淺談鄂北工程寶林隧洞小洞徑敞開式TBM掘進(jìn)過節(jié)理密集帶施工技術(shù)

慕光明 任杰

中國水利水電第六工程局有限公司 遼寧 沈陽 110000

引言

專業(yè)的施工技術(shù)應(yīng)用是工程建設(shè)安全和質(zhì)量的重要保障。施工技術(shù)的針對(duì)性越強(qiáng)，其施工建設(shè)效果的精確性越高。從不同施工技術(shù)的合理應(yīng)用角度分析，可知TBM掘進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用需要重視原材料的合理應(yīng)用以及技術(shù)操作方法的有效實(shí)施。

1 小洞徑TMB施工技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

小洞徑TBM施工技術(shù)應(yīng)用更多的是市、縣一級(jí)主導(dǎo)的區(qū)域性供水工程或是大型調(diào)水工程的下游段，目前大部分采用小洞徑TBM施工技術(shù)的工程建設(shè)，對(duì)小洞徑TBM施工效率、安全、質(zhì)量都提出了較高的水平要求，尤其是穿越復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造密集斷層帶的措施方面，對(duì)TBM設(shè)備配套的超前支護(hù)系統(tǒng)、常規(guī)支護(hù)系統(tǒng)的要求也同步提高，其中關(guān)于支護(hù)注漿原材料的凝結(jié)時(shí)間控制和錨桿的操作方法合理選擇是兩個(gè)較為關(guān)鍵的技術(shù)?，F(xiàn)階段具有適宜性的注漿原材料為新型聚氨酯材料，錨桿類型為超前自進(jìn)式錨桿[1]。

2 技術(shù)應(yīng)用的要點(diǎn)要點(diǎn)分析

在上文的敘述中已經(jīng)提到，技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中需要注重原材料的選擇和操作中的技術(shù)的合理應(yīng)用，具體來說，技術(shù)應(yīng)用的要點(diǎn)有以下幾方面內(nèi)容。

（1）聚氨酯化學(xué)漿液的選擇應(yīng)用。聚氨酯漿液與傳統(tǒng)的地下破碎帶施工建設(shè)所應(yīng)用的原材料存在顯著差異，原材料的主要特點(diǎn)有：一是漿液本身的黏度水平較低，在注漿操作中的實(shí)際效果會(huì)因此而更佳。另外，這種性質(zhì)的漿液還可以直接注入巖土層層次，并且具備良好的自我擴(kuò)散效果，能夠提升整體的填充效果。二是具備良好的黏合性特征，這會(huì)為漿液與松散狀態(tài)下的巖體結(jié)構(gòu)的結(jié)合提供保障。三是此種材料的具體固結(jié)時(shí)間具有可調(diào)節(jié)性?？烧{(diào)節(jié)范圍也相對(duì)較大，最短可維持20s，最長則可以延長至5min。在整個(gè)凝結(jié)的過程中，原材料的自我凝結(jié)強(qiáng)度也會(huì)呈現(xiàn)大幅度快速增長的狀態(tài)。四是此原材料的可塑性很強(qiáng)，即使由于掘進(jìn)操作對(duì)其周圍環(huán)境產(chǎn)生擾動(dòng)效果，也不會(huì)影響材料的實(shí)際狀態(tài)。另外，這種原材料在應(yīng)用中還有非常典型的實(shí)際優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)為實(shí)際應(yīng)用效果好，并且原材料內(nèi)部成分中不包含有毒物質(zhì)，符合小洞徑TBM施工空間狹小的綠色環(huán)保要求。

（2）針對(duì)徑向注漿小導(dǎo)管的參數(shù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。小導(dǎo)管的規(guī)格控制要求達(dá)到φ42，導(dǎo)管的應(yīng)用主要是為了提升注漿結(jié)構(gòu)主體的穩(wěn)定性。常規(guī)情況下，所選用的小導(dǎo)管長度要達(dá)到4m。縱環(huán)向間距要達(dá)到1m。布置的具體形式為梅花形。在注漿施工中，原材料宜選擇單液水泥漿。

3 施工技術(shù)的具體內(nèi)容分析

（1）圍巖加固技術(shù)。在此技術(shù)的應(yīng)用背景下，需要首先重視的施工操作環(huán)節(jié)是鉆孔環(huán)節(jié)，技術(shù)人員可在TBM刀盤隔倉內(nèi)搭建專用的操作平臺(tái)。以便為進(jìn)一步的鉆孔工作開展提供便利。另外，鉆孔設(shè)備的合理選擇也是非常關(guān)鍵的，一般建議選用風(fēng)洞鑿巖機(jī)設(shè)備進(jìn)行施工建設(shè)。將外插角度控制在20°的范圍內(nèi)，關(guān)于角度的誤差控制，要求偏差度不得高于3°。關(guān)于孔深度的控制范圍，應(yīng)當(dāng)按要求達(dá)到3m。錨桿在具體施工中既發(fā)揮錨桿的推進(jìn)作用，也可同時(shí)作為注漿管進(jìn)行應(yīng)用。在具體的注漿操作環(huán)節(jié)中，應(yīng)當(dāng)注意將錨桿與注漿泵進(jìn)行準(zhǔn)確連接，關(guān)于注漿操作的壓力提升工作，需要參照掌子面漿液的滲透情況確認(rèn)，常規(guī)情況下壓力指標(biāo)的控制范圍在2至4MPa的范圍內(nèi)[2]。

（2）掘進(jìn)操作技術(shù)。在具體的掘進(jìn)施工環(huán)節(jié)中，掘進(jìn)工作的頻率是在單組的超前注漿加固工作完成后，便進(jìn)行下一步的掘進(jìn)操作。掘進(jìn)的整體施工操作速度不宜過快，另外，施工中還需要對(duì)皮帶區(qū)域的出渣情況進(jìn)行及時(shí)的觀察確認(rèn)，且TBM機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)中，電機(jī)的電流值也要保持在穩(wěn)定且科學(xué)的范圍內(nèi)，一旦發(fā)現(xiàn)電機(jī)設(shè)備的相關(guān)參數(shù)出現(xiàn)異常，則應(yīng)當(dāng)立即停止掘進(jìn)工作，尋找異常情況的具體引發(fā)原因。掘進(jìn)工作的連續(xù)開展長度不得超過3m，應(yīng)當(dāng)按照每3m一個(gè)階段的頻率進(jìn)行同步額注漿加固操作。隨后再進(jìn)行掘進(jìn)操作的工作。

（3）圍巖支護(hù)技術(shù)。關(guān)于圍巖支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，是伴隨著TBM技術(shù)應(yīng)用所需要同步注重的施工環(huán)節(jié)。當(dāng)圍巖處露盾的階段，就應(yīng)當(dāng)及時(shí)跟進(jìn)支護(hù)操作。支護(hù)的具體流程為，第一，在混凝土初噴的操作環(huán)節(jié)就按照一個(gè)立拱的間距距離，分階段對(duì)露出的部分進(jìn)行噴涂封閉操作，避免圍巖掉塊現(xiàn)象頻率的提高。在設(shè)置鋼拱架結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)當(dāng)選用I16工字鋼作為基礎(chǔ)原材料。拱架結(jié)構(gòu)的間距最大值應(yīng)當(dāng)保持在90cm的范圍內(nèi)。第二，要進(jìn)行針對(duì)性地網(wǎng)片鋪設(shè)操作，此操作是在拱架背后進(jìn)行的，為了確保鋪設(shè)效果，需要對(duì)網(wǎng)格的規(guī)格進(jìn)行嚴(yán)格控制。第三，錨桿的施作環(huán)節(jié)，需要應(yīng)用交錯(cuò)鎖定技術(shù)提高錨桿結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，錨桿的規(guī)格應(yīng)當(dāng)選用φ22～25的規(guī)格。另外，受小洞徑TBM施工空間狹小以及錨桿鉆機(jī)平臺(tái)的位置限制，錨桿的布設(shè)區(qū)域需要控制在與拱頂區(qū)域呈現(xiàn)150°的范圍內(nèi)，錨桿的長度控制要求，應(yīng)進(jìn)行實(shí)際松動(dòng)圈檢測(cè)，根據(jù)松動(dòng)圈范圍來合理設(shè)置錨桿長度，以減少錨桿接桿，提高施工效率。最后，對(duì)于埋深淺的地質(zhì)破碎帶，需進(jìn)行補(bǔ)充地勘，根據(jù)補(bǔ)充地勘情況來優(yōu)化支護(hù)方案設(shè)計(jì)[3]。

4 結(jié)束語

綜合來講，對(duì)于敞開式TBM技術(shù)的應(yīng)用，需要施工人員從自身的施工技術(shù)水平出發(fā)進(jìn)行全面提升，并且嚴(yán)格按照具體的施工環(huán)節(jié)控制好施工技術(shù)應(yīng)用的要點(diǎn)，最終為取得良好的施工建設(shè)效果提供支持，并且體現(xiàn)出這一施工技術(shù)的典型優(yōu)勢(shì)。