不良地质地段的TBM施工技术探讨

黄江勇

（广西华行建工有限责任公司　广西　百色市　533000）

不良地质地段的TBM施工技术探讨

黄江勇

（广西华行建工有限责任公司广西百色市533000）

目前尤其是在不良地址地段的施工中，TBM施工技术还是相对比较安全和超前的施工技术，这个技术相对其他的方法来说有自己的优点，而且表现出了自身的先进性和科学性，本文就是简单介绍了TBM施工技术的优点，并对不良地质地段施工中的TBM施工技术进行了探讨。

不良地质地段；TBM；施工技术

引言

在不良的地址地段采取TBM技术进行施工，尽管这个技术可以发挥更大的作用，但还是会遇到困难。在整个施工过程中，还是会遇到棘手的地理方面的问题，这样的地理问题就会给这种施工技术带来很大的困难。地质问题是所有施工中都很难克服的，但是由于一些经验的总结，在不良地质地段采用TBM施工技术时获得了一些有用的经验和有效的方法。

1　TBM施工技术在不良地质段施工中的优点

1.1TBM施工技术快速的优点

TBM施工技术是集聚多种先进设备和技术于一身的隧道施工技术，TBM施工技术中包括机器、传感、液压、电压、信息技术等许多的综合性科学技术。因为这些技术合在一起，在当今的隧道建设中具有了持续掘进的作用，这项技术能够一起完成破岩、出碴、支护等施工过程，实现了工厂化的施工，恰好是因为这些因素，就很大程度上地提高了TBM施工技术在不良地质段中施工效率。

1.2TBM施工技术优质的优点

TBM施工技术可以使整个隧道在施工过程中永保优质性，它采用的是滚刀进行破岩合打洞，这种做法不仅远离了危险而传统的爆破作业，同时也不会造成因为爆破的影响而使洞周围岩石晃动，而且还会使得整个洞壁光滑完整。

1.3TBM施工技术具有高效的优点

TBM施工技术因为具有快速的优点，这样就很大程度上节约了施工时间，就更快的缩短了工期，因此大大提升了工作的效率；TBM施工技术也节约了很多爆破的费用，因为其没有采用比较传统的爆破方式；TBM施工技术由于劳动力的投入减少了从而使工作效率也提高了。

1.4TBM施工技术具有安全的优点

采用TBM施工技术的整个施工过程都是安全的，因为采用TBM不仅使工作人员的洞内条件改善了，而且还使劳动力的投入减少了。由于没有采取传统的爆破方法，很大程度上减少了工作人员的伤亡人数。

1.5TBM施工技术具有环保的优点

TBM施工技术在施工的过程中降低了炸药的使用率，进而使爆破过程中产生的污染物减少了，这样就减少了施工现场的环境污染指数，生态环境得到了很好的保护；在施工过程中采用的双护盾TBM施工技术，采取这个技术就很大程度上使隧道里面的水土流失减少了。TBM技术的应用有利于环境的保护。

1.6TBM施工技术的自动化和信息化程度高

在TBM施工的技术中，使用了计算机的控制、激光向导、测量、传感器等一些高科技的工具，在TBM技术里包括机、电、传感、液压等许多东西的综合性技术，这样就使得TBM施工技术的自动化和信息化程度较高的优点突显出来。TBM施工技术具有施工数据管理的功能、采集功能以及数据远传的功能，促进了现在信息化施工。

2　TBM施工对环境的影响研究

总的来说，TBM隧道的施工在变形和受力上都在掌控的范围之内，隧道的围岩较为稳定、结构也相对安全，施工的沉降上对周围的环境影响比较小。

2.1地表的变形

地表的变形主要产生在拱顶的上方，但是最大的沉降和变形不会超过4mm，而且和隧道施工掌子面位置的变化有着相互依存的关系。

2.2对四周围岩的扰动

按照单点位移计和锚杆轴力的监管和检测分析可知，在四周围岩上，TBM掘进机对其扰动较小。经过锚杆轴力时态的曲线能看出在开始挖的断面向围岩方向0.8m的地方所测到的轴力最大，2.2m处的轴力就开始变小了，并且随着时间的变化渐渐趋向稳定，锚杆轴力在3.5m处从初次测量开始就变得很小，而且依据其轴力时态曲线能够准确的看到轴力变化较小，变化得很平缓。

3　TBM法在不良地质段施工中的技术分析

在洞泾过长、埋藏较深，长度过长的隧道施工中，TBM施工技术比钻爆法有着更大的优势，因为在深埋长大的隧道施工中，使用钻爆法需要比较长的工期，特别是当工期对生态环境以及经济效益有很大影响，而且开挖的工作面又受到时间限制的状况下，在考虑安全、效益、速度、环保等方面的问题上，采用TBM技术将是首选的施工方法。在不良地质地段的施工一直都是TBM施工技术研究的一个重要内容，整个隧道施工的成功关键性就是TBM机能不能顺利通过不良地质地段。当今很多科学界研究人士都在尽最大的努力研究和发展TBM施工技术，因为TBM技术的研究具有很大的意义。

4　TBM施工技术对围岩坍塌和掉块等问题的处理

4.1TBM施工技术在断层破碎带引起的坍塌中的应用

在断层破碎带导致的坍塌会造成围岩塌方的这个过程中，因为存在断层破碎带，就会使隧道轴线方向与断层面方向的夹角变得越来越小，一旦小到一定程度的时候就会使断层带大范围的露在外面，如果继续挖就会使围岩的平衡状态破坏，这样就会使围岩四周产生不同程度的塌方。在对于这样的问题时，断层破碎带引起的坍塌最好是采用TBM的超前钻机进行管棚或者预注浆处理。

4.2TBM技术在解决节理密集带和挤压软弱结构面造成的坍塌中的应用

在现代的隧道施工时，由于节理密集带和挤压软弱结构面会造成的很多坍塌及掉块，正因这样给现代的隧道施工增加了较大的困扰和阻碍，对于节理密集带和挤压软弱结构面在施工上面很难控制得当，但是为了更好地处理这个问题，我们一定要更加深入的了解TBM施工技术来妥善解决这个问题。

4.3TBM施工技术在地下水导致的坍塌中的应用

在如今的隧道施工中地下水带来了一系列的工程病害，例如，在断层带和各种软弱结构面上，地下水对其造成了很大的破坏，并且使断层带和各种软弱结构面的强度降低了，由于存在这些原故，塌方的程度就大大的加剧了。因此要尽全力的利用TBM施工技术有效地对地下水造成的坍塌进行处理。

5　不良地质地段TBM施工技术的支护方法

5.1通过断层破碎带

在断层破碎带方向，关于不受地下水影响、隧道轴与断层面的夹角和倾角较大的地段，采取了一些支护的措施，使支护对掘进的影响程度减少：

（1）对I16闭合全圆钢架设计的间距进行改变，使用格栅拱架和槽钢拱架在这些间距的中间进行加固，通过这样的举措就能够使停机支护的时间缩短，从而让整个系统都处在一个稳定和谐的系统之中。

（2）在隧道施工的过程中，TBM施工技术通常会将喷射混凝土机械手安设在较为偏后的地方，这样就要求前部人工的手持喷射系统及时对喷射混凝土做好充分的准备，而且要按照具体实际情况进行迅速的围岩封岩，从而使TBM施工技术克服在不良地质地段遇到的各种困难。

（3）在整个的施工过程中，锚杆系统具有非常重要的作用，在施工的过程中，除了要采用锚杆系统以外，还对施工人员进行要求，让他们每天下班前都要对所有的锚杆螺栓进行检测，看是否符合要求，对于不符合要求的都要进行改进，从而使之达到施加预应力的效果。

（4）除了保证喷混凝土的厚度为8～10cm以外，对坍塌面进行封闭，并且对钢拱架要喷得严密，尤其强调钢拱架的两边要喷得平顺，对挂防水板有利，使防水板避免导致损坏。使用上述的方法通过断层破碎带可以使停机支护的时间减少，提高掘进的速度，充分发挥TBM的功效，而且可以保证机器和人员的安全，保证隧道初期的支护质量。

5.2通过节理密集带及软弱结构面带

在通过节理密集带和软弱结构面带的时候，如果仅仅考虑怎样快速掘进，而对初期支护的质量不重视，这将会是隧道施工的最大安全隐患，对节理密集带和软弱结构面带采取了以下措施：

（1）根据设计采取挂网、系统锚杆和喷混凝土，此外使用格栅架或者槽钢架进行加固；

（2）按测量结果，对于变形的速度超过实际标准的，人工的架立I16闭合全圆钢拱架，对刚性支护进行加强；TBM快速掘进在泥岩地址条件下的技术研究。

6　结束语

TBM施工技术在不良地质段的应用在我国甚至整个世界上都有很高的发展全景，它能给隧道工程的施工带来有用的技术帮助，但同时这种施工技术在隧道的施工中也遇到了一些困难和措施，本文就从这种施工技术的优点先展开论述，然后就对如何在不良地质段改进这种施工技术提出了一些处理方法，希望以此为契机，能够更好地促进TBM施工技术的发展和完善，从而推动我国隧道施工工程又好又快地发展。

[1]丁建敏.TBM施工隧洞的地质超前预报方法的选择[J].水利水电工程设计，2012，22（1）.

[2]高振宅.gaozhenzhai BEAM地质超前预报系统在锦屏引水隧洞TBM施工中的应用[J].铁道建筑技术，2009（11）.

[3]丁建敏.TBM施工隧洞的地质超前预报方法的选择[J].水利水电工程设计，2010，22（1）.

U455.49

A

1673-0038（2015）04-0059-02

2015-1-5

黄江勇（1975-），男，二级建造师，工程师，本科，主要从事工程施工工作。