TBM在小断面水工隧洞中的技术应用.docx

该【TBM在小断面水工隧洞中的技术应用 】是由【科技星球】上传分享，文档一共【7】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【TBM在小断面水工隧洞中的技术应用 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。TBM在小断面水工隧洞中的技术应用
 
 
Summary：运用TBM隧道掘进机，虽然价格较为昂贵，但掘进安全又高效，能很好的完成水工隧洞从开挖到支护再到渣土输送以及地质预报等工作。但目前在我国，尤其是云南，绝大多数水工隧洞还是通过传统的开挖方法进行建设，这不仅导致了较长的施工周期、较高的安全风险，还对环境的保护造成了不利影响。因此，随着经济的发展，水工隧洞TBM施工应该是一种发展趋势，以下就结合云南香格里拉纳帕海防洪整治隧洞施工谈谈其施工技术。
Keys：水工隧洞；隧道掘进机（TBM）；施工技术
一、水工隧洞概述
香格里拉纳帕海防洪整治隧洞，。主要建筑物包括进水口、泄洪隧洞和泄洪箱涵，其中泄洪隧洞长10243m（洞身段10213m），泄洪隧洞TBM段全长9303m，掘进里程为SD9+903～SD0+600，掘进方向为隧洞出口至进口。，其中II类围岩总长302m，%，III类围岩总长3787m，%，IV类围岩总长2154m，
%，V类围岩总长3060m，%，隧洞周边为国家重点保护林区。
二、TBM施工施工选型
从隧洞布置条件方面比较，敞开式和护盾式均适合。从围岩饱和抗压强度和岩石完整性方面比较，敞开式和护盾式不相上下。从向斜、岩溶系统等方面比较，敞开式更合适，其在施工处理方面更方便。面对突泥涌水以及断层软岩特殊地质情况，敞开式和护盾式的适应性都不是能适应，特别不良地质段需要超前支护处理才能通过。对于隧洞变形较大的里程，护盾式比敞开式TBM更容易出现卡机情况。工期在计算后，护盾式略优。在泄洪水力条件方面，双护盾TBM隧洞采用管片衬砌情况下，管片宽度（洞轴向），管片环向至少分为4片，因此，衬砌后洞身存在较多的缝隙；由于管片为预制拼装，管片施工安装完成后衬砌管片之间存在一定的错台和缝隙是不可避免的；本隧洞的水力流态为急流，，流速相对较高，且过水断面为圆形无压，管片之间错台过多情况下，会导致水力条件较差，从而对预制管片结构产生不利影响。敞开式TBM隧洞采用现浇混凝土衬砌，水力条件较好。因此，采用敞开式TBM泄洪水力条件优于双护盾TBM。在造价方面，两者基本相当，敞开式略低。综合分析，泄洪隧洞施工采用敞开式TBM法优于护盾式TBM法。
三、TBM调试与步进
在完成电气系统调试、液压系统的调试、其他刀盘等调试检查后则进行TBM步进。
    
图1 TBM调试图                           图2 TBM步进架图
1、在步进架后安装挡块，为TBM前行提供支反力；2、抬起后支撑，使前下支撑架和行走架着地；3、缓慢伸出推进油缸，使前下支撑架带着TBM一起向前滑行；4、当推进油缸伸出一个行程后放下后支撑，使行走架离开地面；5、收推进油缸，使撑靴和行走架一起前移，到一个推进油缸行程，使前下支撑和行走架着地，收起后支撑，拖拉后配套。重复步骤1-5，使TBM不断前进。
四、TBM始发、试掘进
TBM步进到达掌子面后，开始试掘进运行，试掘进距离均为2000m。TBM设备试掘进时，主要是检测TBM设备协调状况、液压以及电器系统和辅助设备运行情况，将各设备系统磨合到工作运行最好状态。
五、正常掘进
1、使用超前地质预报系统探测将开挖段围岩状况
以超前地质预报的成果为依据，再结合掘进相应参数、出渣和成洞效果，对开挖围岩进行定性，为下一步掘进方案提供有力支撑。
2、TBM设备掘进
TBM设备掘进时候，根据地质预报显示和对掌子面的观察，确定掘进方法和相应参数，对TBM掘进的推力、撑靴压力以及刀盘转速及时进行调整。掘进过程中，操作人员应该按导向系统显示的掘进角度差，适时微调掘进方向。
3、TBM设备换步
在主推进油缸伸缩量审至最大时，操作停止转动刀盘，而后放下主机后支撑以及刀盘底护盾支撑，再将撑靴缓缓收回，同时将主推进油缸回收。回收到位后将撑靴再次撑紧开挖后的岩壁，收回主机后支撑和刀盘底护盾撑，最后操作后配套设备系统伸缩油缸牵引后配套设备系统前进一个循环。
4、TBM设备控制操作
主控室是TBM设备的操作及指挥中心，安装有操作盘以及各种设备显示仪。操作盘上有上百个不同功能的操作按钮和手柄，控制各种系统的正常运行。只有全面熟悉掌握系统操作规范，有丰富的开挖经验，了解设备性能的操作手才能担任TBM主司机。
5、正常工作模式
该项目TBM掘进施工实行“10+10+4”工作模式，即每天20个小时掘进，4个小时设备维修保养。掘进施工共分为2个掘进班，实行两班倒工作制。
六、初期支护
1、 锚杆施工
根据围岩类别不同分随机锚杆和系统锚杆两种，锚杆为砂浆锚杆。钻孔均采用TBM自带的锚杆钻机钻孔，钻孔角度现场确定，尽量与岩面垂直。
     
图3 锚杆钻机钻孔示意图
2、钢筋网施工
钢筋网在洞外预制加工，现场通过TBM自带的钢筋网安装器进行安装，人工配合固定。钢筋网与锚杆（或钢架）连接牢固。
    
图4 钢筋网施工示意图                   图5 锚网支护效果图
3、钢架施工
TBM段型钢拱架采用I14型钢制作，使用TBM设备自带的钢架安装系统安装。实施中，先将I14型钢在洞外制作好以后，而后运输到TBM吊机前，再由吊机给到拱架安装系统下边，再后连接钢拱架，旋转钢拱架安装系统，到下个钢拱架段与前段可以用螺栓固定后，重复此循环到该整榀钢拱架完全安装安装完成，最后由钢拱架安装器将钢架向外按压，与开挖后的岩面贴近。
  
图6 型钢拱架安装示意图               图7 喷射混凝土示意图
4、喷射混凝土
TBM自带的喷混凝土系统喷射机械手可以在喷混凝土区域纵向和环向移动，操作人员通过操作控制手柄完成设计所要求的喷混凝土作业。喷混凝土施工的其它施工工艺与技术要求同钻爆法施工工艺。回弹料采用人工手持风镐处理，采用人工清渣至平板车上运出洞外卸至渣场。
        
   图8 混凝土输送泵实物图             图9 2号滑靴混凝土喷射机械手图示
本项目在 2 号滑靴上面设有 1 套混凝土喷射机械手，配有相关的控制设备， 可以满足 5m 行程、270°范围的喷混能力。
七、TBM卡机处理
本台TBM自带刀盘脱困系统，主驱动采用4台350kw电机驱动，刀盘额定扭矩2001kN·m，脱困扭矩3002kN·m；脱困按钮用于刀盘主驱动脱困。
八、不良地质段应对措施
本项目隧洞开挖可能遇到的地质问题主要有：断层及破碎带、高地应力与硬岩岩爆，地下突泥涌水及岩溶发育。但目前尚未掘进到断层里程，暂时没有出现以上不良地质情况。
九、结语
综上所述，运用TBM不仅安全、高效、快捷，还有效的保护了隧洞周边国家重点林区，值得在云南长隧洞小断面隧洞中研究推广。
Reference
[1][J].广东水利水电, 2016(1):59-61.
[2]《香格里拉市纳帕海防洪整治隧洞工程泄洪隧洞TBM段掘进专项施工方案》.
 
-全文完-