： 掘進(jìn)方法。該工法可在進(jìn)行地基改良和排水的同時進(jìn)行掘進(jìn)。此外，掘進(jìn)斷面采用了馬蹄形斷面，相比圓形斷面利用率更高、更加合理。掘進(jìn)時，根據(jù)地基強(qiáng)度可切換使用滾刀或貝殼刀。在硬巖區(qū)間可采用NATM施工，在地下水較多的軟弱地基可轉(zhuǎn)為使用密封式盾構(gòu)施工。

特征2： 支護(hù)方法。在刀盤后方坑壁內(nèi)，隨著掘進(jìn)進(jìn)行噴射混凝土和鋼支護(hù)作為初期支護(hù)結(jié)構(gòu)。由于及時實現(xiàn)了初期支護(hù)，因此土體松動可控制在最小程度。之后根據(jù)測量結(jié)果確定是否打設(shè)錨桿和二次噴射混凝土。

特征3： 掘進(jìn)反力。掘進(jìn)反力由仰拱塊和向噴射面擴(kuò)張的支架提供。

與以往的KM21TM相比，新工法更接近山嶺隧道工法(NATM)，掘進(jìn)斷面采用馬蹄形，支護(hù)材料由昂貴的填充式混凝土改為廉價且性能較好(沒有堵塞風(fēng)險)的噴射混凝土，進(jìn)一步改善了施工性能和經(jīng)濟(jì)性能，使工法更具實效性。

3 工法優(yōu)勢

1)通過噴射混凝土作業(yè)完全機(jī)械化，解決了作業(yè)人員不足和易產(chǎn)生開挖面事故的問題。

2)通過僅1道工序的完全機(jī)械化挖掘，可實現(xiàn)快速施工，提升施工性能。

3)根據(jù)地質(zhì)條件切換掘進(jìn)方式，并配合標(biāo)準(zhǔn)的前方勘探機(jī)構(gòu)和輔助工法裝置，可進(jìn)行預(yù)先調(diào)查，提前采取對策，進(jìn)一步提升安全性。

4)通過上述方式提升了施工性能，可減少施工成本。

4 開展計劃

該工法是一項應(yīng)對長距離、大埋深、大斷面隧道的高效合理的施工方法，計劃今后用于鐵路隧道和公路隧道等，目前正在進(jìn)行相應(yīng)的研究，并積極提出技術(shù)方案，以期早日實用化。

目前，熊谷組與JIMT公司正在申請該工法的共有專利權(quán)。

(摘自 隧道網(wǎng) https://www.tunnelling.cn/PNews/NewsDetail.aspx?newsId=27928 2018-04-16)