TBM穿越軟弱圍巖施工技術(shù)

敬請(qǐng)各位專家蒞臨指導(dǎo)中鐵隧道集團(tuán)有限公司2003年7月技術(shù)研究中隧集團(tuán)有限公司TBM穿越軟弱圍巖施工1.工作報(bào)告2.研究報(bào)告3.用戶使用報(bào)告4.經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益分析報(bào)告5.查新報(bào)告目錄工作報(bào)告工作報(bào)告TBM穿越軟弱圍巖施工技術(shù)研究

TB880E掘進(jìn)機(jī)是由德國維爾特（WIRTH）公司設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的大型敞開式全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)。為了修建秦嶺Ⅰ線隧道，由鐵道部投資購制了兩臺(tái)TB880E掘進(jìn)機(jī)，該機(jī)械在秦嶺Ⅰ線隧道硬巖條件下得到了成功的應(yīng)用，從而使中國鐵路修建水平得到了一個(gè)巨大的飛躍，成為中國鐵路修建史上的一個(gè)重要里程碑。但秦嶺隧道TBM施工基本以硬巖為主。如果能對(duì)TBM在軟弱圍巖中施工技術(shù)進(jìn)行研究，將會(huì)大大地拓展TBM的發(fā)展和應(yīng)用空間。磨溝嶺隧道是西安－南京鐵路的重點(diǎn)控制工程，該隧道多為軟弱圍巖，軟弱圍巖占全隧總長(zhǎng)度的70%左右。本科研項(xiàng)目主要依托磨溝嶺隧道，對(duì)TBM在軟弱圍巖地質(zhì)條件下施工技術(shù)進(jìn)行研究和應(yīng)用，從而較好地解決磨溝嶺隧道的施工技術(shù)難題，研究開敞式掘進(jìn)機(jī)在穿越軟弱圍巖時(shí)的施工配套技術(shù)，為今后類似工程施工提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

工作報(bào)告1、課題來源TBM穿越軟弱圍巖施工技術(shù)研究工作報(bào)告2、研究過程

（1）調(diào)研、咨詢：2001年5月～7月（2）設(shè)備改進(jìn)、完善、調(diào)試：2001年7月～10月（3）施工技術(shù)研究及改進(jìn)：2001年10月～2001年12日（4）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用：2001年12月～2002年6月（5）總結(jié)：2002年6月～2003年2月TBM穿越軟弱圍巖施工技術(shù)研究工作報(bào)告3、研究方法

國內(nèi)外資料收集分析→結(jié)合磨溝嶺隧道進(jìn)行理論研究→室內(nèi)試驗(yàn)→現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試→現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用→修改完善→總結(jié)→建立軟弱圍巖隧道TBM掘進(jìn)施工模式TBM穿越軟弱圍巖施工技術(shù)研究工作報(bào)告

4、主要研究成果軟弱圍巖條件下TBM施工時(shí)的：

超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)

超前支護(hù)施工方案

超前管棚及預(yù)注漿技術(shù)

初期支護(hù)模式

掘進(jìn)參數(shù)選擇

換步及方向控制技術(shù)

監(jiān)控量測(cè)信息反饋

清碴系統(tǒng)改進(jìn)

同步襯砌技術(shù)

強(qiáng)富水條件掘進(jìn)技術(shù)探討TBM穿越軟弱圍巖施工技術(shù)研究工作報(bào)告5、提交鑒定的技術(shù)文件（1）工作報(bào)告（2）研究報(bào)告（3）用戶使用報(bào)告（4）經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益分析報(bào)告（5）查新報(bào)告TBM穿越軟弱圍巖施工技術(shù)研究研究報(bào)告研究報(bào)告TBM穿越軟弱圍巖施工技術(shù)研究工程介紹研究報(bào)告TBM穿越軟弱圍巖施工技術(shù)研究1工程概況

磨溝嶺隧道是西安—南京鐵路線上的重點(diǎn)工程之一，隧道全長(zhǎng)6114m，預(yù)留Ⅱ線。隧道位于陜西省丹鳳縣和商南縣交界處，設(shè)計(jì)為人字坡，最大埋深315m，相對(duì)高差100～300m。隧道采用TBM施工。磨溝嶺為清油河—武關(guān)河的分水嶺，隧道通過處基巖多裸露，為泥盆系中統(tǒng)石英片巖及大理巖。該段工程地質(zhì)由于受區(qū)域性F2大斷裂帶及一系列小斷層影響，巖體破碎，節(jié)理發(fā)育，穩(wěn)定性差，且地下水發(fā)育。研究報(bào)告TBM穿越軟弱圍巖施工技術(shù)研究2需要解決的技術(shù)難題及研究對(duì)策

技術(shù)難題一：由于隧道受F2區(qū)域性大斷裂影響，圍巖破碎，如何保證TBM在軟弱圍巖條件下的施工技術(shù)和施工安全問題？

研究對(duì)策一：研究軟弱圍巖條件下TBM施工的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)體系、超前支護(hù)體系、施工監(jiān)測(cè)反饋體系。TBM穿越軟弱圍巖施工技術(shù)研究研究報(bào)告

技術(shù)難題二：如何解決軟弱圍巖條件下TBM的施工進(jìn)度及工期保證問題？

研究對(duì)策二：研究軟弱圍巖條件下TBM施工的掘進(jìn)方案選擇、掘進(jìn)參數(shù)制定、清碴系統(tǒng)改進(jìn)、同步襯砌技術(shù)。TBM穿越軟弱圍巖施工技術(shù)研究研究報(bào)告

技術(shù)難題三：如何保證軟弱圍巖條件下TBM的施工質(zhì)量以及工程的永久性質(zhì)量問題？

研究對(duì)策三：研究軟弱圍巖條件下TBM施工的初期支護(hù)型式、施工監(jiān)測(cè)信息反饋、襯砌質(zhì)量保證體系。TBM穿越軟弱圍巖施工技術(shù)研究研究報(bào)告超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)

分項(xiàng)研究報(bào)告之一

分項(xiàng)研究報(bào)告之一超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)

分項(xiàng)研究報(bào)告之一

目前國內(nèi)外超前地質(zhì)預(yù)報(bào)主要方法種類表項(xiàng)

目預(yù)報(bào)主要內(nèi)容主要方法（儀器）重點(diǎn)預(yù)報(bào)地段常規(guī)預(yù)報(bào)圍巖類別巖性特征，節(jié)理、裂隙發(fā)育特征和巖體結(jié)構(gòu)特征地質(zhì)素描法，TSP202，物探法斷層破碎帶軟弱圍巖地段涌水狀態(tài)涌水量大小、壓力、變化規(guī)律，環(huán)境水文地質(zhì)特征鉆探孔、測(cè)流計(jì)，TSP202，壓力計(jì)巖溶裂隙地段高水壓地段異常預(yù)報(bào)斷層位置，規(guī)模，破碎程度，充填情況，含水情況鉆探孔，TSP202，地質(zhì)素描法，物探法斷層破碎地段溶洞大小，位置，與水的關(guān)系鉆探孔，地質(zhì)素描法，物探法巖溶發(fā)育帶突水突泥位置，規(guī)模，泥屑、流泥成份性質(zhì)鉆探孔，TSP202，素描法，物探，測(cè)流計(jì)巖溶發(fā)育帶，抗水壓襯砌地段超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)

分項(xiàng)研究報(bào)告之一

1、TSP202超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)

采用目前國內(nèi)外較好的TSP202隧道地震波超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)先進(jìn)行100～150m長(zhǎng)距離預(yù)報(bào)控制，從而從宏觀上預(yù)測(cè)開挖前方地層。超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)

分項(xiàng)研究報(bào)告之一

2、超前探孔

對(duì)可疑地段利用鉆機(jī)鉆孔準(zhǔn)確判定。在開挖斷面上部布設(shè)探孔3個(gè)，分別位于拱頂、拱腰部位。超前探水段長(zhǎng)30~50m，探水孔終孔超出開挖輪廓線外1.5~3m，鉆孔直徑70mm。超前探孔是一種最為直接有效的探水方法，采用該方法結(jié)合止?jié){系統(tǒng)可直接判斷出前方地層開挖時(shí)可能存在的危害度。超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)

分項(xiàng)研究報(bào)告之一

3、掘進(jìn)參數(shù)對(duì)比分析

掘進(jìn)參數(shù)對(duì)比分析是TBM獨(dú)有的一種地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方式。當(dāng)隧道接近斷層破碎地帶時(shí)，TBM的推進(jìn)力會(huì)突然下降，出碴體中會(huì)有一部分大石存在，若地層過于破碎，進(jìn)入掘進(jìn)倉中可以觀察到刀盤前巖層的自穩(wěn)性很差，有部分破碎巖層滑落。4、地質(zhì)素描

派有經(jīng)驗(yàn)的地質(zhì)工程師24小時(shí)值班，在TBM掘進(jìn)前后對(duì)地層進(jìn)行地質(zhì)素描，必要時(shí)用數(shù)碼攝相機(jī)，并繪制地質(zhì)素描圖。通過綜合分析判斷，提出地質(zhì)預(yù)測(cè)報(bào)告。超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)

分項(xiàng)研究報(bào)告之一

5、磨溝嶺隧道超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)程序

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前支護(hù)施工方案研究

分項(xiàng)研究報(bào)告之二

分項(xiàng)研究報(bào)告之二超前支護(hù)施工方案軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前支護(hù)施工方案研究

分項(xiàng)研究報(bào)告之二

依托磨溝嶺隧道軟弱圍巖地層研究并應(yīng)用的三種施工方案

快速掘進(jìn)、徑向注漿加強(qiáng)方案

超前管棚支護(hù)方案

超前管棚預(yù)注漿加固方案

分項(xiàng)研究報(bào)告之二

1“快速掘進(jìn)、徑向注漿加強(qiáng)”施工方案

☆適用邊界條件

采取超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)判析出前方地層較軟

TBM掘進(jìn)時(shí)出碴大小較均勻，刀盤前巖體雖破碎，但有一定的自穩(wěn)性。

圍巖暴露于護(hù)盾后的地層雖裂隙發(fā)育，但無較大的坍塌，只是在局部有掉塊現(xiàn)象。

☆施工方案

調(diào)整TBM掘進(jìn)參數(shù)→快速掘進(jìn)→快速立拱和網(wǎng)噴支護(hù)→快速進(jìn)行徑向注漿加強(qiáng)軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前支護(hù)施工方案研究

分項(xiàng)研究報(bào)告之二

☆掘進(jìn)參數(shù)：將掘進(jìn)速度調(diào)整為40～50cm/h，推進(jìn)力調(diào)整為5～7kN。

☆快速支護(hù)：每開挖90cm立一榀拱架，拱架采用I18型鋼。鋼筋網(wǎng)采用φ6mm鋼筋，網(wǎng)格間距為＠20cm×20cm。噴射砼采用C20砼?！顝较蜃{加強(qiáng):

徑向φ25mm自邁式錨桿，長(zhǎng)3m，布設(shè)間距1m×1m。

根據(jù)需要注入普通水泥單液漿或超細(xì)水泥（20μm）單液漿。漿液水灰比=0.6:1～0.8:1。注漿終壓設(shè)計(jì)為2MPa。軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前支護(hù)施工方案研究

分項(xiàng)研究報(bào)告之二

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前支護(hù)施工方案研究

分項(xiàng)研究報(bào)告之二

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前支護(hù)施工方案研究

分項(xiàng)研究報(bào)告之二

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前支護(hù)施工方案研究

分項(xiàng)研究報(bào)告之二

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前支護(hù)施工方案研究

分項(xiàng)研究報(bào)告之二

2“超前管棚支護(hù)”施工方案

☆適用邊界條件：采取超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)綜合措施判析出前方地層軟弱，采取快速掘進(jìn)時(shí)可能會(huì)造成拱頂部分坍塌，對(duì)施工安全和施工質(zhì)量會(huì)形成危害。

☆施工方案：利用TBM配套的THC500超前地質(zhì)鉆機(jī)，在拱頂84°范圍內(nèi)進(jìn)行鉆孔→在鉆孔中下入超前管棚，充分利用超前管棚的剛性支護(hù)作用，避免或減少施工中拱頂部位的坍塌、剝落，以保證施工質(zhì)量和施工安全。軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前支護(hù)施工方案研究

分項(xiàng)研究報(bào)告之二

☆方案設(shè)計(jì):綜合考慮成孔速度和成孔能力，現(xiàn)場(chǎng)采取長(zhǎng)16m超前管棚支護(hù)。管棚主要在拱頂部位84°范圍內(nèi)布置，環(huán)向布置間距65cm，管棚布設(shè)數(shù)量11根。管棚布設(shè)外插角6°，終孔位于開挖輪廓線外1.67m。每次布設(shè)管棚后開挖掘進(jìn)8～10m。軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前支護(hù)施工方案研究

分項(xiàng)研究報(bào)告之二

☆管棚施工:管棚采用φ50mm、δ=3.5mm的無縫鋼管加工，每節(jié)長(zhǎng)度2m，采用絲扣連接。鉆孔采用TBM自帶的THC500型超前地質(zhì)鉆機(jī)施作，鉆頭采用φ64mm，成孔直徑φ70mm。成孔后下入管棚?！铋_挖支護(hù):管棚施工后進(jìn)行開挖支護(hù)，一般一次開挖90cm支護(hù)一次，若經(jīng)監(jiān)控量測(cè)變形較大，則支護(hù)間距應(yīng)調(diào)整為45cm。軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前支護(hù)施工方案研究

分項(xiàng)研究報(bào)告之二

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前支護(hù)施工方案研究

分項(xiàng)研究報(bào)告之二

3“超前管棚預(yù)注漿加固”施工方案

☆適用邊界條件：當(dāng)采取超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)綜合措施判析出前方地層極其軟弱，并且有含水構(gòu)造時(shí)，采取快速掘進(jìn)和超前管棚支護(hù)措施也較難保證施工安全和施工質(zhì)量時(shí)，可采取超前管棚預(yù)注漿加固施工方案。

☆施工方案：對(duì)超前管棚進(jìn)行注漿，固結(jié)圍巖，提高圍巖的自穩(wěn)能力，以保證施工安全和施工質(zhì)量。

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前支護(hù)施工方案研究

☆超前預(yù)注漿

分項(xiàng)研究報(bào)告之二

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前支護(hù)施工方案研究

△注漿材料:采用普通水泥－水玻璃雙液漿，漿液配比參數(shù)：（1）水灰比W:C=0.75:1～1:1（2）稀水玻璃濃度：35Be′（3）水泥、水玻璃體積比C:S＝1:1分項(xiàng)研究報(bào)告之二

△注漿參數(shù)

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前支護(hù)施工方案研究

分項(xiàng)研究報(bào)告之二

△注漿施工:采用KBY-50/70型注漿泵進(jìn)行注漿施工。采用定量－定壓相結(jié)合進(jìn)行注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)控制。軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前支護(hù)施工方案研究

△注漿工藝:采取目前注漿效果最好的后退式分段注漿施工工藝。分項(xiàng)研究報(bào)告之二

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前支護(hù)施工方案研究

分項(xiàng)研究報(bào)告之三

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前注漿與管棚技術(shù)研究分項(xiàng)研究報(bào)告之三

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前注漿與管棚技術(shù)研究

1管棚鉆孔成孔工藝研究

TBM的施工特點(diǎn)是機(jī)械能力強(qiáng)，掘進(jìn)速度快,上部有護(hù)盾結(jié)構(gòu),因而可采用TBM配套的THC500型超前鉆機(jī)施作鉆孔，鉆孔的環(huán)向范圍84°，鉆機(jī)仰角6°。超前鉆機(jī)施作鉆孔時(shí)，要求護(hù)盾后緣2.7m范圍內(nèi)拱架不能與施鉆發(fā)生干涉。分項(xiàng)研究報(bào)告之三

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前注漿與管棚技術(shù)研究分項(xiàng)研究報(bào)告之三

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前注漿與管棚技術(shù)研究

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

試驗(yàn)段里程為DK230+606.3（護(hù)盾后里程）～+590.3，計(jì)16米。按試驗(yàn)設(shè)計(jì)，斷面內(nèi)共布設(shè)超前支護(hù)導(dǎo)管11根。施工時(shí)間自2001.6.1416:00到2001.6.1616:00。施工中實(shí)施鉆一孔注一孔鉆注平行作業(yè)，鉆注順序?yàn)楦艨走M(jìn)行。試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)如下表所示：

分項(xiàng)研究報(bào)告之三

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前注漿與管棚技術(shù)研究分項(xiàng)研究報(bào)告之三

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前注漿與管棚技術(shù)研究分項(xiàng)研究報(bào)告之三

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前注漿與管棚技術(shù)研究※鉆孔時(shí)間的總體分配由圖表來看：①該試驗(yàn)段鉆孔時(shí)間最短為11號(hào)孔2h55min，最長(zhǎng)為10號(hào)孔6h40min，平均鉆孔時(shí)間為4h8min/孔。②試驗(yàn)中各工序的銜接是比較緊的，時(shí)間利用率較高。③除2#孔、4#孔鉆孔時(shí)鉆桿下沉，6#孔鉆孔施作中跑鉆，10#孔準(zhǔn)備時(shí)間過長(zhǎng)等特殊原因外，其余各孔施工都基本正常，各孔施工時(shí)間基本為3h～4h，平均為3.55h。④施工中鉆孔功效并不隨時(shí)間的持續(xù)呈明顯的加快趨勢(shì)，可見，鉆機(jī)的施作能力，已得到了根本體現(xiàn)。⑤在該試驗(yàn)段中，對(duì)鉆孔施作影響的因素主要有：施工準(zhǔn)備、鉆桿下沉、鉆桿跑位，鉆孔換位等，其影響時(shí)間分別為3h45min、2h、2h、30min，合計(jì)8h15min，這在施工中應(yīng)引起重視。分項(xiàng)研究報(bào)告之三

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前注漿與管棚技術(shù)研究分項(xiàng)研究報(bào)告之三

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前注漿與管棚技術(shù)研究※鉆進(jìn)能力分析

鉆進(jìn)功效圖由上圖來看：①在鉆深16米范圍內(nèi)，鉆進(jìn)過程中鉆進(jìn)速度基本保持一致，可見在16米鉆深條件下鉆機(jī)的額定功率能得到完全發(fā)揮。②鉆孔時(shí)間回歸公式：t鉆=5.625L（L≤16m）式中：t鉆——鉆孔時(shí)間（min）L——鉆孔深度（m）

分項(xiàng)研究報(bào)告之三

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前注漿與管棚技術(shù)研究※拆鉆桿能力分析

有效鉆深16米范圍內(nèi)，一般拆鉆桿時(shí)間為30min。拆鉆桿時(shí)間回歸公式：t拆=1.875L（L≤16m）式中：t拆——拆鉆桿時(shí)間（min）L——鉆孔深度（m）分項(xiàng)研究報(bào)告之三

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前注漿與管棚技術(shù)研究※鉆機(jī)成孔施工工藝

△鉆孔前施工準(zhǔn)備

（1）K1盡可能處于最前端，使成孔可利用長(zhǎng)度最長(zhǎng)。（2）在開孔之前，開孔位置應(yīng)做到如下處理，以方便開孔。

①護(hù)盾后緣立有拱架，沿拱架后緣向上用鎬鑿出一垂直小斷面，高度約150mm。

（3）對(duì)施作超前預(yù)注漿地段拱架間距在初期支護(hù)過程中預(yù)先作經(jīng)調(diào)整，將拱架間距加大為1.35m/1.8m連續(xù)立兩榀，鉆孔時(shí)若拱架影響，則應(yīng)割開鉆孔位置的拱架腹板，上下緣加焊鋼板加固，同時(shí)兩榀拱架范圍噴射砼厚度增加至20cm，將拱架間全部噴平，預(yù)留出的孔位置在護(hù)盾后作永久標(biāo)記。分項(xiàng)研究報(bào)告之三

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前注漿與管棚技術(shù)研究

②護(hù)盾后緣未立拱架，沿護(hù)盾后緣向上用風(fēng)鎬鑿出一垂直小斷面，高度約150mm。分項(xiàng)研究報(bào)告之三

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前注漿與管棚技術(shù)研究△鉆孔作業(yè)（1）操作臂伸縮機(jī)械和鉆機(jī)推進(jìn)機(jī)構(gòu)，使鉆頭接觸巖石。（2）將沖擊手柄板向半沖擊狀態(tài)，采用低推進(jìn)力和低旋轉(zhuǎn)速度，保證順利開孔。（3）順利開孔后，將沖擊手柄板向全沖擊狀態(tài)，在開孔后1米范圍內(nèi)，仍采用低推進(jìn)力低轉(zhuǎn)速方式鉆孔，保證該范圍內(nèi)成孔要好。（4）隨著孔深的增加，逐漸提高推進(jìn)力和旋轉(zhuǎn)速度。

分項(xiàng)研究報(bào)告之三

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前注漿與管棚技術(shù)研究（5）延長(zhǎng)鉆桿和套管①延長(zhǎng)鉆桿和套管前先停鉆，原地反轉(zhuǎn)鉆機(jī)，后退鉆機(jī)約300mm，通過專用工具夾緊鉆桿，反轉(zhuǎn)，使鉆桿松脫，遇到無法松脫時(shí)，可邊沖擊邊反轉(zhuǎn)。②松脫鉆桿后，后退鉆機(jī)大于2米，取下套管后部附件，延長(zhǎng)鉆桿和套管，安裝套管后部附件重新聯(lián)結(jié)鉆桿，開鉆。③鉆孔完畢，先停鉆，原地反轉(zhuǎn)鉆機(jī)，退鉆機(jī)，逐根取下連接的鉆桿和鉆具，退鉆桿時(shí)要均勻緩慢。④鉆具退出，套管留入孔內(nèi)，插入注漿鋼管，利用鉆機(jī)上最后一根鉆桿和連接套拉出套管，逐段拆下。分項(xiàng)研究報(bào)告之三

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前注漿與管棚技術(shù)研究2注漿材料研究

對(duì)于注漿材料的選取，應(yīng)根據(jù)漿液的可靠性、可行性、無污染、經(jīng)濟(jì)性及工藝實(shí)施難易度綜合分析選取。

綜合以上五個(gè)特性進(jìn)行比較。我們選擇采用國內(nèi)外常采用的普通水泥-水玻璃雙液漿作為主要注漿材料。

經(jīng)過室內(nèi)試驗(yàn)確定了所選擇的普通水泥－水玻璃雙液漿的配比參數(shù)。（1）水灰比W:C=0.75:1～1:1（2）稀水玻璃濃度：35Be′（3）水泥、水玻璃體積比C:S=1:1分項(xiàng)研究報(bào)告之三

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前注漿與管棚技術(shù)研究3止?jié){系統(tǒng)研究

TBM要求注漿施工要具有良好的注漿效果。在TBM條件下，應(yīng)盡可能地實(shí)施深孔注漿，因而要提高注漿效果必須對(duì)止?jié){技術(shù)進(jìn)行研究。止?jié){技術(shù)是注漿施工的一項(xiàng)重要技術(shù)手段，利用止?jié){技術(shù)可實(shí)現(xiàn)前進(jìn)式分段注漿工藝和后退式分段注漿工藝，從而使注漿加固效果得到很大的提高。分項(xiàng)研究報(bào)告之三

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前注漿與管棚技術(shù)研究

機(jī)械式止?jié){塞計(jì)算網(wǎng)格化分圖

環(huán)向受力情況（H=80mm、F=0.5kN）

分項(xiàng)研究報(bào)告之三

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前注漿與管棚技術(shù)研究計(jì)算結(jié)果①H=80mm、F=0.5kN時(shí)，計(jì)算結(jié)果如下圖所示：

縱向受力情況（H=80mm、F=0.5kN）

分項(xiàng)研究報(bào)告之三

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前注漿與管棚技術(shù)研究②H=80mm,F=1.0kN時(shí)，計(jì)算結(jié)果如下圖所示：

當(dāng)H=80mm、P=1.0kN時(shí)，AB面上的位移最大，其值為0.170mm環(huán)向受力情況（H=80mm、F=1.0kN）

分項(xiàng)研究報(bào)告之三

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM超前注漿與管棚技術(shù)研究注漿過程中止?jié){塞受力分項(xiàng)研究報(bào)告之四TBM施工監(jiān)控量測(cè)信息反饋

分項(xiàng)研究報(bào)告之四TBM施工監(jiān)控量測(cè)信息反饋

TBM施工監(jiān)控量測(cè)信息反饋

TBM施工監(jiān)控量測(cè)信息反饋分項(xiàng)研究報(bào)告之四TBM施工監(jiān)控量測(cè)信息反饋

采用無尺量測(cè)（非接觸三維觀測(cè)）技術(shù)對(duì)該隧道進(jìn)行凈空位移監(jiān)測(cè)。

分項(xiàng)研究報(bào)告之四TBM施工監(jiān)控量測(cè)信息反饋

2、檢測(cè)結(jié)果分項(xiàng)研究報(bào)告之四TBM施工監(jiān)控量測(cè)信息反饋

3、檢測(cè)結(jié)果分析1分項(xiàng)研究報(bào)告之四TBM施工監(jiān)控量測(cè)信息反饋

2分項(xiàng)研究報(bào)告之四TBM施工監(jiān)控量測(cè)信息反饋

4、結(jié)論所監(jiān)測(cè)各斷面結(jié)構(gòu)是安全的、穩(wěn)定的。因而TBM施工中采取的支護(hù)體系結(jié)構(gòu)是合理的，工程永久性有保證。分項(xiàng)研究報(bào)告之五軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM初期支護(hù)模式研究分項(xiàng)研究報(bào)告之五初期支護(hù)模式研究分項(xiàng)研究報(bào)告之五1、TBM在軟弱圍巖的施工工藝流程

TBM在軟弱圍巖地質(zhì)條件下施工工藝流程圖

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM初期支護(hù)模式研究分項(xiàng)研究報(bào)告之五

2、軟弱圍巖條件下支護(hù)作業(yè)流程

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM初期支護(hù)模式研究分項(xiàng)研究報(bào)告之五

3、TBM條件下軟弱圍巖初期支護(hù)參數(shù)表

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM初期支護(hù)模式研究分項(xiàng)研究報(bào)告之五

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM初期支護(hù)模式研究分項(xiàng)研究報(bào)告之五

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM初期支護(hù)模式研究分項(xiàng)研究報(bào)告之六軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM掘進(jìn)參數(shù)研究分項(xiàng)研究報(bào)告之六掘進(jìn)參數(shù)研究

分項(xiàng)研究報(bào)告之六軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM掘進(jìn)參數(shù)研究1、節(jié)理不發(fā)育～發(fā)育的中硬巖

選擇高速（5.4r/min）掘進(jìn)。

開始掘進(jìn)時(shí)掘進(jìn)速度選擇15%，掘進(jìn)到5cm后，方可提速。

正常情況下，掘進(jìn)速度一般≤35%。分項(xiàng)研究報(bào)告之六軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM掘進(jìn)參數(shù)研究2、節(jié)理發(fā)育的軟弱圍巖

選擇自動(dòng)扭矩控制模式

一般掘進(jìn)速度可調(diào)整在80%，必須保證扭矩值≤80%，且變化范圍10%，相應(yīng)貫入度為10mm。

分項(xiàng)研究報(bào)告之六軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM掘進(jìn)參數(shù)研究3、節(jié)理發(fā)育且硬度變化較大圍巖地段

推進(jìn)力≤1700KN

扭矩≤55%，且扭矩變化范圍不超過10%，相應(yīng)貫入度為6mm左右。分項(xiàng)研究報(bào)告之六軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM掘進(jìn)參數(shù)研究

電機(jī)選用高速時(shí)，掘進(jìn)速度＜50%，扭矩變化范圍＜10%。

電機(jī)選用低速時(shí)，掘進(jìn)速度開始為20%，等圍巖變化趨于穩(wěn)定后，推進(jìn)速度可上調(diào)，但不應(yīng)超過45%，扭矩變化范圍＜10%。

4、節(jié)理較發(fā)育、裂隙較多的破碎帶、斷層等地段

分項(xiàng)研究報(bào)告之六軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM掘進(jìn)參數(shù)研究

當(dāng)皮帶機(jī)上出現(xiàn)直徑為30cm大小的巖塊，且塊體的比例大約占出碴量的20%～30%時(shí)，應(yīng)降低掘進(jìn)速度，控制貫入度≤7mm。

當(dāng)皮帶機(jī)上出現(xiàn)大量塊石，并連續(xù)不斷成堆向外輸出時(shí)，應(yīng)停止掘進(jìn)，更換刀盤轉(zhuǎn)速2.7r/min低速掘進(jìn)。

分項(xiàng)研究報(bào)告之六軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM掘進(jìn)參數(shù)研究

當(dāng)圍巖狀況變化大，掘進(jìn)時(shí)，刀具可能局部承受軸向載荷，影響刀具的壽命，所以必須嚴(yán)格扭矩變化范圍≤10%，并應(yīng)以低速掘進(jìn)，一般情況，掘進(jìn)速度≤55%，貫入度≤7mm

。5、極軟弱圍巖地段

撐靴壓力調(diào)整到180bar

掘進(jìn)速度調(diào)整限定在50％以內(nèi)，刀盤推力一般在4～6MN。

分項(xiàng)研究報(bào)告之六軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM掘進(jìn)參數(shù)研究分項(xiàng)研究報(bào)告之七軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM掘進(jìn)方向控制研究

分項(xiàng)研究報(bào)告之七掘進(jìn)方向控制研究分項(xiàng)研究報(bào)告之七☆ZED-260激光導(dǎo)向系統(tǒng)裝配

在標(biāo)準(zhǔn)的ZED-260導(dǎo)向系統(tǒng)中，目標(biāo)單元和控制單元都需安裝在TBM上，接口單元需安放在激光和重復(fù)單元相毗連的隧道內(nèi)，個(gè)人微機(jī)裝置在測(cè)量站。

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM掘進(jìn)方向控制研究

☆ZED-260激光導(dǎo)向系統(tǒng)對(duì)TBM調(diào)向控制

讀出和記錄ZED上顯示的機(jī)器位置；

停止推進(jìn)；

向后移動(dòng)刀盤距離掌子面約30mm；

使刀盤再轉(zhuǎn)動(dòng)幾圈，以清除石碴；

停止刀盤旋轉(zhuǎn)；分項(xiàng)研究報(bào)告之七軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM掘進(jìn)方向控制研究

使膠帶輸送機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，直到其上沒有石碴；

拖拉配套；

伸出后支承；在支承缸伸出到達(dá)中間位置后，兩側(cè)翼缸伸出，當(dāng)側(cè)翼缸達(dá)到約80bar的最低支承壓力時(shí)，伸出動(dòng)作停止，此后外凱撐靴方能放松；

放松前、后外凱上的撐靴；

向前移動(dòng)兩個(gè)外凱，在TBM被重新?lián)尉o之前調(diào)整機(jī)器的方向。分項(xiàng)研究報(bào)告之七軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM掘進(jìn)方向控制研究

分項(xiàng)研究報(bào)告之八軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM清碴設(shè)備的改進(jìn)研究

分項(xiàng)研究報(bào)告之八清碴設(shè)備的改進(jìn)研究分項(xiàng)研究報(bào)告之八1、原機(jī)清碴系統(tǒng)的設(shè)計(jì)缺陷

原清碴范圍有限，只能完成刀盤后約5米范圍內(nèi)石碴的清理。而在軟弱圍巖下施工，整個(gè)主機(jī)下部約15米范圍內(nèi)都有需要清理的石碴。

原機(jī)清碴系統(tǒng)只能在掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)時(shí)工作。

依靠人工裝碴，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，清碴速度慢。軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM清碴設(shè)備的改進(jìn)研究

分項(xiàng)研究報(bào)告之八原機(jī)刀盤下部清碴系統(tǒng)圖

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM清碴設(shè)備的改進(jìn)研究

分項(xiàng)研究報(bào)告之八改進(jìn)后的刀盤底部清碴系統(tǒng)

2、原機(jī)清碴系統(tǒng)改進(jìn)方案的研究

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM清碴設(shè)備的改進(jìn)研究

分項(xiàng)研究報(bào)告之八（1）功能一：主要依靠該系統(tǒng)向刀盤內(nèi)輸碴

掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)時(shí)，若只是1#皮帶機(jī)附近區(qū)域有碴，可利用1#皮帶機(jī)向刀盤內(nèi)輸碴。整個(gè)主機(jī)下部都有碴，便可利用1#、2#兩臺(tái)皮帶機(jī)接力向刀盤內(nèi)輸碴1#、2#皮帶機(jī)接力向刀盤內(nèi)輸碴

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM清碴設(shè)備的改進(jìn)研究

分項(xiàng)研究報(bào)告之八（2）功能二：主要依靠該系統(tǒng)向后部料斗內(nèi)輸碴掘進(jìn)機(jī)換步作業(yè)和停機(jī)保養(yǎng)時(shí)，主機(jī)下部沒清完的碴子，可利用1#、2#兩臺(tái)皮帶機(jī)接力反向輸送到后部料斗內(nèi)，也可單獨(dú)由2#皮帶機(jī)完成向后輸碴。

1#、2#皮帶機(jī)接力向后部料斗內(nèi)輸碴

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM清碴設(shè)備的改進(jìn)研究

分項(xiàng)研究報(bào)告之八改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)

擴(kuò)大了清碴范圍。清碴范圍由原來的刀盤后部5米擴(kuò)大到15米。

可以在掘進(jìn)機(jī)作業(yè)的全時(shí)段內(nèi)進(jìn)行清碴，提高了清碴速度。

在主機(jī)后部仰拱塊作業(yè)區(qū)內(nèi)，液壓裝碴機(jī)械手的使用，降低了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)速度。

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM清碴設(shè)備的改進(jìn)研究

分項(xiàng)研究報(bào)告之八方案改進(jìn)后的效果

對(duì)原機(jī)清碴系統(tǒng)改進(jìn)后，在磨溝嶺隧道投入使用，清碴速度有了明顯提高，沒有因清碴不及時(shí)造成掘進(jìn)停止，在全隧軟弱圍巖段，這套系統(tǒng)共計(jì)輸碴約15000m3。

軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM清碴設(shè)備的改進(jìn)研究

分項(xiàng)研究報(bào)告之九軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM同步襯砌技術(shù)的研究

分項(xiàng)研究報(bào)告之九同步襯砌技術(shù)研究分項(xiàng)研究報(bào)告之九軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM同步襯砌技術(shù)的研究

TBM同步襯砌的特點(diǎn)

保障施工安全

縮短工期

資源、生產(chǎn)趨于均衡、合理

對(duì)施工和設(shè)備管理提出了更高的要求分項(xiàng)研究報(bào)告之九軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM同步襯砌技術(shù)的研究

TBM同步襯砌方案的研究重點(diǎn)

防水板鋪設(shè)

砼襯砌

砼表面修理與掘進(jìn)相互干擾矛盾的解決分項(xiàng)研究報(bào)告之九軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM同步襯砌技術(shù)的研究

1、防水板鋪設(shè)

方案一

拆除15號(hào)拖車上層平臺(tái)上的TBM附件，將防水板鋪設(shè)機(jī)構(gòu)安裝在15號(hào)拖車二層平臺(tái)上。分項(xiàng)研究報(bào)告之九軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM同步襯砌技術(shù)的研究

☆優(yōu)點(diǎn):△鋪設(shè)架制作簡(jiǎn)單,隨TBM掘進(jìn)前行?！骺蓽p少整個(gè)同步襯砌架子下浮放軌的長(zhǎng)度?！骺衫肨BM上的電源，減少供電環(huán)節(jié)?！钊秉c(diǎn)：△防水板鋪設(shè)隨掘進(jìn)進(jìn)行，受掘進(jìn)速度影響。△防水板鋪設(shè)前的工序必須在15號(hào)拖車前完成，難度較大?！鞫词议_挖只有在防水板鋪設(shè)后進(jìn)行，受爆破影響較大。分項(xiàng)研究報(bào)告之九軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM同步襯砌技術(shù)的研究

方案二防水板鋪設(shè)采用獨(dú)立的架子，在TBM后進(jìn)行。分項(xiàng)研究報(bào)告之九軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM同步襯砌技術(shù)的研究

☆優(yōu)點(diǎn)

△鋪設(shè)架獨(dú)立，不受掘進(jìn)制約，作業(yè)靈活。△為防水板鋪設(shè)前的其他工序留有較大空間?！钊秉c(diǎn)△增長(zhǎng)了同步襯砌架子下的浮放軌，加大了列車通過的難度。△要考慮鋪設(shè)架供電問題。

分項(xiàng)研究報(bào)告之九軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM同步襯砌技術(shù)的研究

2、表面修補(bǔ)架

為使浮放軌盡可能的短，修補(bǔ)架可做成簡(jiǎn)易架，長(zhǎng)度考慮6～10m，不占用軌道，且移動(dòng)靈活。分項(xiàng)研究報(bào)告之九軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM同步襯砌技術(shù)的研究

3、運(yùn)輸問題

方案一如果防水板鋪設(shè)在TBM15號(hào)拖車上完成，那么只是在臺(tái)車下有浮放軌。在浮放軌前后各有一個(gè)渡線軌。分項(xiàng)研究報(bào)告之九軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM同步襯砌技術(shù)的研究

方案二

如果防水板鋪設(shè)使用一獨(dú)立的架子，占用兩外側(cè)軌道，則浮放軌長(zhǎng)度必須加長(zhǎng)。同樣，臺(tái)車下的浮放軌、鋪設(shè)架下的浮放軌及兩個(gè)渡線軌之間的距離應(yīng)大于112m。分項(xiàng)研究報(bào)告之九軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM同步襯砌技術(shù)的研究

浮放軌

方案一和方案二中浮放軌的形式考慮重載列車的通過，其截面結(jié)構(gòu)見圖，底板采用δ=20的鋼板，下部背80#槽鋼，以2m的間距均布。軌道采用43Kg軌。分項(xiàng)研究報(bào)告之九軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM同步襯砌技術(shù)的研究

鋪設(shè)架為獨(dú)立架子，修補(bǔ)架為簡(jiǎn)易架的情況下，風(fēng)管通過同步襯砌段的結(jié)構(gòu)如圖。鋪設(shè)架和修補(bǔ)架中部都有較大的空間，風(fēng)管可以通過。臺(tái)車中部空間較小，風(fēng)管通過時(shí)成橢圓形。臺(tái)車在原來的基礎(chǔ)上，中部的所有桿件拆除，作風(fēng)管通道。風(fēng)管掛鉤吊點(diǎn)應(yīng)打在隧道頂部。4、通風(fēng)問題分項(xiàng)研究報(bào)告之九軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM同步襯砌技術(shù)的研究

5、供水問題直徑200mm的供水鋼管走中心水溝，閘伐體積大可換用體積小的蝶伐，在TBM后部彎接。供水如下圖。分項(xiàng)研究報(bào)告之九軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM同步襯砌技術(shù)的研究

6、供電問題

變壓器放在鋪設(shè)架上，自TBM10KV電纜接線盒上T接，經(jīng)過變壓后給鋪設(shè)架和臺(tái)車供電?？紤]到TBM掘進(jìn)與襯砌同步進(jìn)行，襯砌用電只能從10KV上“T”接，不能“串”接。

分項(xiàng)研究報(bào)告之九軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM同步襯砌技術(shù)的研究

7、TBM拆卸

主機(jī)拆卸洞為：長(zhǎng)×寬=50×12米，設(shè)2×75噸橋吊一臺(tái)，后配套拆卸洞為長(zhǎng)×寬=30×12米，設(shè)30噸橋吊一臺(tái)。TBM步進(jìn)到位后，主機(jī)與后配套自設(shè)備橋前端分離。在主機(jī)拆卸洞依靠2×75噸橋吊進(jìn)行主機(jī)部分的拆卸。在后配套拆卸洞依靠30噸橋吊進(jìn)行后配套部分的拆卸，后配套的拆卸自后向前，一次將2節(jié)拖車拖入拆卸洞，分解拆卸運(yùn)輸后，再將另外2節(jié)拖車拖入拆卸洞，如此循環(huán)進(jìn)行，直至將設(shè)備橋部分拆完。分項(xiàng)研究報(bào)告之九軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM同步襯砌技術(shù)的研究

8、同步襯砌工藝

分項(xiàng)研究報(bào)告之十特殊地段TBM施工技術(shù)研究分項(xiàng)研究報(bào)告之十特殊地段TBM施工技術(shù)研究分項(xiàng)研究報(bào)告之十特殊地段TBM施工技術(shù)研究1、TBM通過斷層破碎帶的技術(shù)措施1洞壁發(fā)生小規(guī)模巖石剝落地段

△工作面特征：刀盤護(hù)盾與巖壁間有小塊石頭掉下，拱部或側(cè)壁發(fā)生小坍塌，但沒有繼續(xù)發(fā)展擴(kuò)大的跡象。

△判斷依據(jù)：掘進(jìn)正常，推力、扭矩變化不大，機(jī)械（尤其主機(jī)區(qū)域）沒有異常的振動(dòng)和聲響，碴均勻集中，偶爾混有大塊巖碴。

△支護(hù)措施：撐靴以上部位掛鋼筋網(wǎng)、打系統(tǒng)錨桿，間距0.9m，視情況架立I16全圓拱架，間距1.8m，3榀拱架之間打6-8根3m長(zhǎng)錨桿，第一榀鋼拱架的安裝質(zhì)量關(guān)系到底部開槽式仰拱塊能否順利鋪設(shè)，必須嚴(yán)格按照技術(shù)人員指定的位置安裝。

△全圓拱架安裝要求：安裝允許誤差為橫向和高程±5cm，垂直度±2°；鋼拱架應(yīng)密貼巖壁，有間隙時(shí)按2m間距設(shè)楔形塊擠緊，拱架與坍塌圍巖間設(shè)支撐撐緊；拱頂及前撐靴上部各打2根錨桿鎖住拱架；避開撐靴及仰拱塊位置，在2榀拱架間，按間距1.0m焊Φ22mm縱向連接筋，加固拱架。分項(xiàng)研究報(bào)告之十特殊地段TBM施工技術(shù)研究2節(jié)理密集帶或中等規(guī)模斷層破碎帶

△工作面特征：拱頂或側(cè)壁(撐靴處)坍塌厲害，護(hù)盾與巖壁間落下大量石塊。

△判斷依據(jù)：掘進(jìn)時(shí)機(jī)械振動(dòng)較大，推力減至8-9MN甚至更小時(shí)，扭矩增加60-70%，并且變化幅度較大，皮帶輸送機(jī)上大塊增多，伴有少量細(xì)碴，碴堆忽多忽少，不均勻。

△支護(hù)措施：利用手噴混凝土系統(tǒng)向坍塌處噴射混凝土，及時(shí)封閉圍巖，減少巖石暴露時(shí)間。安裝全圓鋼拱架，間距0.9m。拱架安裝前先在撐靴以上部位掛鋼筋網(wǎng)。撐靴處坍塌較嚴(yán)重部位，為防止坍塌繼續(xù)發(fā)展，保證后部支撐靴的順利通過，在鋼拱架背面立模板澆灌C30細(xì)石混凝土與坍塌處圍巖構(gòu)成封閉的受力整體。前、后支撐靴間距只有7m左右，因此，混凝土中心必須摻加適量的外加劑，使其能夠在較短的時(shí)間內(nèi)獲得足夠的強(qiáng)度

分項(xiàng)研究報(bào)告之十特殊地段TBM施工技術(shù)研究3大規(guī)模的斷層破碎帶處

△工作面情況：拱頂及洞壁發(fā)生大面積坍塌，且發(fā)展很快以致于常規(guī)施工方法無法控制。從護(hù)盾邊緣觀察拱頂坍塌很深，大量石塊從護(hù)盾與巖壁之間落下，坍塌向后部區(qū)域擴(kuò)大。

△判斷依據(jù)：掘進(jìn)時(shí)機(jī)械振動(dòng)特別大，在主控室即能聽到掌子面發(fā)出的巨大聲響。扭矩增至70%以上，推力減至4MN左右。1號(hào)皮帶時(shí)堵時(shí)通，嚴(yán)重時(shí)刀盤被石塊卡住，無法旋轉(zhuǎn)，碴中以大塊為主，幾乎沒有細(xì)碴。

△支護(hù)施工：斷層破碎帶的噴射混凝土顯得更為重要。手噴混凝土?xí)r必須做好相關(guān)設(shè)備的防護(hù)工作，避免混凝土回彈料污染主機(jī)設(shè)備。噴射混凝土必須從填充巖面空洞、裂縫開始。在鋼拱架地段，鋼架與圍巖之間空隙必須用噴射混凝土填充密實(shí)，不要旋轉(zhuǎn)噴頭。通過斷層破碎帶時(shí)，巖碴清理量特別大，致使安裝一榀鋼架時(shí)間最多達(dá)5h。側(cè)壁坍塌處支撐靴無法伸出，換步次數(shù)增多，且換步時(shí)間較長(zhǎng)。

分項(xiàng)研究報(bào)告之十特殊地段TBM施工技術(shù)研究4TBM撐腳處的圍巖加固技術(shù)

TBM的支撐系統(tǒng)是采用在邊墻上進(jìn)行雙排四角支撐，分為外機(jī)架1和外機(jī)架2兩個(gè)支撐部分。每個(gè)支撐部分由8個(gè)撐靴組成，額定總支撐力為9100kN，接地壓力為190N/cm2,每個(gè)撐靴都能獨(dú)立操作。TBM掘進(jìn)時(shí)，支撐靴支撐著設(shè)備的重量并將推力和刀盤扭矩的反力傳遞給邊墻巖壁，當(dāng)邊墻巖壁強(qiáng)度足以承受支撐靴壓力時(shí)，TBM可正常掘進(jìn)。因此，對(duì)小范圍的邊墻坍方，可通過鎖死部分支撐靴，減小對(duì)圍巖的支撐壓力，同時(shí)相應(yīng)地減小TBM推力、推進(jìn)速度，使TBM不停機(jī)，安全通過坍方地段。在軟弱破碎圍巖地段，掘進(jìn)時(shí)反力不足。在小范圍時(shí)，可在支撐靴處加墊枕木垛以增大接地面積后通過。在范圍較大時(shí)，可以在TBM外部用人力開挖，灌注反力混凝土；也可在撐靴處打2-3根帶小孔錨桿，管徑Ф40mm，并注漿形成支承座。當(dāng)隧道邊墻發(fā)生較大的坍方、邊墻圍巖強(qiáng)度不足以承受撐靴壓力時(shí)，TBM將無法掘進(jìn)，此時(shí)必須停機(jī)，采用噴錨網(wǎng)+鋼拱+灌注混凝土的聯(lián)合支護(hù)方式進(jìn)行處理后再掘進(jìn)。具體步驟是：設(shè)作業(yè)平臺(tái)；處理危石；噴混凝土；打錨桿；掛鋼筋網(wǎng)；安裝鋼拱架，邊掘進(jìn)邊安裝；在多拱架之間焊接厚3mm的鋼板，然后向內(nèi)灌注加速凝劑的細(xì)石混凝土，凝固后使撐靴撐在初期支護(hù)面上，TBM開始掘進(jìn)。分項(xiàng)研究報(bào)告之十特殊地段TBM施工技術(shù)研究2、TBM掘進(jìn)時(shí)突發(fā)涌水的處理措施

△處理原則：預(yù)測(cè)先行，預(yù)防為主；防微杜漸，確保安全。

△掘進(jìn)前采取超前鉆孔，并結(jié)合破碎帶探孔，探測(cè)鉆孔出水量、水壓，確定涌水點(diǎn)里程；打超前放水孔進(jìn)行放水，放水過程中，時(shí)刻觀察水壓及水量變化，如水壓減小，在做好排水系統(tǒng)的條件下，TBM繼續(xù)掘進(jìn)；如排水孔水壓及水量不減，開挖后會(huì)造成工作面及側(cè)壁坍塌或排水設(shè)施跟不上，必須采用注漿堵水。

△面的涌水或注漿后的剩余水量及時(shí)排離工作面；對(duì)側(cè)壁的漏水采用擋遮、引排措施，保證噴混凝土質(zhì)量；噴混凝土后，由于水壓升高，有可能使一次支護(hù)破壞，則應(yīng)采用引排方法或壁后注漿法封堵。當(dāng)水壓過高，水量過大時(shí)，采用圍巖注漿，將水堵在圍巖內(nèi)部。

（1）確定技術(shù)處理措施的原則。TBM掘進(jìn)突生涌水可給施工帶來嚴(yán)重影響，甚至?xí)＜叭藛T及財(cái)產(chǎn)安全。因而，處理方案應(yīng)堅(jiān)持的原則為：預(yù)測(cè)先行，預(yù)防為主；防微杜漸，確保安全。（2）掘進(jìn)前采取的措施打超前鉆孔，并結(jié)合破碎帶探孔，探測(cè)鉆孔出水量、水壓，確定涌水點(diǎn)里程；打超前放水孔進(jìn)行放水，放水過程中，時(shí)刻觀察水壓及水量變化，如水壓減小，在做好排水系統(tǒng)的條件下，TBM繼續(xù)掘進(jìn)；如排水孔水壓及水量不減，開挖后會(huì)造成工作面及側(cè)壁坍塌或排水設(shè)施跟不上，必須采用注漿堵水。（3）面的涌水或注漿后的剩余水量及時(shí)排離工作面；對(duì)側(cè)壁的漏水采用擋遮、引排措施，保證噴混凝土質(zhì)量；噴混凝土后，由于水壓升高，有可能使一次支護(hù)破壞，則應(yīng)采用引排方法或壁后注漿法封堵。當(dāng)水壓過高，水量過大時(shí)，采用圍巖注漿，將水堵在圍巖內(nèi)部。（4）根據(jù)水量不同分別采用不同的措施分項(xiàng)研究報(bào)告之十特殊地段TBM施工技術(shù)研究2TBM施工中對(duì)涌水的處理措施

TBM穿越軟弱圍巖施工技術(shù)研究取得的主要成果及研究成果的技術(shù)水平

“TBM穿越軟弱圍巖施工技術(shù)研究”是結(jié)合西安－南京鐵路磨溝嶺隧道軟弱圍巖地層而進(jìn)行開展研究的一項(xiàng)重要科研課題。課題組緊扣工程，針對(duì)TBM在軟弱圍巖施工中的缺陷，通過資料調(diào)研、理論分析、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)軟弱圍巖地質(zhì)條件下TBM施工的超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)、超前支護(hù)施工方案、初期支護(hù)模式、掘進(jìn)參數(shù)選擇、TBM換步與掘進(jìn)方向控制、清碴系統(tǒng)改進(jìn)、同步襯砌等技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并將研究成果成功地應(yīng)用于磨溝嶺隧道軟弱圍巖施工中。TBM穿越軟弱圍巖施工技術(shù)研究現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，在該隧道Ⅱ、Ⅲ類軟弱圍巖施工中，月進(jìn)度達(dá)到160～220m，全隧比施組提前4個(gè)月貫通。該科研成果的成功研究，大大地拓寬了TBM在地下工程施工中的應(yīng)用空間，為國內(nèi)外TBM在軟弱圍巖地質(zhì)條件下的設(shè)計(jì)、施工、領(lǐng)導(dǎo)決策提供了借鑒價(jià)值、指導(dǎo)意義和理論依據(jù)。經(jīng)技術(shù)查新，該科研成果的研究在我國尚屬首次，在國外也未見到有完整的體系研究，因而研究成果達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。課題所取得的主要研究成果綜述如下：TBM穿越軟弱圍巖施工技術(shù)研究

綜合技術(shù)水平填補(bǔ)了國內(nèi)同類技術(shù)的空白，為TBM在軟弱圍巖中的設(shè)計(jì)、施工和領(lǐng)導(dǎo)決策提供了重要的理論依據(jù)和借鑒價(jià)值。

TBM穿越軟弱圍巖施工技術(shù)研究

研究的各項(xiàng)技術(shù)成果均具有極大的推廣應(yīng)用價(jià)值

拓寬了TBM的應(yīng)用范圍，為中國鐵路修建技術(shù)水平寫下了光輝的一頁。

用戶使用報(bào)告TBM穿越軟弱圍巖施工技術(shù)研究

用戶使用報(bào)告

用戶使用報(bào)告TBM穿越軟弱圍巖施工技術(shù)研究

我單位承建的西安南京鐵路磨溝嶺隧道全長(zhǎng)6112米，是西安南京鐵路十大控制工程之一，采用敞開式TBM掘進(jìn)機(jī)施工。我公司于2000年元月1日進(jìn)場(chǎng),經(jīng)過幾個(gè)月快速、有序、安裝調(diào)試,TBM于2000年7月9日開始掘進(jìn)，在全體參戰(zhàn)職工的積極摸索和辛勤努力下，在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理和設(shè)計(jì)配合大隊(duì)密切配合下，我們順利地通過設(shè)計(jì)圖中的685米F2斷層，截止2001年6月30日累計(jì)掘進(jìn)1920米，其中最高月進(jìn)尺472.4米，最高日進(jìn)30.3米,平均月進(jìn)160米，平均日進(jìn)5.33米,在順利通過設(shè)計(jì)Ⅱ、Ⅲ類軟弱破碎帶之后，TBM遇到了更嚴(yán)竣的考驗(yàn)，2001年4月4日掘進(jìn)至DK230+760.4處TBM被卡，直到2001年5月11日才得以徹底脫困。因以上地質(zhì)因素，造成工期滯后6個(gè)多月。用戶使用報(bào)告TBM穿越軟弱圍巖施工技術(shù)研究為確保總工期的順利實(shí)現(xiàn)，加大科技投入，并通過組織專家論證會(huì)、調(diào)動(dòng)全集團(tuán)技術(shù)精英和利用地方優(yōu)勢(shì)力量，聯(lián)合組織科研攻關(guān)，通過采取后配套增設(shè)軟弱圍巖設(shè)備，超前加固、短進(jìn)尺、及時(shí)支護(hù)等一系列措施、手段，實(shí)現(xiàn)了快速、安全通過軟弱圍巖地段的目的。大大拓展了敞開式硬巖掘進(jìn)機(jī)的通用范圍，在圍巖類別低，圍巖自弱能力差，使用TBM施工的各類山嶺、水工及海底隧道均可使用本技術(shù)，此技術(shù)的成功配套應(yīng)用，使敞開式硬巖掘進(jìn)機(jī)在軟弱地質(zhì)條件的快速、安全施工起到了有效保障。并研究制定了本施工技術(shù)，成功攻破了敞開式硬巖掘進(jìn)機(jī)在軟弱地質(zhì)條件下的施工技術(shù)難關(guān)，取得了可喜成績(jī)：用戶使用報(bào)告TBM穿越軟弱圍巖施工技術(shù)研究1、立足于TBM施工，攻破軟弱圍巖施工技術(shù)難關(guān)，提高TBM在軟弱圍巖中的施工能力。2、優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)，強(qiáng)化施工管理，優(yōu)化施工組織。3、抓好TBM機(jī)況的保證工作。4、由于采取了以上有效措施，成功穿越受F2區(qū)域性大斷層影響最嚴(yán)重的破碎圍巖地段，并使原來因地質(zhì)原因造成滯后6個(gè)多月的工期挽回了非常保貴的3個(gè)多月時(shí)間，為保質(zhì)保量完成磨溝嶺隧道施工任務(wù)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。用戶使用報(bào)告TBM穿越軟弱圍巖施工技術(shù)研究5、通過科研攻關(guān)，有效拓展了全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)的適應(yīng)性，使TBM的軟弱圍巖通過能力穩(wěn)步提升，使Ⅱ、Ⅲ類圍巖月進(jìn)度可達(dá)到160～220米。這是人工鉆爆法無法比擬的。在2001年12月創(chuàng)造了日進(jìn)41.3米，月進(jìn)