TBM技术在输水隧洞工程中的应用研究.pdf

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1、２０１５年第１７期（总第１７０期）江西建材水利工程ＴＢＭ技术在输水隧洞工程中的应用研究■汪术伟■核工业井巷建设公司，浙江湖州３１３０００摘要：输水隧洞工程是众多水利工程中的一个重要环节，其存在施工场地地质护盾式ＴＢＭ产生的反推进力，因此需要连续铺设衬砌管片。不仅如条件复杂、施工量大、施工效率低、风险系数较高等施工难点。ＴＢＭ技术此，为了达成防水目的，需要在管片之间加装止水条，同时在洞壁间隙一种十分高效的隧洞掘进技术，机械化程度和自动化程度都很高，具有和管片外圆之间进行注浆或是压砂，以增强岩层的稳定性。下图为某安全、高效、优质

2、、快速等施工特点。本文对输水隧洞施工做了简单介双护盾ＴＢＭ作业流程示意图。绍，简要探析了ＴＢＭ技术的基本工作原理，深入分析了ＴＢＭ技术在输水隧洞工程中的应用，以期提升输水隧洞工程施工效率和质量。关键词：ＴＢＭ技术输水隧洞工程应用随着近些年水利工程建设不断增加，输水隧洞工程的施工要求也在不断提高。在这种情况下，ＴＢＭ技术应运而生。ＴＢＭ的技术特点十分显著，在实践应用中也得到了充分体现。因此，需要对其进行更加深图１双护盾ＴＢＭ入地研究，强化ＴＢＭ技术在输水隧洞工程中的作用。敞开式ＴＢＭ通常是在开挖过程中，在刀盘后设置临时支护，比

3、如１输水隧洞工程锚杆支护、拱架支护，然后再进行混凝土二次衬砌。同时，为了避免小在我国经济水平日渐提升的背景下，水利工程建设也进入了高速范围失稳情况，可以对支护设施进行柔性处理，最大程度满足洞室岩层发展期，２０１４年全年的水利工程投资总额超过了８００亿元。不仅如的稳定性条件。辅以超前地质预测技术，及时跟进建设支护措施，可以此，我国南水北调工程是世界上最大的输水工程，水从湖北丹江口水库使敞开式ＴＢＭ在非稳定岩层进行施工。一直输送北京玉渊潭，中间跨越了多个省市，总长度达到了１２４５ｋｍ。２．３ＴＢＭ破岩原理在南水北调工程中，穿黄隧

4、洞是十分关键的输水隧洞工程，主要包括了在输水隧洞施工中，ＴＢＭ需要对岩层进行破坏，其主要是通过盘邙山隧洞和黄河隧洞，其总长达到了４２５ｋｍ［１］。由此可见，输水隧洞形滚刀完成这一施工作业。其破岩原理如下图所示。工程的施工条件不仅十分复杂，而且施工量通常较大，只有通过科学合理的施工技术，才能保证隧洞质量。输水隧洞工程属于隧道工程的一个分支，由于其性质和传统的隧道工程存在一定区别，故而其在施工工艺上也存在较大差别。在上世纪中，隧道施工主要是通过人力进行，工人使用风镐、十字镐等工具进行岩体挖出隧道开凿，这种方法人力需求巨大，施工

5、极其缓慢。到上世纪七十年代，液压凿岩机问世，其在隧道施工中得以迅速应用和发展，很快就衍生出了许多同类产品。在液压凿岩机不断发展的同时，钻爆施工的技术也逐步形成，通过在岩体上钻眼爆破，可以在短时间内掘进较长距离。但是钻爆法对岩层造成的扰动很大，所以适用范围仅限于稳定的石质隧道。总的来说，输水隧洞工程具有数目多、长度大、地质环境复杂、施工图２ＴＢＭ破岩原理条件困难等基本特点。但是，输水隧洞又具有极其现实的社会意义，对从图中不难看出，ＴＢＭ进行隧洞掘进时，主要是盘形滚刀对岩体多个行业的发展以及国民经济进步都有积极的促进作用。所以，

6、需要进行钻入破碎，进而使整个岩壁破碎。影响ＴＢＭ破岩速度的一个关键不断研究开发新的施工技术，提升输水隧洞工程的施工能力。因素就是岩体轴向抗压以及破岩指标贯入率，贯入率就是刀盘旋转一２ＴＢＭ技术基本原理周贯入岩体的量，如果ＴＢＭ无法在足够的贯入率下突破岩层掌子面，２．１ＴＢＭ分类或者是刀盘刀具超过磨损极限，那么这类岩层就是不可掘进岩层，不适ＴＢＭ的类型主要有护盾式和敞开式两类。合输水隧洞施工。护盾式ＴＢＭ就是掘进机有外壳保护，可以和主系统一起进行移通常情况下，如果贯入率在每周３～４ｍｍ，则说明贯入率较为良动。护盾式ＴＢＭ可以在

7、地质条件较为复杂的工程环境下进行使用，在好，施工较为顺畅；如果贯入率在每周２～２５ｍｍ，则说明岩层存在一［３］输水隧洞工程施工中出现涌水、岩体膨胀、断层等不良地质灾害时，护定的掘进问题。在实际施工中，通常会最大程度推进刀盘，以便贯盾式ＴＢＭ可以有效削弱这些不良地质灾害对工程施工带来的影响，比入率能够满足施工要求。这就要求ＴＢＭ每一个部分要满足最大推力如ＴＢＭ施工机械出现埋机、卡机，甚至掘进方向偏离等。的工作条件。敞开式ＴＢＭ就是仅有顶支撑，没有盾支撑，而且顶支撑很短。３ＴＢＭ技术在输水隧洞工程中的应用探析［２］３．１ＴＢＭ

8、选型ＴＢＭ机械在向前移动的过程中主要依赖千斤顶和主撑靴。敞开式ＴＢＭ的适用工程环境是岩层条件较好，以及掘进力需求较大的输水隧根据实际经验，在输水隧洞的长度超过５ｋｍ、月掘进度超过３５０ｍ洞掘进，所开掘的洞室岩层结构稳定，力学性能良好，不易出现变形等的隧洞工程中，ＴＢＭ可以发挥出最优效用。但