敞开式TBM掘进过节理密集带施工技术

游 胜

（北京振冲工程股份有限公司，北京 100102）

随着我国经济的持续发展，隧道及地下工程施工技术也得到了更新，尤其是在特长隧道建设过程中，TBM施工技术越来越普遍。尤其是在长大隧道建设时，往往很难避免穿越围岩破碎带或者是软弱围岩，但TBM受限于自身设计领域，不适合在该种围岩段之中进行应用。为此，在实际TBM技术应用时，需要克服一系列问题，维护相关工作的全面开展。

1 施工对策及方案设计内容

由于很多工程在建设过程中的施工工期有限，而且在TBM配套操作过程中，需要对钻机进行提前维修和安装，消耗的时间较多。除此之外，前刀盘掌子面在工作时也无法进行止浆墙制作，水泥将凝结时间也会得到延长，经过贯通面中的缝隙进入到渣仓凝固状态，引发护盾被卡死等问题。为了确保TBM掘进顺利通过密集带，经过多种施工方案比较之后，决定使用超前自进式锚杆，具体注浆材料的选择以新型聚氨酯化学浆液应用为主。当围岩固结之后，方可应用TBM进行掘进操作，最终完成有效的径向注浆加固操作。

1.1 新型聚氨酯化学浆液特点

整个新型聚氨酯化学浆液的应用，可以将其分成两组，即A和B，该种注浆材料在应用过程中，可以展示出以下特点：第一，黏度较低，且可注性较高，能够注入相应的岩土层之中，并通过空隙实现良好的扩散和充填操作。第二，黏合性较高，可与松散岩体形成良好的黏合状态。第三，在材料固结时间研究上，可以对其进行调节，即20 s到5 min，自身强度增长较快，在0.5～1 h内可以达到最高强度。第四，本身具备较强的塑性，还能承受TBM掘进扰动影响。第五，遇水反应后便会形成快速膨胀特性，进而实现对水流通道的全面封堵操作。第六，自身渗透性极强，实际渗透范围可以达到1.5～3 m。第七，在配套设施设计上比较简单，操作安全性较高。第八，材料之中不包含有毒物质，与环保要求相符。

1.2 超前注浆参数设计

由于围岩破碎钻孔成孔设计强度较差，相关工作人员可以采用Φ25自进式锚杆，除了可以作为钻杆进行应用之外，还能将其当作注浆管进行应用。在应用过程中，工作人员须将其布设在拱顶150°范围内，长度约为3.0 m，环向之间的距离保持在1 m左右。

1.3 径向注浆小导管参数设计

为了对围岩变形问题进行全面控制，等到相关掘进断面支护工作完成之后，相关工作人员可以在拱墙范围内使用Φ42小导管，进而完成径向注浆补强加固操作。一般情况下，小导管长度在4 m左右，纵环向间距大约为1 m，布置形式为梅花形布置，而且在实际注浆材料应用上，以单液水泥浆为主。

2 敞开式TBM掘进过节理密集带施工技术内容

2.1 超前自进式锚杆注化学浆液加固围岩

在实际钻孔操作过程中，相关工作人员可以借助于TBM刀盘隔仓内搭建简单的作业架，主要作用就是对掌子面前方围岩进行钻孔操作。另外，钻孔采用的机械以风动凿岩机为主，外插角度大约为20°，而且整个偏差不会超过3°，孔深能够达到3 m。实际钻杆选择主要以Φ25 mm的自进式注浆锚杆为主，同时将其作为注浆管，由于刀盘之中的作业空间有限，钻杆长度不宜过长，以单节长度为1 m注浆锚杆应用为主线，实现连接套灯的全面构建。换句话说，工作人员需要在第一节前端套上钻头，当第一节锚杆得到全面钻进之后，工作人员便可以在后续尾部连接上最后一节锚杆，直到锚杆达到相应长度为止。另外，在实际注浆操作过程中，相关工作人员同样需要将锚杆尾端和注浆泵连接在一起，并对配套启动注浆泵进行应用，根据实际质量配合比要求，开展全面的现场配置工作。在实际注浆压力确定上，可以借助于TBM刀盘前方掌子面浆液渗透情况，将实际结果展示出来，最为常见的范围是2～4 MPa。

2.2 TBM掘进

当1组超前注浆加固操作工作结束之后，TBM便开始了新一轮的掘进操作，推进速度应保持在缓慢状态之下，在实际工作过程中，还需要对皮带出渣情况和TBM电机电流值等进行观察，一旦出现异常情况，应立即停机开展检查操作，避免大面积坍塌问题出现。当掘进工作完成3 m注浆加固段之后，应停下来开展1组超前注浆加固操作，之后再开展相应的掘进操作，维护TBM安全不受任何影响，并实现对密集带的全面操作和处理。整体来看，通过TBM掘进工作的实施，可以将密集带施工操作进行完整性优化。

2.3 围岩支护

在TBM往前推进操作过程中，当围岩出露护盾时，应开展及时有效的支护操作。首先，在具体初喷混凝土操作过程中，每掘进1个立拱间距段之后，对于出露护盾围岩及时进行人工喷混凝土封闭操作，在降低围岩掉块同时，还要为立拱作业人员安全提供充分保障。其次，在钢拱架架设操作过程中，工作人员可以采用I16工字钢进行，并对全环钢拱架进行设计，此时拱架之间的间距大约为90 cm，在局部破碎段之中可以对拱架进行加密操作，将具体间距保持在45 cm，在实际纵向连接钢筋应用上，主要应用的是Φ22螺纹钢，环向间距为1 m，确保纵向交错布置的全面实施。除此之外，在实际岩石开裂处应额外增加I12工字钢连接，维护拱架整体受力不受任何影响。再次，开展有效的网片铺设操作。该项操作主要集中在拱架背后，沿着上半圆岩面对Φ8钢筋网片进行铺设操作，整个网格规格要求为15 cm×15 cm，并在网片之间搭接1～2个网格。最后，施作锚杆。在实际锚杆制作上，可以应用Φ22螺纹钢进行，生产出“L”型的砂浆锚杆，在左右向交错锁定之后，开展定钢拱架锁定操作，将锚杆长度定格在3 m/根，环间距设置在1 m左右。

2.4 径向注浆加固围岩

为了避免深层围岩出现松动变形问题，从而对支护结构产生破坏，产生围岩二次坍塌，当具体TBM掘进支护工作结束之后，相关工作人员还可以根据具体TBM设备平台应用情况，实现对径向注浆加固操作。除此之外，在实际注浆孔操作过程中，可以应用风动凿岩机开展有效的钻孔操作，而且在注浆操作过程中，应该以Φ42小导管应用为主，让作业方式与常见钻爆隧道形式相符，将注浆压力集中在0.8～1.5 MPa。

3 结语

综上所述，从实际隧道TBM掘进操作过程中可以看出，对于节理密集带施工操作，敞开式TBM掘进操作能够展示出良好的掘进效果。相关工作人员可以在敞开式TBM刀盘前和上部围岩开展有效的聚氨酯化学浆液灌注操作，实现对地质条件的充分改善，进而将TBM保持在安全状态下，顺利通过软弱破碎围岩。