高黎貢山隧道破碎地層TBM施工技術(shù)與應(yīng)對(duì)方法研究

張 兵， 楊延棟， 孫振川， 馬 亮

(1. 盾構(gòu)及掘進(jìn)技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 河南 鄭州 450001； 2. 中鐵隧道局集團(tuán)有限公司， 廣東 廣州 511458)

0 引言

全斷面巖石隧道掘進(jìn)機(jī)(簡(jiǎn)稱TBM)作為山嶺隧道施工設(shè)備，與鉆爆法相比，具有快速、高效、勞動(dòng)強(qiáng)度低的優(yōu)勢(shì)，已成為長(zhǎng)大山嶺隧道施工的發(fā)展趨勢(shì)[1-3]。但當(dāng)TBM在破碎地層等不良地質(zhì)條件下施工時(shí)，如處理不當(dāng)，往往導(dǎo)致TBM被困而無(wú)法掘進(jìn)，嚴(yán)重制約TBM施工進(jìn)度，影響工期。因此，有必要針對(duì)破碎地層TBM施工技術(shù)與應(yīng)對(duì)方法進(jìn)行研究。

目前，很多學(xué)者針對(duì)TBM在破碎地層的施工技術(shù)開(kāi)展了大量的研究。文獻(xiàn)[4-5]針對(duì)云南那邦水電站、遼西北供水等工程，介紹了利用鋼筋排支護(hù)技術(shù)成功穿越斷層破碎帶的案例；文獻(xiàn)[6-7]針對(duì)引松供水工程破碎及巖溶地層，采取TBM超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、鋼拱架、鋼筋排和噴射混凝土聯(lián)合及時(shí)支護(hù)等措施，確保TBM連續(xù)施工；文獻(xiàn)[8-12]針對(duì)新疆某引水工程，采用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和化學(xué)灌漿相結(jié)合的方法，在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)TBM在斷層破碎帶的脫困；文獻(xiàn)[13-14]針對(duì)引漢濟(jì)渭工程，采用小導(dǎo)洞結(jié)合反向大管棚的施工技術(shù)，幫助TBM完成破碎地層的脫困；文獻(xiàn)[15-16]研究了電液混合驅(qū)動(dòng)技術(shù)在破碎地層TBM施工中的應(yīng)用。上述研究針對(duì)典型隧道工程提出了針對(duì)性的破碎地層TBM施工技術(shù)，但對(duì)TBM穿越不同程度長(zhǎng)距離的破碎地層未能形成系統(tǒng)性的應(yīng)對(duì)方法。高黎貢山隧道Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖占比超過(guò)50%，且需要穿越多段斷層破碎帶，僅靠支護(hù)或者加固等單一的處理方法，無(wú)法有效解決TBM連續(xù)快速穿越多段破碎地層的難題。

本文針對(duì)高黎貢山隧道掌子面前方圍巖破碎的問(wèn)題，提出掌子面前方化學(xué)灌漿加固應(yīng)對(duì)方法、小導(dǎo)洞開(kāi)挖及超前管棚聯(lián)合TBM脫困應(yīng)對(duì)方法，同時(shí)提出護(hù)盾向前延伸、刮渣口限粒板加密的TBM設(shè)備改進(jìn)應(yīng)對(duì)方法；針對(duì)破碎圍巖露出護(hù)盾后易塌落的問(wèn)題，提出隧道頂部加強(qiáng)初期支護(hù)和化學(xué)灌漿、隧道腰部立模灌漿、底部機(jī)械化清渣的應(yīng)對(duì)方法。

1 工程概況與問(wèn)題分析

高黎貢山隧道地質(zhì)條件極為復(fù)雜，具有“三高”(高地?zé)?、高地?yīng)力、高地震烈度)、“四活躍”(活躍的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、活躍的地?zé)崴h(huán)境、活躍的外動(dòng)力地質(zhì)條件、活躍的岸坡淺表改造過(guò)程)的地質(zhì)特征。高黎貢山隧道全長(zhǎng)34.5 km，出口段正洞大TBM開(kāi)挖直徑為9.03 m，計(jì)劃掘進(jìn)長(zhǎng)度12.5 km；平導(dǎo)洞小TBM開(kāi)挖直徑為6.39 m，計(jì)劃掘進(jìn)長(zhǎng)度10.6 km。隧道巖性以花崗巖為主，其他巖性包括白云巖、灰?guī)r夾石英砂巖，灰?guī)r、白云巖夾砂巖，變質(zhì)巖、千枚巖、片巖等；Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖占比超過(guò)50%。巖石設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度為5～65 MPa，現(xiàn)場(chǎng)取芯測(cè)試抗壓強(qiáng)度最高為86 MPa；地下水以基巖裂隙水為主，全隧預(yù)測(cè)最大涌水量為41 500 m3/d。目前，破碎地層已嚴(yán)重影響了TBM施工進(jìn)度，Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖TBM掘進(jìn)速度為45～50 mm/min，Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖TBM掘進(jìn)速度為20～30 mm/min；破碎程度嚴(yán)重的掘進(jìn)段，刀盤容易被卡、圍巖支護(hù)量大、底部清渣比較耗時(shí)。

掌子面前方圍巖破碎、垮塌的大塊巖石堆積在刀盤前方，當(dāng)堆積巖石對(duì)刀盤的阻力矩大于刀盤的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)，刀盤被卡死；若破碎地層坍塌的巖石塊徑較小，從刀盤刮渣口涌入刀盤內(nèi)部，刀盤進(jìn)渣量急劇增加，堆積在刀盤內(nèi)，當(dāng)阻力矩大于刀盤驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)，刀盤被卡死；巖渣堆積在主機(jī)皮帶機(jī)上，當(dāng)堆積巖渣對(duì)皮帶的阻力大于皮帶機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力時(shí)，皮帶被卡死。破碎圍巖出護(hù)盾后，若頂部圍巖破碎，當(dāng)頂部破碎圍巖的重力大于初期支護(hù)的支撐力時(shí)，導(dǎo)致初期支護(hù)下沉或被損壞；若兩側(cè)圍巖破碎，TBM撐靴無(wú)法支撐，影響TBM正常通過(guò)；若支護(hù)不及時(shí)，破碎巖塊滑落到隧道底部，清渣影響TBM掘進(jìn)效率。

2 掌子面破碎地層防控方法

2.1 掌子面前方化學(xué)灌漿加固方法

2.1.1 化學(xué)灌漿管布置方法

對(duì)掌子面前方破碎圍巖加固時(shí)，首先需要施作注漿管，掌子面前方及徑向注漿是通過(guò)刀孔、刮渣口及觀察孔施作。要求刀盤前方注漿管能對(duì)掌子面起到預(yù)錨固的作用，又能在刀盤開(kāi)挖時(shí)易切割，而破碎地層鉆孔成孔率低，因此采用自進(jìn)式中空玻璃纖維錨桿。加固范圍以刀盤前方軸向不小于4.0 m，周邊徑向不小于2.0 m為準(zhǔn)。自進(jìn)式中空玻璃纖維錨桿單節(jié)長(zhǎng)度為1 m，套管連接，由于刀盤內(nèi)部作業(yè)空間狹窄，采用手持式風(fēng)鉆或改造的氣腿式風(fēng)鉆(氣腿長(zhǎng)1～1.5 m)將自進(jìn)式中空玻璃纖維錨桿鉆進(jìn)至松散體內(nèi)。

2.1.2 注漿材料及設(shè)備選擇

由于采用水泥類漿液在刀盤前方加固地層容易固結(jié)刀盤，且水泥類漿液易被地下水沖刷流失，因此采用化學(xué)灌漿進(jìn)行加固。常用的化學(xué)漿液主要有水玻璃類、丙烯酰胺類、丙烯酸鹽類、聚氨酯類、環(huán)氧類、甲基丙烯酸酯類等。高黎貢山隧道化學(xué)注漿材料選用聚氨酯類化學(xué)漿液，該材料具有良好的親水性，通過(guò)專用混料注漿設(shè)備將A、B料雙組分按照體積比1∶1注入破碎地層，材料遇水膨脹，生成高強(qiáng)度、高韌性的凝膠狀固結(jié)體，其低黏度的特性使其可以滲透進(jìn)細(xì)小的縫隙，達(dá)到良好的加固效果。聚氨酯化學(xué)漿液包括加固型和堵水型，掌子面前方有水，一般采用堵水型化學(xué)漿液。

2.1.3 化學(xué)灌漿方法

1)現(xiàn)場(chǎng)安裝好氣動(dòng)注漿泵，灌漿前進(jìn)行試運(yùn)行，檢查各管路是否正常。

2)分別把A料桶和B料桶的進(jìn)料管和出料管放置于各自的料桶內(nèi)。

3)慢慢開(kāi)啟氣動(dòng)注漿泵進(jìn)風(fēng)控制閥，開(kāi)始工作，此時(shí)A、B 2種液料(1∶1)分別在2個(gè)料桶中循環(huán)，盡量使A、B料進(jìn)料管中的氣泡排凈，檢查進(jìn)料系統(tǒng)和進(jìn)料配比，確保整個(gè)系統(tǒng)正常。

4)系統(tǒng)正常后停泵，安裝灌漿變接頭、連接可曲撓管、安裝混合器、連接注漿管路，開(kāi)始灌漿。通常情況下，開(kāi)灌速度選擇中低速，即灌漿泵活塞往復(fù)次數(shù)在60次/min左右，確認(rèn)掌子面工作正常、無(wú)返漿現(xiàn)象時(shí)可適當(dāng)提高灌漿速度，灌漿泵活塞往復(fù)次數(shù)可提高到80～100次/min，灌漿泵壓力控制在0.5～1 MPa，當(dāng)灌漿壓力升高和有返漿現(xiàn)象時(shí)，根據(jù)施工情況逐步降低灌漿速度，直到最后達(dá)到閉漿條件，停止灌漿。

5)灌漿過(guò)程中，注漿司機(jī)與掌子面注漿操作手間建立實(shí)時(shí)通訊對(duì)講系統(tǒng)，注漿司機(jī)要隨時(shí)向注漿操作手報(bào)告灌漿速度和灌漿壓力，注漿操作手根據(jù)掌子面的灌漿情況決定提高還是降低灌漿速度。

6)灌漿過(guò)程中出現(xiàn)異常情況時(shí)及時(shí)停止施工，灌漿結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)是在低速灌漿情況下(活塞往復(fù)次數(shù)約30次/min)，漿液從掌子面的裂隙和注漿管四周滲流返回時(shí)，停止灌漿(此時(shí)灌漿壓力通常會(huì)急劇上升，也有部分灌漿壓力無(wú)明顯變化的情況)，該灌注孔灌漿完成。

7)灌漿結(jié)束后或因異常停止施工時(shí)，用A料沖洗混合器與出料口，約10 s。

8)用清質(zhì)機(jī)油清洗氣動(dòng)注漿泵及其配件，檢查清點(diǎn)附件數(shù)量及其功能。

2.2 破碎地層刀盤脫困方法

2.2.1 小導(dǎo)洞開(kāi)挖及支護(hù)

小導(dǎo)洞布置位置為正拱頂，自盾尾后方2榀拱架之間向上開(kāi)口進(jìn)入，小導(dǎo)洞內(nèi)凈空高度為1.3 m，拱部寬1.2 m，長(zhǎng)6.225 m，如圖1所示。采用化學(xué)灌漿周邊固結(jié)+方木臨時(shí)支撐+HW150型鋼支撐架+140 mm槽鋼縱連+鎖腳錨管+超前小導(dǎo)管+噴射混凝土(視圍巖情況)聯(lián)合支護(hù)。

圖1 小導(dǎo)洞結(jié)構(gòu)平面圖(單位： mm)

2.2.1.1 小導(dǎo)洞開(kāi)口

小導(dǎo)洞開(kāi)口位置選擇在正拱頂最后2榀拱架之間，開(kāi)口前需對(duì)該處及周邊徑向進(jìn)行化學(xué)灌漿加固，然后割除開(kāi)口處TBM初期支護(hù)，人工自下而上開(kāi)挖。開(kāi)挖完成后進(jìn)行初期支護(hù)。

為保證開(kāi)挖過(guò)程中開(kāi)口處上方及周邊巖體穩(wěn)定，對(duì)該處巖體進(jìn)行注漿加固，同時(shí)周邊設(shè)置1圈鋼插管護(hù)壁。開(kāi)口處正中位置打設(shè)1根φ42 mm、長(zhǎng)度不小于3 m的注漿管，進(jìn)行化學(xué)灌漿。周邊間距0.45 m位置打設(shè)φ76 mm鋼插管(間隔布孔，必要時(shí)注漿)，長(zhǎng)度不小于3 m，形成1圈圍護(hù)支撐體系。

鋼插管及注漿加固后，割除該處TBM初期支護(hù)(2榀拱架之間的鋼筋排)，人工采用風(fēng)鎬向上開(kāi)挖，開(kāi)挖分左右2部進(jìn)行，錯(cuò)開(kāi)0.5 m，開(kāi)挖過(guò)程中利用木板及方木做好臨時(shí)防護(hù)。開(kāi)挖時(shí)如頂部不穩(wěn)定，則對(duì)該處進(jìn)行封堵，重新注漿加固后再開(kāi)挖。

開(kāi)口處采用HW150型鋼門架支撐作為支護(hù)體系，開(kāi)挖完成后安裝型鋼支架下部落腳在TBM初期支護(hù)拱架外弧面上(將正洞初期支護(hù)鋼架間距加密至0.65 m，與小導(dǎo)洞鋼架相匹配)，兩者焊接牢固。支架之間采用140 mm槽鋼連接加固，間距40 cm。同時(shí)拱部施作4根φ42 mm鎖腳錨管，長(zhǎng)4 m，斜向洞外方向，注化學(xué)漿液加固；面向掌子面一側(cè)拱部施作4根φ42 mm超前小導(dǎo)管，環(huán)向間距0.4 m，長(zhǎng)4 m，外插腳30°(根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)空間可適當(dāng)調(diào)整)，注加固型化學(xué)漿液。支架加固完成后噴射C25混凝土封閉(視圍巖情況)，噴混凝土與支架內(nèi)弧面平齊(進(jìn)導(dǎo)洞處不噴)。

2.2.1.2 小導(dǎo)洞開(kāi)挖支護(hù)

小導(dǎo)洞開(kāi)挖之前必須先施作超前探孔，單次探孔深度為3 m。小導(dǎo)洞開(kāi)口處施作完成后，開(kāi)始向前開(kāi)挖，單循環(huán)進(jìn)尺1榀支架0.65 m，導(dǎo)洞開(kāi)挖采用人工手持風(fēng)鉆開(kāi)挖，渣土用小桶倒運(yùn)至導(dǎo)洞開(kāi)口處下部放置的手推車內(nèi)，由人工配合鏟運(yùn)至材料存放平臺(tái)處皮帶機(jī)上，定期轉(zhuǎn)動(dòng)皮帶輸渣至礦車內(nèi)運(yùn)出洞外。導(dǎo)洞開(kāi)挖過(guò)程中采用方木及木板臨時(shí)防護(hù)，同時(shí)上一循環(huán)鋼架支護(hù)后，通過(guò)鋼架外弧面向開(kāi)挖方向打設(shè)鋼插板(16 mm厚鋼板)，起到超前支護(hù)作用。

導(dǎo)洞支護(hù)主要為HW150型鋼支撐架，間距為0.65 m，支撐架落腳在護(hù)盾上，與護(hù)盾焊接牢固。支撐架之間采用140 mm槽鋼連接加固，間距40 cm。拱部施作4根φ42超前小導(dǎo)管，環(huán)向間距0.4 m，長(zhǎng)4 m，外插腳為30°，注加固型化學(xué)漿液，小導(dǎo)管縱向間距1.5 m。導(dǎo)洞拱部噴射C25混凝土封閉(視圍巖情況)，厚15 cm。

小導(dǎo)洞開(kāi)挖長(zhǎng)度為6.225 m，其中靠近掌子面3.25 m范圍內(nèi)向兩側(cè)擴(kuò)挖，最后1.328 m拱部外延施作成帽檐形式，利用斜撐固定在后部門架上。擴(kuò)挖段可以消除管棚外插角，施作水平超前管棚，管棚有效長(zhǎng)度及加固范圍增加；利用該空間可以進(jìn)行刀盤周邊積渣清理，減小刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)阻力。小導(dǎo)洞開(kāi)挖完成后如圖2所示。

圖2 小導(dǎo)洞開(kāi)挖完成后照片

2.2.2 超前管棚

利用導(dǎo)洞擴(kuò)挖空間，施作φ76 mm超前中管棚對(duì)前方圍巖進(jìn)行加固。管棚施作長(zhǎng)度根據(jù)前方不良地質(zhì)段長(zhǎng)度確定，一般單排長(zhǎng)度為25～30 m。如在正洞卡機(jī)位置，根據(jù)平導(dǎo)破碎段揭示長(zhǎng)度及超前地質(zhì)預(yù)報(bào)情況初步判斷前方不良地質(zhì)段長(zhǎng)度為12～18 m，超前管棚施作長(zhǎng)度為25 m，施作范圍為拱部76°，間距40 cm，共計(jì)16根。管棚打設(shè)在擴(kuò)大洞室內(nèi)，依據(jù)平導(dǎo)不良地質(zhì)段管棚施作經(jīng)驗(yàn)，管棚可在TBM開(kāi)挖外輪廓面以下30 cm處打設(shè)(主要考慮鉆機(jī)及人員操作高度)，考慮管棚打設(shè)過(guò)程中前部出現(xiàn)下沉的情況，管棚打設(shè)角度取為1°～3°，管棚分節(jié)長(zhǎng)度為1.5 m，管節(jié)間采用套管連接接長(zhǎng)，相鄰管棚接口位置錯(cuò)開(kāi)，錯(cuò)開(kāi)長(zhǎng)度不小于1.0 m，管棚尾端設(shè)置3 m止?jié){段，其余部位梅花形布孔。管棚注漿先試注雙液漿及水泥漿，若漏漿嚴(yán)重時(shí)換用化學(xué)漿液。由于受作業(yè)空間限制，管棚鉆機(jī)選擇SKQ100型氣動(dòng)潛孔鉆。

2.2.3 TBM設(shè)備改進(jìn)

TBM在破碎地層施工時(shí)，若護(hù)盾與刀盤背面的間隙過(guò)大，破碎的巖塊易掉入刀盤背面與護(hù)盾之間的間隙而卡死刀盤，如圖3(a)所示。另外，若刀盤刮渣口開(kāi)口太大，大量破碎巖渣易進(jìn)入刀盤壓死皮帶機(jī)，如圖3(b)所示。為了降低刀盤和皮帶機(jī)被卡死的風(fēng)險(xiǎn)，將護(hù)盾向前延伸，減小刀盤背面與護(hù)盾的間隙，如圖3(c)所示；加密刮渣口限粒板，減少大尺寸巖渣直接進(jìn)入刀盤，如圖3(d)所示。

(a) 刀盤背面與護(hù)盾間隙過(guò)大

(b) 大量巖渣涌入刀盤壓死皮帶

(c) 護(hù)盾延伸方案(單位： mm)

(d) 刮渣口限粒板加密

3 出護(hù)盾破碎防控方法

3.1 破碎地層隧道頂部支護(hù)方法

破碎程度低的圍巖出護(hù)盾后一般采用TBM配置的鋼拱架、鋼筋排、鋼筋網(wǎng)、錨桿進(jìn)行初期組合支護(hù)，鋼拱架采用HW100型鋼，鋼筋排采用φ14 mm、φ16 mm、φ18 mm和φ20 mm幾種鋼筋，鋼筋網(wǎng)采用φ6 mm和φ8 mm的鋼筋焊接而成，錨桿有φ25 mm中空錨桿和φ22 mm砂漿錨桿，長(zhǎng)3 m、間距1 m。拱架與錨桿焊接，鋼筋排兩端與拱架焊接，形成初期支護(hù)系統(tǒng)，支護(hù)效果如圖4(a)所示。破碎程度高的圍巖支護(hù)需要進(jìn)行加強(qiáng)，鋼拱架采用HW150型鋼，2榀拱架之間的間距由1.5 m減小為0.75 m，加密拱架，甚至更小；2榀拱架間的連接件由鋼筋更換為焊接型鋼，如圖4(b)所示。

(a) 正常支護(hù)

(b) 加強(qiáng)支護(hù)

對(duì)于更破碎的地層，頂部破碎圍巖的重力大，導(dǎo)致隧道拱頂下沉超限，采用在頂護(hù)盾下方焊接型鋼豎撐，對(duì)護(hù)盾回收量進(jìn)行限位；配置輔助千斤頂，安裝拱架時(shí)輔助頂撐，拱架盡可能安裝到位，如圖5所示；初期支護(hù)背后空腔及松散圍巖及時(shí)灌噴回填和注漿加固。

對(duì)于特別破碎的地層，隧道頂部需要采用化學(xué)注漿加固，護(hù)盾及掌子面松散圍巖注漿加固通過(guò)護(hù)盾尾部按照1.0 m環(huán)向間距斜向前方打設(shè)注漿管，打設(shè)范圍為主作業(yè)平臺(tái)范圍，前段可呈放射型向兩端擴(kuò)散，用以增大注漿加固范圍，加固范圍以包含TBM開(kāi)挖范圍為宜。

盾體上方存在大量積渣，注漿導(dǎo)管需有一定的剛度，適合用于穿過(guò)松散體注漿，因此采用鋼注漿管。注漿管可采用自加工的φ42 mm注漿導(dǎo)管，因護(hù)盾前方為松散體不能成孔，利用T-28鉆機(jī)將前端帶有尖錐的小導(dǎo)管頂入，直至頂不動(dòng)為止，當(dāng)導(dǎo)管頂入困難時(shí)可將玻璃纖維管作注漿管使用。

(a) 頂護(hù)盾增加豎向支撐

(b) 輔助千斤頂撐緊拱架

在盾尾作業(yè)平臺(tái)可操作拱范圍內(nèi)拱部間隔1.0 m打設(shè)φ42 mm注漿管。通過(guò)護(hù)盾后方斜向上前方安裝，風(fēng)鉆逐節(jié)頂入，2節(jié)之間采用焊接連接，安裝長(zhǎng)度直至頂不動(dòng)為止，且不宜小于4 m。

灌漿順序?yàn)橛上露?、由深至淺、由一側(cè)至另一側(cè)。為確保裂縫被完全灌滿，需時(shí)刻觀察注漿壓力和進(jìn)漿量，當(dāng)注漿壓力趨于穩(wěn)定、進(jìn)漿量趨于0并能保持5 min及以上時(shí)停止注漿，或當(dāng)裂縫中漿液互竄并從裂縫或者相鄰孔溢出也可認(rèn)為裂縫被灌滿，停止注漿。待漿液凝固后，將注漿嘴取下，用砂漿封閉注漿孔。注漿結(jié)束后，徹底清洗注漿泵體、注漿頭及注漿管路等，以保證下次灌漿工作安全順利進(jìn)行。隧道頂部化學(xué)灌漿效果如圖6所示。

圖6 隧道頂部化學(xué)灌漿

3.2 破碎地層隧道腰部支護(hù)方法

隧道腰部存在破碎圍巖時(shí)，TBM撐靴撐不住洞壁，無(wú)法為TBM提供前進(jìn)推力，為了保證安全通過(guò)，對(duì)撐靴及周邊0.5 m范圍進(jìn)行立模灌注混凝土。腰部出露護(hù)盾后將木板用鐵絲固定于鋼架上做支撐模板，采用型鋼背檔等輔助固定。混凝土澆筑采用C25混凝土、分段立模分段澆筑的方式，每層澆筑高度不大于2.0 m，上層澆筑在下層混凝土初凝前進(jìn)行。撐靴以外部位采用應(yīng)急噴混凝土對(duì)圍巖進(jìn)行封閉，噴混凝土采用C25混凝土，厚度為20 cm。混凝土強(qiáng)度達(dá)到撐靴接地比壓后，TBM可順利通過(guò)。 隧道腰部立模灌漿如圖7所示。

(a) 立木模

(b) 灌注混凝土后

3.3 破碎地層隧道底部清渣方法

破碎地層隧道底部堆積較多的碎石，如果不能及時(shí)清理，會(huì)影響頂部仰拱塊及軌道鋪設(shè)，影響TBM施工效率。采用機(jī)械設(shè)備輔助清渣，采用滑移裝載機(jī)清渣、反鏟挖掘機(jī)清渣；采用底部傳輸機(jī)(皮帶機(jī)或者螺旋機(jī))將底部巖渣轉(zhuǎn)入中心皮帶機(jī)或者刀盤內(nèi)。目前高黎貢山隧道正洞大TBM采用履帶式反鏟挖掘機(jī)進(jìn)行底部清渣，效率有所提高。

4 結(jié)論與討論

1)針對(duì)高黎貢山隧道TBM掌子面前方圍巖破碎的問(wèn)題，提出了掌子面前方化學(xué)加固方法、小導(dǎo)洞開(kāi)挖及超前管棚聯(lián)合脫困方法，同時(shí)提出了護(hù)盾向前延伸、刮渣口限粒板加密的TBM設(shè)備改進(jìn)方法。通過(guò)采用上述方法，降低了TBM在破碎地層掘進(jìn)刀盤被卡的風(fēng)險(xiǎn)；即使刀盤被卡，也能在可控的時(shí)間內(nèi)及時(shí)脫困。

2)針對(duì)高黎貢山隧道圍巖露出護(hù)盾后破碎的問(wèn)題，提出了隧道頂部加強(qiáng)初期支護(hù)和化學(xué)灌漿、隧道腰部立模灌漿、隧道底部機(jī)械化清渣的應(yīng)對(duì)方法。通過(guò)上述方法的實(shí)施，有效提高了TBM通過(guò)破碎地層的施工速度。

3)上述方法的實(shí)施對(duì)TBM施工應(yīng)對(duì)高黎貢山破碎地層起到了重要作用，但部分技術(shù)還不夠成熟，如底部清渣技術(shù)。目前，多個(gè)工程嘗試了多種清渣方法，但清渣效果均不理想，還需要進(jìn)一步研究機(jī)械化清渣代替人工清渣的方法。