不良地質地段的TBM施工技術探討

黃江勇

（廣西華行建工有限責任公司　廣西　百色市　533000）

不良地質地段的TBM施工技術探討

黃江勇

（廣西華行建工有限責任公司廣西百色市533000）

目前尤其是在不良地址地段的施工中，TBM施工技術還是相對比較安全和超前的施工技術，這個技術相對其他的方法來說有自己的優點，而且表現出了自身的先進性和科學性，本文就是簡單介紹了TBM施工技術的優點，并對不良地質地段施工中的TBM施工技術進行了探討。

不良地質地段；TBM；施工技術

引言

在不良的地址地段采取TBM技術進行施工，盡管這個技術可以發揮更大的作用，但還是會遇到困難。在整個施工過程中，還是會遇到棘手的地理方面的問題，這樣的地理問題就會給這種施工技術帶來很大的困難。地質問題是所有施工中都很難克服的，但是由于一些經驗的總結，在不良地質地段采用TBM施工技術時獲得了一些有用的經驗和有效的方法。

1　TBM施工技術在不良地質段施工中的優點

1.1TBM施工技術快速的優點

TBM施工技術是集聚多種先進設備和技術于一身的隧道施工技術，TBM施工技術中包括機器、傳感、液壓、電壓、信息技術等許多的綜合性科學技術。因為這些技術合在一起，在當今的隧道建設中具有了持續掘進的作用，這項技術能夠一起完成破巖、出碴、支護等施工過程，實現了工廠化的施工，恰好是因為這些因素，就很大程度上地提高了TBM施工技術在不良地質段中施工效率。

1.2TBM施工技術優質的優點

TBM施工技術可以使整個隧道在施工過程中永保優質性，它采用的是滾刀進行破巖合打洞，這種做法不僅遠離了危險而傳統的爆破作業，同時也不會造成因為爆破的影響而使洞周圍巖石晃動，而且還會使得整個洞壁光滑完整。

1.3TBM施工技術具有高效的優點

TBM施工技術因為具有快速的優點，這樣就很大程度上節約了施工時間，就更快的縮短了工期，因此大大提升了工作的效率；TBM施工技術也節約了很多爆破的費用，因為其沒有采用比較傳統的爆破方式；TBM施工技術由于勞動力的投入減少了從而使工作效率也提高了。

1.4TBM施工技術具有安全的優點

采用TBM施工技術的整個施工過程都是安全的，因為采用TBM不僅使工作人員的洞內條件改善了，而且還使勞動力的投入減少了。由于沒有采取傳統的爆破方法，很大程度上減少了工作人員的傷亡人數。

1.5TBM施工技術具有環保的優點

TBM施工技術在施工的過程中降低了炸藥的使用率，進而使爆破過程中產生的污染物減少了，這樣就減少了施工現場的環境污染指數，生態環境得到了很好的保護；在施工過程中采用的雙護盾TBM施工技術，采取這個技術就很大程度上使隧道里面的水土流失減少了。TBM技術的應用有利于環境的保護。

1.6TBM施工技術的自動化和信息化程度高

在TBM施工的技術中，使用了計算機的控制、激光向導、測量、傳感器等一些高科技的工具，在TBM技術里包括機、電、傳感、液壓等許多東西的綜合性技術，這樣就使得TBM施工技術的自動化和信息化程度較高的優點突顯出來。TBM施工技術具有施工數據管理的功能、采集功能以及數據遠傳的功能，促進了現在信息化施工。

2　TBM施工對環境的影響研究

總的來說，TBM隧道的施工在變形和受力上都在掌控的范圍之內，隧道的圍巖較為穩定、結構也相對安全，施工的沉降上對周圍的環境影響比較小。

2.1地表的變形

地表的變形主要產生在拱頂的上方，但是最大的沉降和變形不會超過4mm，而且和隧道施工掌子面位置的變化有著相互依存的關系。

2.2對四周圍巖的擾動

按照單點位移計和錨桿軸力的監管和檢測分析可知，在四周圍巖上，TBM掘進機對其擾動較小。經過錨桿軸力時態的曲線能看出在開始挖的斷面向圍巖方向0.8m的地方所測到的軸力最大，2.2m處的軸力就開始變小了，并且隨著時間的變化漸漸趨向穩定，錨桿軸力在3.5m處從初次測量開始就變得很小，而且依據其軸力時態曲線能夠準確的看到軸力變化較小，變化得很平緩。

3　TBM法在不良地質段施工中的技術分析

在洞涇過長、埋藏較深，長度過長的隧道施工中，TBM施工技術比鉆爆法有著更大的優勢，因為在深埋長大的隧道施工中，使用鉆爆法需要比較長的工期，特別是當工期對生態環境以及經濟效益有很大影響，而且開挖的工作面又受到時間限制的狀況下，在考慮安全、效益、速度、環保等方面的問題上，采用TBM技術將是首選的施工方法。在不良地質地段的施工一直都是TBM施工技術研究的一個重要內容，整個隧道施工的成功關鍵性就是TBM機能不能順利通過不良地質地段。當今很多科學界研究人士都在盡最大的努力研究和發展TBM施工技術，因為TBM技術的研究具有很大的意義。

4　TBM施工技術對圍巖坍塌和掉塊等問題的處理

4.1TBM施工技術在斷層破碎帶引起的坍塌中的應用

在斷層破碎帶導致的坍塌會造成圍巖塌方的這個過程中，因為存在斷層破碎帶，就會使隧道軸線方向與斷層面方向的夾角變得越來越小，一旦小到一定程度的時候就會使斷層帶大范圍的露在外面，如果繼續挖就會使圍巖的平衡狀態破壞，這樣就會使圍巖四周產生不同程度的塌方。在對于這樣的問題時，斷層破碎帶引起的坍塌最好是采用TBM的超前鉆機進行管棚或者預注漿處理。

4.2TBM技術在解決節理密集帶和擠壓軟弱結構面造成的坍塌中的應用

在現代的隧道施工時，由于節理密集帶和擠壓軟弱結構面會造成的很多坍塌及掉塊，正因這樣給現代的隧道施工增加了較大的困擾和阻礙，對于節理密集帶和擠壓軟弱結構面在施工上面很難控制得當，但是為了更好地處理這個問題，我們一定要更加深入的了解TBM施工技術來妥善解決這個問題。

4.3TBM施工技術在地下水導致的坍塌中的應用

在如今的隧道施工中地下水帶來了一系列的工程病害，例如，在斷層帶和各種軟弱結構面上，地下水對其造成了很大的破壞，并且使斷層帶和各種軟弱結構面的強度降低了，由于存在這些原故，塌方的程度就大大的加劇了。因此要盡全力的利用TBM施工技術有效地對地下水造成的坍塌進行處理。

5　不良地質地段TBM施工技術的支護方法

5.1通過斷層破碎帶

在斷層破碎帶方向，關于不受地下水影響、隧道軸與斷層面的夾角和傾角較大的地段，采取了一些支護的措施，使支護對掘進的影響程度減少：

（1）對I16閉合全圓鋼架設計的間距進行改變，使用格柵拱架和槽鋼拱架在這些間距的中間進行加固，通過這樣的舉措就能夠使停機支護的時間縮短，從而讓整個系統都處在一個穩定和諧的系統之中。

（2）在隧道施工的過程中，TBM施工技術通常會將噴射混凝土機械手安設在較為偏后的地方，這樣就要求前部人工的手持噴射系統及時對噴射混凝土做好充分的準備，而且要按照具體實際情況進行迅速的圍巖封巖，從而使TBM施工技術克服在不良地質地段遇到的各種困難。

（3）在整個的施工過程中，錨桿系統具有非常重要的作用，在施工的過程中，除了要采用錨桿系統以外，還對施工人員進行要求，讓他們每天下班前都要對所有的錨桿螺栓進行檢測，看是否符合要求，對于不符合要求的都要進行改進，從而使之達到施加預應力的效果。

（4）除了保證噴混凝土的厚度為8～10cm以外，對坍塌面進行封閉，并且對鋼拱架要噴得嚴密，尤其強調鋼拱架的兩邊要噴得平順，對掛防水板有利，使防水板避免導致損壞。使用上述的方法通過斷層破碎帶可以使停機支護的時間減少，提高掘進的速度，充分發揮TBM的功效，而且可以保證機器和人員的安全，保證隧道初期的支護質量。

5.2通過節理密集帶及軟弱結構面帶

在通過節理密集帶和軟弱結構面帶的時候，如果僅僅考慮怎樣快速掘進，而對初期支護的質量不重視，這將會是隧道施工的最大安全隱患，對節理密集帶和軟弱結構面帶采取了以下措施：

（1）根據設計采取掛網、系統錨桿和噴混凝土，此外使用格柵架或者槽鋼架進行加固；

（2）按測量結果，對于變形的速度超過實際標準的，人工的架立I16閉合全圓鋼拱架，對剛性支護進行加強；TBM快速掘進在泥巖地址條件下的技術研究。

6　結束語

TBM施工技術在不良地質段的應用在我國甚至整個世界上都有很高的發展全景，它能給隧道工程的施工帶來有用的技術幫助，但同時這種施工技術在隧道的施工中也遇到了一些困難和措施，本文就從這種施工技術的優點先展開論述，然后就對如何在不良地質段改進這種施工技術提出了一些處理方法，希望以此為契機，能夠更好地促進TBM施工技術的發展和完善，從而推動我國隧道施工工程又好又快地發展。

[1]丁建敏.TBM施工隧洞的地質超前預報方法的選擇[J].水利水電工程設計，2012，22（1）.

[2]高振宅.gaozhenzhai BEAM地質超前預報系統在錦屏引水隧洞TBM施工中的應用[J].鐵道建筑技術，2009（11）.

[3]丁建敏.TBM施工隧洞的地質超前預報方法的選擇[J].水利水電工程設計，2010，22（1）.

U455.49

A

1673-0038（2015）04-0059-02

2015-1-5

黃江勇（1975-），男，二級建造師，工程師，本科，主要從事工程施工工作。