高速公路TBM不良地質(zhì)處理措施及設備改造

胡祺

摘 要：為避免不良地質(zhì)產(chǎn)生負面影響，提出高速公路TBM不良地質(zhì)處理措施及設備改造。分析圍巖表層破碎掉塊、局部破碎較深、圍巖松散、圍巖風化、蝕變、二次塌方不良地質(zhì)特點，并給出相對處理措施。在圍巖破碎區(qū)域及時拉出護盾內(nèi)的鋼筋排，采用鋼筋排支護，對表層圍巖及掉塊進行支撐，減少落渣;針對圍巖松散，采用3 mm鐵板封堵塌腔，并預留回填注漿管，超前噴區(qū)域設備防護，然后超前噴混完成后進行回填灌漿;用H型鋼配合千斤頂將下沉拱架頂緊。針對主驅(qū)動、主機皮帶機系統(tǒng)以及混凝土噴射系統(tǒng)進行改進，加強不良地質(zhì)施工安全性。

關鍵詞：高速公路;TBM不良地質(zhì);處理措施;設備改造

0 引言

樂西高速具有工程規(guī)模大、橋隧比例高、地質(zhì)地形復雜、進場通道差等特點，橋隧比達83.15%。樂西高速建設正全線推進，計劃2025年建成通車，建成后將連接烏蒙山集中連片特困區(qū)和大小涼山腹地彝族主要聚居地，完善路網(wǎng)功能。但是，不良地質(zhì)災害的發(fā)生往往都具有一定的突發(fā)性和巨大的破壞性，尤其在山區(qū)人口密集地段，給廣大人民的生命、財產(chǎn)安全造成重大威脅，很大程度上制約了國民經(jīng)濟的快速發(fā)展[1]。為避免不良地質(zhì)產(chǎn)生負面影響，提出高速公路TBM不良地質(zhì)處理措施及設備改造。

1 TBM遭遇的不良地質(zhì)及處理措施

樂山至西昌高速公路馬邊至昭覺段起于樂山市馬邊縣城東側(cè)，順接仁沐新高速公路馬邊支線，經(jīng)雷波縣、美姑縣，止于昭覺縣南側(cè)，接G7611線昭通至西昌段高速公路，項目路線全長約152.48公里。

主要巖性：平導洞TBM施工段長10.68 km，最大埋深1 037 m，圍巖主要以粉砂質(zhì)泥巖、細砂巖、灰?guī)r、砂巖、泥頁巖夾煤層、峨眉山玄武巖等組成。

圍巖條件：Ⅲ類圍巖占比6.5%，Ⅳ類圍巖占比73.3%，Ⅴ類圍巖占比20.2%，飽和單軸抗壓強度最高61.3 MPa，屬于軟巖隧道。

斷層：存在破碎斷層，斷層帶可能存在大涌水，突涌泥。

主要施工難點包括長距離施工掘進、埋深大，圍巖軟弱，存在軟巖大變形、斷層破碎帶地層、設備需求時間緊，再制造時間短等，針對圍巖表層破碎掉塊、局部破碎較深、圍巖松散不良地質(zhì)現(xiàn)象以及處理措施進行分析。

1.1 圍巖表層破碎掉塊

在圍巖破碎區(qū)域及時拉出護盾內(nèi)的鋼筋排，采用鋼筋排支護，對表層圍巖及掉塊進行支撐，減少落渣。鋼筋排均勻分布，端頭與鋼拱架焊接牢靠。根據(jù)圍巖、出渣量等合理調(diào)整推進壓力、刀盤轉(zhuǎn)速等掘進參數(shù)，安全快速通過，在系統(tǒng)噴錨區(qū)域進行系統(tǒng)噴混。

1.2 局部破碎較深、圍巖松散

塌腔位置及時抽出護盾內(nèi)的鋼筋排，采用3 mm鐵板封堵塌腔，并預留回填注漿管，超前噴區(qū)域設備防護，然后超前噴混完成后進行回填灌漿。最后清理拱底積渣及回彈料。根據(jù)圍巖、出渣量等合理調(diào)整推進壓力、刀盤轉(zhuǎn)速等掘進參數(shù)，安全穩(wěn)步通過。

1.3 圍巖風化、蝕變

圍巖較破碎，為蝕變巖或風化、強風化巖，強度低，掉渣較多，掘進過程中從護盾尾端涌出大量流沙。清理和支護困難。

塌腔位置及時抽出護盾內(nèi)的插鋼筋排，防止落渣增多，根據(jù)松散體范圍、角度、深度選定合適位置打設中空錨桿，數(shù)量滿足化灌固結(jié)要求，然后進行化學灌漿固結(jié)。根據(jù)圍巖、出渣量等合理調(diào)整推進壓力、刀盤轉(zhuǎn)速等掘進參數(shù)，安全快速通過。

1.4 二次塌方

揭露圍巖軟弱，現(xiàn)場已增強鋼拱架類型，并加密鋼拱架、鋼筋排等初支加強措施。經(jīng)左右線爆破圍巖擾動后，拱頂出現(xiàn)二次塌方，塌腔深度約2 m～5 m，將已支護的鋼拱架壓沉約10 cm～15 cm，部分拱架被壓變形。

用H型鋼配合千斤頂將下沉拱架頂緊，在邊墻和起拱線位置圍巖相對較好的地方打設一定長度的鎖腳錨桿，用千斤頂將下沉拱架頂回;頂回拱架后預留灌漿孔，進行超前噴砼封閉;對塌腔內(nèi)進行回填灌注C25混凝土;回填完打設設錨桿固定;最后拆除頂撐。對變形拱架進行人工更換，并人工架立、加密拱架，提供足夠的支撐力。處理完成后恢復掘進。根據(jù)圍巖、出渣量等合理調(diào)整推進壓力、刀盤轉(zhuǎn)速等掘進參數(shù)，安全快速通過。

在施工前，要注意施工材料是否正確、所選擇的施工方案是否合適、時刻關注施工動態(tài)，一旦產(chǎn)生問題就要及時解決，從而提高施工計劃的科學合理性。

在施工過程中，要時刻注意施工速度，要在可以保證施工質(zhì)量情況下盡量縮短施工周期達到減少施工成本的目的。然后還要注意各個勞動力的工作狀況，要保證每個崗位上都有最優(yōu)數(shù)量的勞動力，不可以出現(xiàn)勞動力閑置的狀況，讓各項任務都有勞動人員去落實;其次，施工過程中要嚴格按照相關規(guī)范進行施工，到達關鍵性施工環(huán)節(jié)時，要請專業(yè)技術(shù)人員對現(xiàn)場施工現(xiàn)場情況進行勘察指導，在技術(shù)上提供幫助，遏制一切可能造成安全隱患問題的產(chǎn)生，同時也要時刻注意勞動人員們的安全狀況。另外，要定期對施工人員進行技術(shù)培訓，提高施工人員的技術(shù)，從而提高施工的質(zhì)量。

最后，在施工結(jié)束后，要利用高科技產(chǎn)品對施工結(jié)果進行驗收，有不合格之處及時做出調(diào)整，從而在最大程度上保證特殊環(huán)境下滑坡地質(zhì)災害的治理效果。

2 DG785敞開式TBM設備改造

樂西高速項目平導洞施工利用原吉林引水公司敞開式TBM設備再制造，是國產(chǎn)首臺大直徑敞開式TBM的再次利用。

針對不良地質(zhì)，配置“快速支護系統(tǒng)”，在極軟弱破碎帶地段能夠快速安裝密布鋼筋排、錨桿、鋼拱架及時支護，快速通過。引松工程成功通過破碎帶。

2.1 主驅(qū)動改進

對主驅(qū)動裝置進行改進處理：

（1）增加注脂點數(shù)量;

（2）在圍巖條件差時，建議將第一道密封腔的油脂由EP2改為稠度更大、流動性更慢的HBW油脂;

（3）減速機減速比改為26，轉(zhuǎn)速范圍0～6.4，額定扭矩9 460 kN·m，脫困扭矩14 134 kN·m，增大脫困能力及額定扭矩。

2.2 主機皮帶機系統(tǒng)

（1）采用1 200 mm帶寬主機皮帶機，能有效避免渣料掉落;

（2）雙液壓馬達+減速機驅(qū)動，驅(qū)動扭矩大，大幅提高皮帶機的脫困能力。

2.3 混凝土噴射系統(tǒng)

噴混系統(tǒng)前置置于連接橋上，相對于原DZ101前置10 m，縮短噴混滯后時間。

綜上所述，主要針對主驅(qū)動、主機皮帶機系統(tǒng)以及混凝土噴射系統(tǒng)進行改進，加強不良地質(zhì)施工安全性。

3 結(jié)論

樂西高速TBM項目意義重大，是國內(nèi)公路隧道首臺應用TBM的案例，工程地質(zhì)測繪是運用地質(zhì)、工程地質(zhì)理論，對與工程建設有關的各種地質(zhì)現(xiàn)象進行觀察和描述，初步查明已建成地段或各建筑地段的工程地質(zhì)條件。本文分析圍巖表層破碎掉塊、局部破碎較深、圍巖松散、圍巖風化、蝕變、二次塌方不良地質(zhì)特點，并給出相對處理措施。針對主驅(qū)動、主機皮帶機系統(tǒng)以及混凝土噴射系統(tǒng)進行改進，加強不良地質(zhì)施工安全性。

參考文獻：

[1]袁艷斌，陳維.降低大直徑雙護盾TBM在不良地質(zhì)洞段卡機風險的對策研究[J].四川水力發(fā)電，2019，38（2）：64-66.

[2]榮世光.長大深埋型水工隧洞不良地質(zhì)條件TBM施工技術(shù)研究[J].中國水能及電氣化，2019（1）：18-22.