隧道硬岩掘进机TBM半洞施工技术探讨.doc

隧道硬岩掘进机TBM半洞施工技术探讨
摘要：在大断面隧道施工过程中，采用tbm掘进机施作导洞然后再扩挖的方法已屡见不鲜，但通过先期钻爆开挖半洞，后tbm扩挖的施工方法尚属首例。针对国内某大断面引水隧道地处高应力极强岩爆区，岩爆对tbm设备及施工人员伤害极大，该文对tbm半洞施工技术的可行性、对设备的损坏程度及施工强度等进行了论证分析，对类似工程起到摸索借鉴的作用。
关键词：硬岩掘进机；tbm；半洞；试验
abstract:theconstructionmethodabouttbmusedforpilottunnelexcavationandextendingexcavationafterwardsiswidelyappliedinlarge-sectiontunnelconstruction.nevertheless,themethodofdrillingandblastinginhalfcavernfirstandthenextendingexcavationwithtbmisacreativethoughtandapplication.thepowertunnelofsomelargesectioninchinalocatesinthehighstressrockburstarea,andtherockburstshallmakegreatdamagetothetbmandpersonnelsafety.thispassagewilltakeanalysisanddemonstrationinthefeasibilityoftbmusedforhalfcavernconstruction,damagetotheequipments,constructionstrength,etc.respectively,whichshallbeanexplorationandreferenceforthesimilarprojectconstruction.
keywords:rocktunnelboringmachine；tbm；halfcavern；test
中图分类号:u45文献标识码：a文章编号：
1概况
国内某水电站水工隧洞，处于高山峡谷的岩溶地区，地质条件复杂，具有埋深大、洞线长等特点，主要工程地质问题为高地应力条件下的岩爆和地下突涌水等。为满足施工安全和快速掘进等要求，隧洞采用直径12.4m的隧道硬岩掘进机tbm进行开挖施工。
2试验目的
隧洞开挖进入高埋深、高地应力及岩爆易发洞段，为减少强烈~极强岩爆等的发生概率和风险，满足施工进度要求，保证tbm安全、顺利通过该岩爆易发段，研究tbm通过岩爆易发段的可行的施工方案，特进行先钻爆法开挖导洞后tbm扩挖掘进的施工试验，以验证tbm在先导洞后掘进时的可行性及适应性，以及在保证设备不受损坏的前提下，优选适合在强岩爆段能发挥最大掘进功效的掘进参数，指导后续施工。
3试验内容及参数
本次试验主要内容为以下几项：
（1）根据预定6种不同的tbm掘进参数进行掘进试验，通过对不同掘进参数下设备状况的监控及掘进效果的比较，优选适合于水工隧洞先钻爆法开挖导洞后tbm扩挖掘进施工的掘进参数。
（2）通过对扩挖掘进试验过程中刀具和各种配件消耗情况的统计分析，监控tbm扩挖施工对刀盘等的磨损造成的影响。
（3）在tbm进行扩挖过程中，对tbm设备主梁、驱动电机等进行震动等进行监测，以监控tbm在扩挖施工中可能对设备结构上造成的影响。
（4）通过对先导洞掘进试验前后及过程中tbm油样的分析对比，监控tbm扩挖施工对tbm主轴承及液压系统造成的影响。
试验采用先期钻爆法开挖完成先导洞室，在tbm开挖掘进前释放高地应力，以减少强烈~极强岩爆等的发生概率和风险。根据以往施工经验和参数，对半导洞试验段断面结构设计为马蹄型断面，具体尺寸宽×高=8.18m×7.35m，为避免tbm开挖至该段以后支护系统对tbm刀盘的影响，对边墙范围施工玻璃纤维锚杆作为临时支护，具体设计见图1：

图1半导洞开挖设计图
4试验过程及结果
4.1刀盘推力现场测试
通过对选择的6个工况进行掘进测试，每组测试采用不同的刀盘推力和刀盘转速进行。每个工况掘进距离为20-40cm，并重点对转速2.5-3.0/min之间的推力进行测试，结果见表1：
表1推力测试工况记录表

4.2试验期开挖进尺情况
该试验从5月22日开始，6月2日结束，总共掘进长度为70.43m。根据影响掘进效率因素时间分析饼图（见图2），主要受洞外马蒂皮带等非正常原因影响较大，设备利用率较低。在正常施工参数下，采用先钻爆法开挖导洞后tbm扩挖掘进的施工方案，平均每天进尺可达10-12m，据此推算，月进尺可达300-360m