tbm在铁路长隧道硬岩地层的施工技术研究

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1、TBM在铁路长隧道硬岩地层的施工技术研究庞江萍（中铁十六局集团第二工程有限公司）某长大隧道所处地层以硬岩为主，区间采用TBM施工。木文以此硬岩隧道为例，对盾构长距离穿越硬岩地层时所遇到的技术难题进行研究，采取合理地施工选线、贯通测量、支护、刀兵防磨损等措施化解了难题，望对类似工程有所帮助。关键词：TBM；铁路长隧道；硬岩一、TBM-岩石隧道掘进机TBM-岩石隧道掘进机，是利用刀具在岩石上挤压和回转来破碎围岩、形成隧道开挖断面的隧道掘进施工机械。相对钻爆法，TBM集钻、掘进、支护于一体，使用电子、遥测、遥控、信息等高新技术对隧道施工作业进行制导监控，使掘进过程始终处于掘进最佳状态。TBM多应用

2、于稳定性良好、中厚埋深、中高强度的岩层掘进施工中。这类掘进机面临的基木问题是如何破岩，保持掘进的高效率和工程顺利。TBM的破岩原理为:主机前部是装有若干滚刀的刀盘，由刀盘驱动系统驱动刀盘旋转，并由推进系统给刀盘提供推进力，在推进力的作用下滚刀切入岩石掌子面。不同部位的滚刀在掌子面上留下不同半径的同心圆切槽轨迹，在滚刀的挤压下，相邻切槽的岩石在剪切力作用下从岩体上剥落下来形成石渣，石渣则随着刀盘的旋转由刀盘上的铲濟斗自动拾起，经刀盘内的溜濟槽输送到装在主机上的胶带机上，再运到后配套系统处经隧道出濟运输系统运出洞外。二、TBM在铁路讼隧道硬岩地层中的应用（一）工程概况某铁路线路全长330km,穿

3、越众多山脉，其中A隧道全长34.538km,隧道穿越A山，最大埋深1155m,埋深超过400m的长度约28km,占隧道全长的81%,辅助坑道设置十分闲难。根据隧道实际情况，若全隧采用钻爆法施工，无法通过增设辅助坑道实现“长隧短打”实现设计工期（64个月）的0标。为满足设计工期要求，需研究采用TBM施工，通过缩短隧道施工工期，达到满足建设项0总工期的要求。（二）施工方案选择敞开式TBM主要用于岩石整体性较好、围岩冇一定自稳能力的隧道施工，特别是在硬岩、中硬岩掘进中，强大的支撑系统为刀盘提供了足够的推力，能充分发挥TMB快速掘进优势。A山隧道进口段岩性复杂，岩层软硬不均，断破碎带带多，不适合采用

4、TBM施工，适宜采用灵活性高的钻爆法施工。隧道出IJ段约20km范围内以燕山期花岗岩为主，岩性单一（仅4种地层），构造影响小（7条断裂带），岩石完整性较好，岩石的天然抗压强度为42〜86Mpa,II、III级围岩长度占出口段总长度的53%,围岩自稳能力较好，地下水不发育，涌水量较小，隧道洞壁能承受TBM的水平（X型）支撑力，适宜采用TBM施工。（三）施工技术1、TBM施工选线技术敞开式TBM采用机械破岩幵挖，对洞周围岩扰动范围在2.0〜3.0m左右，结合本工程地质条件，确定TBM施工段线路埋深原则为：区间尽量处于稳定岩层中，且位于完整岩层（中风化线）的埋深一般不小于ID（D为开挖洞径），特殊

5、情况下不小于0.5D,但需辅助洞内及地表加固措施，局部表层填土较厚及临近构筑物段的区间埋深可适当加大。TBM施工段线路尽可能沿城市主干道布设，尽量绕避既冇建（构）筑物、桩基础及规划建设项目，线路平面应力求顺直，最小曲线半径R≥300m,并宜采用较大曲线半径，同吋满足TBM施工线路合理埋深的相关要求。2、贯通测量贯通测量有利于掘进过程的线路纠偏，尤其是长大硬岩隧道。TBM掘进贯通测量中需要注意：洞内控制测量的精度等级要高于贯通误差预计所确定的精度等级。随着掘进的延伸，洞内导线的边长应适当加长，以减少对中误差、瞄准误差、测距误差对导向精度的影响。并且要经常用精密导线和精密水准测量的方法检测

6、TBM、后视棱镜、测站点（导向系统中全站仪的置镜点）的实际位置,确保输入数据和导向系统所测得的数据准确无误。在进U和出1_1两TBM相向掘进吋，要定期进行洞内控制测量的联系测量,确保隧道顺利贯通。后视棱镜的位置要选在可靠、安全、方便使用之地，需用精密测量方法测定其三维坐标,随着隧道的掘进按照激光导向系统的要求及吋向前移动。两前视棱镜位置与TBM的诸轴线形成了固定的相对位置关系，要经常检查棱镜位置是否牢固，避免由于振动引起的棱镜松动。为了避免由邻近棱镜反射光束引起的测量误差，棱镜带冇专门的伺服马达，在软件的控制下，它能交替地把棱镜遮挡和打开（当全站仪瞄准一棱镜时，该自动棱镜打开，另一棱镜自动遮

7、挡，反之亦然），保证了在任何时刻都能独立、精确地测量每一个棱镜，在掘进中要注意检査它们的交替遮挡和打开顺序是否正常。倾斜仪自动监测TBM的掘进姿态，它的安装位置与TBM机身形成了固定的相对位置关系。要经常检测其安装是否牢固，确保其位置关系正确。密切观察操作台上的工业用PC屏幕,监视隧道掘进的实际中线位置与设汁中线位置的关系（包括在纵断面内、水平面内的位置偏差，刀盘的掘进位置等）,及时调整掘进偏差。如果发现突然