不良地质地段的TBM施工技术探讨

郭忠

（中铁十一局集团第五工程有限公司　重庆　沙坪坝　400037）

不良地质地段的TBM施工技术探讨

郭忠

（中铁十一局集团第五工程有限公司重庆沙坪坝400037）

本文主要介绍关于TBM技术在不良地质以及地段的应用，首先对TBM技术通过不良地质和地段的主要辅助设备，包括超前地质预报以及预测和超前的处理措施，接着对安全通过不良地段以及地质的主要的步骤进行详细的介绍，最后介绍了一下不良地质对TBM技术的影响，并对全文进行总结。

TBM施工技术；不良地质地段

1　引言

TBM的中文全名就是隧道掘进机，它的功能性很强，具有高效、安全等优越的性能，所以它的应用比较广泛在我们当今的隧道工程中，随着我国国内引大入秦30A隧道对掘进机的成功使用以及其比较高产的纪录，人们对使用TBM的认识进一步的加深，发现了TBM对施工长大隧道的好处，例如其经济性和可行性都很好。在我们的引大入秦和引黄入晋的水利隧道工程对TBM成功采用后，我国的铁路部门也把这项技术用在了隧道工程中，并且也取得不错的成绩。TBM在施工时具有协调和连续性以及做工密集性的特点。它在切岩石的时候对围岩的扰动以及破坏要比钻爆法小很多，但是，它也存在着比较明显的缺点，例如它在初期支护上的能力就不如钻爆法做的及时；另外它的设备比较大，把隧道大部分的空间都给占据了，导致在支护以后就无法进行后退；并且它的初期支护设备的位置一旦固定好就不能随意的变动，在一点行上它没有钻爆法机动灵活。正是因为这些特点，其对坍塌、岩爆、软弱地层以及涌水和膨胀岩这些不良地质情况的适应性比较的差。有时候不良地质甚至会对TBM的施工产生十分严重的影响，有时候会导致TBM掘进作业的利用率降低，甚至严重的时候会出现TBM损坏、人员伤亡以及难以顺利通过的许多十分严重的情况，所以，我们在实际的操作中一定要及时的采取有效的措施来确保我们工作的顺利的进行。

2　安全通过不良地质地段的主要辅助设备

要想顺利的通过不良地质，一些必要的辅助设备是必不可少的，并且我们还要对其合理的应用，因为这些都为我们快速以及安全的通过不良地质和地段起到非常重要的作用。目前，在我国主要的设备有超前钻机、锚杆机、环梁安装器以及混凝土喷射系统等一些比较重要的辅助设备。在实际的生产中这类的设备我们一般把它们安装在掘进机的头部，这样我们可以在掘进过程中及时的应对危险，有利于降低我们的损失。

2.1超前地质预报和预测

地质勘探在一定程度上存在着比较大的局限性，并且在实际的操作中掘进机在隧洞掘进中会遇到一些地质图上没有体现出来的不良情况。所以我们为了进一步探明掘进机前方不良地质的确切情况，更要积极的开展施工地质的超前预报工作，这样我们可以更加详细的掌握围岩的具体的情况，也方便我们及时的采取有效合理的措施。我们比较常用的方法就是，利用TBM上配备的超前钻机，和超前预报系统以及平导地质情况来推断，并且我们还可以利用出露的岩石和出碴的情况甚至在掘进时的异常情况我们也可以用来作为我们进行判断的依据。只有预测的方法选择正确，我们的勘测工作才能做好，才能为我们的后续工作做好准备。

2.2超前处理措施

超前处理措施就是要求我们根据前方的地质情况来进行判断地质地段是否适合用TBM掘进：如果适合，我们就继续向前掘进；如果不适合的话，我们就要对前方的这些不良地质地段采取超前处理措施了。在实际的操作中主要有两种方式：①利用TBM自身设备进行超前处理；②利用其它开挖方法进行超前，两种方式的结果是一样的。另外我们也可以利用其它开挖方法进行超前处理，一般来说对于比较大区域性的不良地质地段，如果我们利用TBM自身设备进行超前处理的话就可能不能达到经济和快速或着很好地满足工程的需要的目的，在这个时候，我们的选择是采用其他的开挖方法，例如钻爆法，这种方式是我们在这时的最佳的选择，在这种方法作业完，我们的TBM再掘进通过或直接步进通过就可以了，这样一来工作就可以很顺利的进行。

3　TBM安全通过不良地质地段的主要施工步骤和辅助措施

在实际的操作中在通过不良地质地段的时候，我们的操作步骤可以按照图1所示的流程进行，同时在施工的时候还要根据不良地质的具体情况采取相应的辅助措施来进一步的确保安全的通过。

3.1掘进前

在进行掘进之前，我们一般需要对工作人员进行安全和技术方面的教育和培训，并且要进一步的了解不良地质地段可能会对TBM施工产生的一些不利的影响，及时的掌握一些相应合理的处理措施，还要增强工作人员的安全防患意识。同时，我们也要把许多我们所需要的的材料以及设备都提前的准备齐全，到需要的时候我们可以能够及时的提供，这样可以更好地保证我们工作的顺利进行。根据地质勘探的资料来进行超前的地质预报和预测，提前的确定不良地质地段的性质、程度以及范围等因素，还可以具体分析，根据不良地质的具体情况采取相应的处理措施。一般对于不良情况比较轻微的地段，有些情况对TBM不会造成什么影响，我们可以不进行处理，直接进行掘进工作；在遇到一般的不良地段的时候，我们一般会采用先掘进，然后再处理的办法来进行解决；单对于不良情况非常严重的地段，尤其是掘进机根本无法进行施工时，一定要及时的停止掘进，先利用TBM自身设备或采用其它的开挖方法进行超前的处理，在处理后再用TBM掘进通过或直接步进通过。

图1　TBM通过不良地质地段时的施工步骤

3.2掘进时

在挖掘的时候，一定要合理选择和优化TBM掘进的参数，因为我们的TBM在不同的地质条件下掘进所需的推力、扭矩和推进速度以及刀盘转速都是不一样的，这些掘进参数都要具体分析。一般在TBM通过不良地质地段的时候，我们一般可以根据不良地段的类型以及其不良程度来选择适宜的掘进参数来使TBM可以安全的通过。例如，在通过断层破碎带的时候，我们可以适当的减小TBM的掘进速度和刀盘转速等相关的掘进参数来减小对围岩的挠动和破坏，这样可以在减小或避免坍方上产生很大的作用。

3.3掘进后

在挖进后，我们要根据不良地质地段的性质以及程度来进行选取合适的支护形式的行动，及时的对其加强支护。一般我们会采用的支护形式是比较多的，像喷混凝土、锚喷以及喷锚网加钢拱架的联合支护措施等，这样我们可以确保挖进后的稳定性以及安全。

4　不良地质对TBM的影响

在我国的隧洞区的岩层一般都比较的古老，它们所经受的地质构造作用也比较多，所以其大小裂隙断层发育比较多，岩体很破碎，形成的夹层就会比较的软弱，在承受压力上有很大的不足。另外，有的岩石比较容易变质和变形，岩性比较的脆弱，在长期的地质构造力作用下，比较容易的就会产生比较密集的裂隙，有时候还会有大量的岩渣露出输送带，散落的分布在前护盾以及后护盾之中，这就大大地增加了我们人工清渣的工作量，造成TBM长时间的停机，我们的工作效率也会大大的降低。不良地质的对TBM的影响是比较大的，它直接关系到TBM的工作能否顺利进行。

5　结束语

综上所述，TBM的作用是十分的明显的，它具有安全、快速以及节省成本的功能，所以在关于不良地质地段的施工上起着减少投资和缩短工期以及保障安全上起着非常重要的作用，同时这也是TBM在施工中的关键技术以及其有困难的地方。当然TBM的缺点也是有的，例如TBM对不良地质地段的适应能力一般是比较差的，但是这不是不可解决的，只要我们在这个问题上给以足够的重视并认真的做好相关的工作，我们的工作就能得以安全的通过。为了进一步的保障施工的安全性，我们必须要有建立健全的安全保证体制，并且要作好对工作人员的安全和技术的培训工作，另外也不能忽视各种材料和设备的相关准备工作，一定保证掘进和支护工作快速以及高质量的完成。

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U455.49

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1673-0038（2015）21-0078-02

2015-5-5

郭忠（1986-），男，助理工程师，本科，主要从事土建施工技术管理工作。