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1、双护盾TBM的技术特点1.双护盾TBM技术特点隧道掘进机(TBM)根据支护形式分为开敞式、双护盾式、单护盾式3种类型。开敞式TBM常用于硬岩施工；单护盾TBM常用丁软岩及地下水位较高的不稳定地层施工；双护盾TBM又称伸缩护盾式TBM，具有两种掘进模式，既可用于硬岩又可用于软岩，常用于混合地层施工，适应性非常广泛，其能安全地穿过断破碎地带。1.1双护盾掘进模式在围岩稳定性较好的地层中掘进时，位于后护盾的撑靴紧撑在洞壁上，为刀盘掘进提供反力，在主推进油缸的作用下使TBM向前推进。此时TBM作业循环为：掘进与安装管片—撑靴收回换步—再支撑—再掘进与安装管片。双
2、护盾掘进模式适用于稳定性较好的硬岩地层施工，在此模式下，掘进与安装管片同时进行，施工速度快。1.2单护盾掘进模式单护盾掘进模式适应于不稳定及不良地质地段。在软弱围岩地层中掘进时,洞壁不能提供足够的支撑反力。这时,不再使用支撑靴与主推进系统,伸缩护盾处于收缩位置,双护盾TBM就相当于一台简单的盾构。刀盘的推力由辅助推进油缸支撑在管片上提供,TBM掘进与管片安装不能同步。作业循环为:掘进→辅助油缸回收→安装管片→再掘进。2双护盾TBM的地质适应范围双护盾TBM一般适应于中～厚埋深、中～高强度、稳定性基本良好地质的隧道,并能适应各种不良地质,对岩石强度变化有较
3、好适应性,双护盾TBM能够在很大范围的地层内有效地切削单轴抗压强度5～250MPa的岩石。当在抗压强度小于3MPa的软岩中施工时,则采用单护盾掘进模式施工。双护盾TBM对地质条件适应性强,既能适应硬岩,也能适应软岩,当采取相应措施时,能适应断层破碎带、高地应力、岩爆、岩溶、高海拔、涌水、富水高水压、煤系瓦斯、松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙孔隙水、基岩裂隙水及冻结层水等不良地质。一般情况下,在整条隧道地质情况都差的条件下使用单护盾式TBM;在良好地质中多用开敞式TBM;只要不良地质的比例在某种范围内,就不宜采用敞开式TBM。因此,双护盾TBM常用于复杂地层的
4、长隧道开挖,且在岩石单轴抗压强度为30～120MPa时可掘性较好。3双护盾TBM的优缺点分析3.1使用双护盾TBM的优点3.1.1安全、高效、快速双护盾TBM置有前后护盾，在前后护盾之间设计有伸缩盾，后护盾配置支撑靴。在地质条件良好时，通过支撑靴支撑洞肇来提供推进反力，掘进和安装管片同时进行，具有较快的进度。如在引黄入晋工程使用双护盾TBM施工时，最高月进尺达1637m。双护盾TBM施工使隧道掘进、衬砌、出碴、运输作业完全在护盾的保护下连续一次完成，实现了安全、高效、快速施工。3.1.2对不良地质地段具有较强的适应性1)对富水地段，采用红外探测为主、超前
5、地质钻探为辅的综合超前地质预报方法进行涌水预报。对涌水可实施堵、排结合的防水技术：TBM主机区域配置潜水泵，将水抽至后配套台车上的污水箱内，同时TBM配置有超前钻机，可以利用超前钻机钻孔，利用注浆设备进行超前地层加固堵水。2)对断层破碎带，双护盾TBM能采用单护盾模式掘进。同时可利用TSP203系统对断层破碎带进行超前地质预报，利用红外探水仪和配置的超前钻机探水。利用配置的超前钻机和注浆设备对地层进行超前加固，同时刀盘面板预留注浆孔的设计能满足对掌子面加固的需要。3)对深埋隧道，因地质构造复杂，在深埋条件下不可避免地会引起围岩应力的强烈集中和同岩的应力型
6、破坏。双护盾TBM掘进时因掌子面较圆顺，对岩体的损伤可以降低到很低的程度，保护了围岩的原始状态，不易发生应力集中。4)对岩爆地段，由于TBM盘设有喷水装置，在预测的地应力高、易发生岩爆地段，利用TBM配置的超前钻机钻孔，在钻孔中往水湿化岩石，喷水对掌子面岩石能起到软化的作用，提前将应力释放。同时，通过管片安装、豆砾石回填和水泥浆灌注，使TBM能快速支护并通过岩爆地段。5)对岩溶地段，先停机，然后通过机头上的人孔对岩溶情况进行观察。首先对底部进行豆砾石或砼回填并使其密实，当填至开挖直径高程时，边前进边安装管片，在两边管片对两侧及顶拱进行填筑灌浆或填筑砼，使
7、岩溶部分都被填密实，并且和安装的管片结合成整体。为了预防因岩溶造成TMB机头下沉，双护盾TBM配有超前钻探设备，而对于一些小溶洞的处理，可在TBM通过后向管片与围岩间回填豆砾石后，再通过灌浆固结即可。对规模较大的溶洞，因管片接缝不易闭合，应采用钢板将安装的管片进行纵向连接。6)对膨胀岩及软岩塑性变形地段，由于双护盾TBM刀盘的偏心布置及刀盘设置的超挖刀能增大TBM开挖直径，为TBM在围岩变形量小的情况下快速通过围岩变形地段预留了变形量。在围岩变形量大时，可利用TBM配置的超前钻机和注浆设备加固地层。同时双护盾TBM的高强度结构设计和足够的推力储备及扭矩储
8、备能保证TBM不易被变形的围岩卡住。7)对塌方地段，由于双护盾TBM采用了封闭式
