【摘要】：通過(guò)論述敞開(kāi)式TBM的施工特點(diǎn),結(jié)合敞開(kāi)式TBM在引漢濟(jì)渭工程秦嶺隧洞高磨蝕性硬巖地段施工的具體情況,詳細(xì)陳述敞開(kāi)式TBM在隧洞掘進(jìn)過(guò)程中遇到的典型問(wèn)題及現(xiàn)場(chǎng)采取的施工措施,對(duì)TBM在高磨蝕性硬巖地段掘進(jìn)中掘進(jìn)速度的影響因素和敞開(kāi)式TBM適應(yīng)能力進(jìn)行分析。結(jié)果表明,在高磨蝕性硬巖地段,TBM掘進(jìn)參數(shù)擬定宜采用高轉(zhuǎn)速、低貫入度、高推力、低扭矩的"兩高兩低"模式。研究成果為引漢濟(jì)渭工程秦嶺隧洞TBM施工段嶺南工程后續(xù)掘進(jìn)施工提供了掘進(jìn)施工依據(jù),且對(duì)實(shí)現(xiàn)TBM快速掘進(jìn)提出了具體建議。
【圖文】：

圍巖分類(lèi)提供了數(shù)值基礎(chǔ)，但對(duì)確切的掘進(jìn)參數(shù)未提出更進(jìn)一步的說(shuō)明。鑒于此，本文以引漢濟(jì)渭秦嶺隧洞TBM施工段嶺南工程為依托，對(duì)TBM在高磨蝕性硬巖地段掘進(jìn)中的參數(shù)進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，探尋合適的掘進(jìn)參數(shù)，以提高掘進(jìn)速度。引漢濟(jì)渭秦嶺隧洞TBM施工段嶺南工程是針對(duì)關(guān)中地區(qū)缺水問(wèn)題提出的省內(nèi)南水北調(diào)工程的骨干調(diào)水線(xiàn)路，工程位于陜西省寧陜縣四畝地鎮(zhèn)境內(nèi)，全長(zhǎng)18.275km，設(shè)計(jì)流量70m3/s，多年平均輸水量15.0億m3，隧洞平均坡降為1/2500，采用一臺(tái)羅賓斯公司提供的鐖8.02m全新敞開(kāi)式隧道掘進(jìn)機(jī)施工。圖1嶺南TBM施工段隧洞涌水量平面示意工程位于秦嶺嶺脊高中山區(qū)及嶺南中低山區(qū)，地形起伏。高程范圍1050～2420m，洞室最大埋深約2000m。工程范圍內(nèi)主要涉及地層為下元古界長(zhǎng)角壩巖群黑龍?zhí)稁r組石英巖、印支期花崗巖、華力西期閃長(zhǎng)巖以及斷層碎裂巖、糜棱巖。掘進(jìn)段穿越的石英巖、花崗巖及閃長(zhǎng)巖約占圍巖總量的75%以上，高強(qiáng)度巖石含量較高，屬于高磨蝕性硬巖地段，，對(duì)于TBM掘進(jìn)提出了更高的要求。1地質(zhì)適應(yīng)性分析1.1高石英含量硬巖掘進(jìn)引漢濟(jì)渭工程掘進(jìn)穿越巖石以石英巖(4%)、花崗巖(約占75%)和閃長(zhǎng)巖(20%)為主，石英含量高(石英巖最高達(dá)97%、花崗巖最高達(dá)30%、閃長(zhǎng)巖最高達(dá)18%)，巖石強(qiáng)度高(花崗巖最高達(dá)242MPa)，完整性好。在高硬度、完整性好的混合片麻巖地段巖體掘進(jìn)時(shí)，存在的主要難點(diǎn)是:掘進(jìn)推力大，貫入度小，刀具磨損及異常損壞嚴(yán)重，掘進(jìn)效率低下。若刀盤(pán)整體強(qiáng)度和剛度不能滿(mǎn)足要求，則容易出現(xiàn)刀盤(pán)面板開(kāi)裂，一旦刀盤(pán)開(kāi)裂，在洞內(nèi)進(jìn)行焊接修復(fù)，由于受條件和環(huán)境等限制，修復(fù)質(zhì)量將難以保證，勢(shì)必造成推力無(wú)法充分發(fā)揮，從而使掘進(jìn)效率大幅降低。因此，減少刀盤(pán)保養(yǎng)時(shí)間，降低換刀頻率，實(shí)現(xiàn)在高抗

.5%，巖爆防治將成施工組織常態(tài)，而敞開(kāi)式TBM從護(hù)盾至L2噴混凝土區(qū)域約50m段不具備在設(shè)備上安裝防護(hù)棚條件，因此在防治巖爆工作上出現(xiàn)一定程度的不適應(yīng)性。2設(shè)備適應(yīng)性分析引漢濟(jì)渭秦嶺隧洞工程施工所用敞開(kāi)式TBM(MB266－395)為美國(guó)ＲOBBINS設(shè)計(jì)制造，開(kāi)挖直徑為鐖8050mm/鐖8020mm(刀具磨損到極限)，分為主機(jī)、設(shè)備橋和后配套三大部分，主機(jī)系統(tǒng)主要由帶刀具的刀盤(pán)、刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)和推進(jìn)系統(tǒng)組成。根據(jù)巖性不同可選擇配置臨時(shí)支護(hù)設(shè)備如鋼架安裝器、錨桿鉆機(jī)、鋼筋網(wǎng)安裝機(jī)、超前機(jī)、噴混凝土機(jī)及注漿機(jī)，其主要結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2敞開(kāi)式掘進(jìn)機(jī)結(jié)構(gòu)自試掘進(jìn)伊始，受地質(zhì)情況影響，刀盤(pán)、推進(jìn)系統(tǒng)等設(shè)備問(wèn)題頻發(fā)，在現(xiàn)行地質(zhì)構(gòu)造基礎(chǔ)上，TBM表現(xiàn)出一定的不適應(yīng)性，主要有以下幾個(gè)方面。2.1TBM設(shè)備刀間距布置不合理本臺(tái)TBM設(shè)備配置刀具51把，面刀刀間距為82.3mm(見(jiàn)表1)。掘進(jìn)以來(lái)，掘進(jìn)速度1.2m/h，平均貫入度為4mm/r，破巖效率低下，多方人士認(rèn)為在本工程地質(zhì)條件下(240MPa)刀間距設(shè)置偏大，影響破巖效率，并會(huì)導(dǎo)致刀具消耗增大。2.2TBM推力問(wèn)題本臺(tái)TBM液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力為34.5MPa，推進(jìn)系統(tǒng)推力共21000kN，刀盤(pán)刀具設(shè)計(jì)參數(shù)刀盤(pán)承受壓力為31.18MPa，TBM掘進(jìn)過(guò)程中已趨于全負(fù)荷運(yùn)行，但TBM表現(xiàn)出整機(jī)破巖效率低下，整個(gè)推進(jìn)系統(tǒng)沒(méi)有富余量，表現(xiàn)推進(jìn)系統(tǒng)的局限性，不適應(yīng)該工表1MB266－395敞開(kāi)式TBM刀間距布置刀號(hào)#刀間距/mm角度/(°)刀號(hào)#刀間距/mm角度/(°)168.580.001382.570.002101.600.0014～4182.380.003101.600.004279.847.474101.600.004379.1816.755101.600.004474.3425.916101.600.004567.2134.357101.600.004657.5343.358101.600.004746.4151.20999.080.004835.1858.171095.920.004924.2363.911190
【作者單位】： 中鐵隧道股份有限公司;
【基金】：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFC0401806)
【分類(lèi)號(hào)】：TV554

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本文編號(hào)：2521477