另類雙模式
——日本開發(fā)TBM-NATM掘進(jìn)機(jī)首次應(yīng)用于隧道施工

2021年5月，日本黑部川電力新姬川第六發(fā)電站建設(shè)工程中，首次應(yīng)用TBM-NATM雙模式隧道掘進(jìn)機(jī)“NATBM”施工的引水隧洞順利貫通，隧洞總長(zhǎng)3.8 km。

由鹿島建設(shè)與小松制作所合作研發(fā)的NATBM是一種雙模式隧道掘進(jìn)機(jī)，它結(jié)合了TBM和NATM的功能，在遇到巖石地層時(shí)以TBM模式運(yùn)行，在遇到軟土地層時(shí)切換到NATM模式，前者可在巖石地層中高速掘進(jìn)，后者則能應(yīng)對(duì)日本復(fù)雜的地質(zhì)條件。

NATBM掘進(jìn)機(jī)的特點(diǎn)

1)TBM到NATM的快速轉(zhuǎn)換?？梢愿鶕?jù)地質(zhì)變化，在1.5 d內(nèi)從TBM模式切換到NATM模式(見圖1)。

(a) TBM模式： 高速掘進(jìn) (b) NATM模式： 穩(wěn)定掘進(jìn)

(a)前方勘察掌子面時(shí)刀盤 (b)NATM模式下刀盤

2)不同用途下的刀盤不同(見圖2)。探測(cè)前方或稍微加強(qiáng)工作面時(shí)，刀盤上部的開口?。?在NATM模式下，刀盤中央的開口較大。

3)TBM的后退功能。TBM本體采用套管式伸縮結(jié)構(gòu)，機(jī)器可以后退，確保NATM模式下前方有足夠的作業(yè)空間。

4)不良地質(zhì)采用NATM模式，在土體松動(dòng)前進(jìn)行開挖支護(hù)，安全可靠地進(jìn)行掘進(jìn)。

NATBM的施工順序

1)巖石地層中以TBM模式運(yùn)行。在掘進(jìn)機(jī)后方安裝支護(hù)，探查前方地質(zhì)情況，盡早判斷前方是否存在不良地質(zhì)。

2)探查前方地質(zhì)情況，到達(dá)不良地質(zhì)處后，使機(jī)器后退(最大3.0 m)，確保有足夠的挖掘空間。打開刀盤，取出內(nèi)置斗輪式挖掘機(jī)，切換到NATM模式。

3)用斗輪式挖掘機(jī)挖掘，渣土由皮帶輸送機(jī)運(yùn)送到后方。

4)挖掘完成后，更換挖掘機(jī)的尖端，并澆筑混凝土和進(jìn)行錨桿鉆孔。根據(jù)地質(zhì)情況選擇支護(hù)模式(鋼架支護(hù)、混凝土澆筑、錨桿)。

據(jù)介紹，這臺(tái)“NATBM”是世界首臺(tái)能夠切換TBM和NATM的雙模式掘進(jìn)機(jī)。為了應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的地質(zhì)，國(guó)內(nèi)也相繼開發(fā)了泥水-土壓、土壓-TBM等雙模式掘進(jìn)機(jī)。雙模式掘進(jìn)機(jī)相比單一模式掘進(jìn)機(jī)能更好地應(yīng)對(duì)地質(zhì)變化，既可以發(fā)揮多種模式的特長(zhǎng)，又能節(jié)約成本和時(shí)間，是未來(lái)隧道掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展的大勢(shì)所趨。

(摘自 隧道網(wǎng) https://www.tunnelling.cn/PNews/NewsDetail.aspx?newsId=44109 2021-07-01)