區(qū)間隧道施工方法

隧道施工方法區(qū)間隧道施工方法1

幾種施工方法一新奧法二盾構(gòu)法三TBM四淺埋暗挖法幾種施工方法2區(qū)間隧道施工方法3新奧法新奧法4區(qū)間隧道施工方法5新奧法新奧法即新奧地利隧道施工方法的簡(jiǎn)稱(chēng)，原文是NewAustrianTunnellingMethod簡(jiǎn)稱(chēng)NATM，新奧法概念是奧地利學(xué)者拉布西維茲（L.V.RABCEWICZ）教授于50年代提出的，它是以隧道工程經(jīng)驗(yàn)和巖體力學(xué)的理論為基礎(chǔ)，將錨桿和噴射混凝土組合在一起，作為主要支護(hù)手段的一種施工方法。新奧法新奧法即新奧地利隧6原理：新奧法是應(yīng)用巖體力學(xué)理論，以維護(hù)和利用圍巖的自承能力為基點(diǎn)，采用錨桿和噴射混凝土為主要支護(hù)手段，及時(shí)的進(jìn)行支護(hù)，控制圍巖的變形和松弛，使圍巖成為支護(hù)體系的組成部分，并通過(guò)對(duì)圍巖和支護(hù)的量測(cè)、監(jiān)控來(lái)指導(dǎo)隧道施工和地下工程設(shè)計(jì)施工的方法和原則。原理：新奧法是應(yīng)用巖體力學(xué)理論，以維護(hù)和利用圍巖的自承能力為7區(qū)間隧道施工方法8新奧法隧道模型錨桿二次襯砌新奧法隧道模型錨桿二次襯砌9施工過(guò)程施工過(guò)程10基本原則少擾動(dòng)早噴錨勤測(cè)量緊封閉基本原則少擾動(dòng)早噴錨勤測(cè)量緊封閉11（1）充分保護(hù)圍巖，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。（2）充分發(fā)揮圍巖的自承能力。（3）盡快使支護(hù)結(jié)構(gòu)閉合。（4）加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工。（1）充分保護(hù)圍巖，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。12測(cè)量測(cè)量13區(qū)間隧道施工方法14斷面大小及位置臺(tái)階法環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心土法中洞法

交叉中隔壁法中隔壁法雙側(cè)壁導(dǎo)坑法斷面大小及位置臺(tái)階法15盾構(gòu)法盾構(gòu)法16區(qū)間隧道施工方法17盾構(gòu)機(jī)（軟土層掘進(jìn)機(jī)）于1847年發(fā)明，它是一種帶有護(hù)罩的專(zhuān)用設(shè)備。利用尾部已裝好的襯砌塊作為支點(diǎn)向前推進(jìn)，用刀盤(pán)切割土體，同時(shí)排土和拼裝后面的預(yù)制混凝土襯砌塊。盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的出碴方式有機(jī)械式和水力式，以水力式居多。水力盾構(gòu)在工作面處有一個(gè)注滿(mǎn)膨潤(rùn)土液的密封室。澎潤(rùn)土液既用于平衡土壓力和地下水壓力，又用作輸送排出土體的介質(zhì)。軟土層掘進(jìn)機(jī)盾構(gòu)機(jī)（軟土層掘進(jìn)機(jī)）于1847年發(fā)明，它是一種帶有護(hù)罩的專(zhuān)18原理盾構(gòu)法是暗挖法施工中的一種全機(jī)械化施工方法。它是將盾構(gòu)機(jī)械在地中推進(jìn)，通過(guò)盾構(gòu)外殼和管片支承四周?chē)鷰r防止發(fā)生往隧道內(nèi)的坍塌。同時(shí)在開(kāi)挖面前方用切削裝置進(jìn)行土體開(kāi)挖，通過(guò)出土機(jī)械運(yùn)出洞外，靠千斤頂在后部加壓頂進(jìn)，并拼裝預(yù)制混凝土管片，形成隧道結(jié)構(gòu)的一種機(jī)械化施工方法。原理盾構(gòu)法是暗挖法施工中的一種全機(jī)械化施工方法。它是將盾構(gòu)機(jī)19盾構(gòu)機(jī)既是一種施工機(jī)具，也是一種強(qiáng)有力的臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)。盾構(gòu)機(jī)外形上看是一個(gè)大的鋼管機(jī)，較隧道部分略大，它是設(shè)計(jì)用來(lái)抵擋外向水壓和地層壓力的。它包括三部分：前部的切口環(huán)、中部的支撐環(huán)以及后部的盾尾。大多數(shù)盾構(gòu)的形狀為圓形，也有橢圓形、半圓形、馬蹄形及箱形等其他形式。盾構(gòu)機(jī)既是一種施工機(jī)具，也是一種強(qiáng)有力的臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)。盾構(gòu)機(jī)20區(qū)間隧道施工方法21土壓平衡盾構(gòu)工作原理盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，其前端刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)掘削地層土體，切削下來(lái)的土體進(jìn)入土艙。當(dāng)土體充滿(mǎn)土艙時(shí)，其被動(dòng)土壓與掘削面上的土壓、水壓基本平衡，使得掘削面與盾構(gòu)面處于平衡狀態(tài)(即穩(wěn)定狀態(tài))。示意圖如圖所示。由圖可知，這類(lèi)盾構(gòu)靠螺旋輸送機(jī)將碴土(即掘削棄土)排送至土箱，運(yùn)至地表。由裝在螺旋輸送機(jī)排土口處的滑動(dòng)閘門(mén)或旋轉(zhuǎn)漏斗控制出土量，確保掘削面穩(wěn)定。土壓平衡盾構(gòu)工作原理盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，其前端刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)掘削地層土體，22區(qū)間隧道施工方法23土壓平衡盾構(gòu)機(jī)結(jié)構(gòu)圖土壓平衡盾構(gòu)機(jī)結(jié)構(gòu)圖24刀盤(pán)刀盤(pán)25區(qū)間隧道施工方法26盾尾盾尾27施工1.在盾構(gòu)法隧道的起始端和終結(jié)端各建一個(gè)豎井，城市地鐵一般利用車(chē)站的端頭作為始發(fā)或到達(dá)的豎井；2.盾構(gòu)在始發(fā)豎井內(nèi)安裝就位；3.依靠盾構(gòu)千斤頂推力（作用在豎井后壁或新拼裝好的襯砌上）將盾構(gòu)從始發(fā)工作井的墻壁開(kāi)孔處推出；4.盾構(gòu)在地層中沿著設(shè)計(jì)軸線(xiàn)推進(jìn)，在推進(jìn)的同時(shí)不斷出土（泥）和安裝襯砌管片；5.及時(shí)向襯砌背后的空隙注漿，防止地層移動(dòng)和固定襯砌環(huán)位置；6.盾構(gòu)進(jìn)入到達(dá)豎井并被拆除，如施工需要，也可穿越豎井再向前推進(jìn)。施工1.在盾構(gòu)法隧道的起始端和終結(jié)端各建一個(gè)豎井，城市地鐵一28工作示意圖工作示意圖29豎井施工豎井施工豎井施工豎井施工30盾構(gòu)機(jī)安裝盾構(gòu)機(jī)安裝31安裝就位安裝就位32區(qū)間隧道施工方法33推進(jìn)推進(jìn)34沙土搬運(yùn)和管片運(yùn)輸沙土搬運(yùn)和管片運(yùn)輸35沙土搬運(yùn)沙土搬運(yùn)36襯砌襯砌指的是為防止圍巖變形或坍塌，沿隧道洞身周邊用鋼筋混凝土等材料修建的永久性支護(hù)結(jié)構(gòu)。襯砌技術(shù)通常是應(yīng)用于隧道工程、水利渠道中。襯砌簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)就是內(nèi)襯，常見(jiàn)的就是用砌塊襯砌，可以是預(yù)應(yīng)力高壓灌漿素混凝土襯砌。襯砌襯砌指的是為防止圍巖變形或坍塌，沿隧道洞身周邊用鋼筋混凝37二次襯砌二次襯砌是隧道工程施工在初期支護(hù)內(nèi)側(cè)施作的模筑混凝土或鋼筋混凝土襯砌，與初期支護(hù)共同組成復(fù)合式襯砌。二次襯砌二次襯砌是隧道工程施工在初期支護(hù)內(nèi)側(cè)施作的模筑混凝土38模筑襯砌模筑襯砌指立拱架或模板后修筑的隧道襯砌。在全斷面開(kāi)挖隧道灌筑整體混凝土襯砌時(shí)，可實(shí)行綜合機(jī)械模筑襯砌模筑襯砌指立拱架或模板后修筑的隧道襯砌。在全斷面開(kāi)挖39預(yù)制裝配式襯砌預(yù)制裝配式襯砌是將若干在工廠(chǎng)或現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制的構(gòu)件運(yùn)入坑道內(nèi)，用機(jī)械拼裝而成，一經(jīng)裝配，即可承受?chē)鷰r壓力。⑴一經(jīng)裝配成環(huán)，不需養(yǎng)生時(shí)間，即可承受?chē)鷰r壓力；一經(jīng)裝配成環(huán)，不需養(yǎng)生時(shí)間，即可承受?chē)鷰r壓力；大量構(gòu)件可以在工廠(chǎng)成批生產(chǎn)，在洞內(nèi)進(jìn)行機(jī)械化拼裝，從而改善了勞動(dòng)條件，節(jié)省了勞動(dòng)力；拼裝時(shí)，不需要臨時(shí)支護(hù)如拱架、模板等，從而節(jié)省了大量的支撐材料及勞動(dòng)力；拼裝速度因采用了機(jī)械化而提高，縮短了工期，還可能降低造價(jià)。缺點(diǎn)，在坑道內(nèi)需要足夠的拼裝空間，制備構(gòu)件的尺寸要求有一定的精度，接縫多，防水較困難等，由于以上原因，在我國(guó)鐵路上未能推廣使用。預(yù)制裝配式襯砌預(yù)制裝配式襯砌是將若干在工廠(chǎng)或現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制的構(gòu)件運(yùn)40擠壓混凝土襯砌擠壓混凝土襯砌可以是素混凝土，也可以是鋼筋混凝土，但應(yīng)用的最多的是鋼纖維混凝土。擠壓混凝土的襯砌一次成型，內(nèi)表面光滑，襯砌背后無(wú)空隙，故無(wú)需注漿，且對(duì)控制地層移動(dòng)特別有效。但因擠壓混凝土襯砌需要較多的施工設(shè)備，其中包括混凝土成型用的框模，拼拆框模的系統(tǒng)，混凝土配制車(chē)、泵、閥、管等組成的混凝土配送系統(tǒng)。而且，混凝土制備、配送、鋼筋架立等工藝較為復(fù)雜，在滲漏性較大的土層中要達(dá)到要求尚有困難。故擠壓混凝土襯砌的應(yīng)用尚不廣泛。擠壓混凝土襯砌擠壓混凝土襯砌可以是素混凝土，也可以是鋼筋混凝41管片管片42管片運(yùn)輸管片運(yùn)輸43管片運(yùn)輸管片運(yùn)輸44管片運(yùn)輸管片運(yùn)輸45管片拼裝管片拼裝46管片拼裝管片拼裝47區(qū)間隧道施工方法48盾構(gòu)到達(dá)豎井盾構(gòu)到達(dá)豎井49

TBMTBM50區(qū)間隧道施工方法51區(qū)間隧道施工方法52

TBM發(fā)展歷史簡(jiǎn)介隧道掘進(jìn)機(jī)(TunnelBoringMachine)是一種用機(jī)械破碎巖石、出碴與支護(hù)實(shí)行連續(xù)作業(yè)的綜合設(shè)備，它是由盾構(gòu)技術(shù)發(fā)展而來(lái)的。1818年英國(guó)布魯諾(Brunel)受蛀蟲(chóng)鉆孔啟示，最早提出盾構(gòu)雛形與施工方法。1846年意大利人Maus發(fā)明隧道掘進(jìn)機(jī)(盾構(gòu))。1851年美國(guó)人查理士·威爾遜研制出TBM試用于花崗巖掘進(jìn)未獲成功。1881年波蒙特開(kāi)發(fā)出壓縮空氣式TBM，成功用于英吉利海峽隧道直徑2.1m的勘探導(dǎo)坑。美國(guó)羅賓斯(Robbins)公司1952年研制出第一臺(tái)軟巖TBM，1956年又成功研制中硬巖TBM。2024/4/253

TBM發(fā)展歷史簡(jiǎn)介隧道掘進(jìn)機(jī)(TunnelBoring532024/4/254

TBM法的概述與應(yīng)用

掘進(jìn)機(jī)（TunnelBoringMachine），簡(jiǎn)稱(chēng)TBM，是一種修建巖質(zhì)隧道的工廠(chǎng)化施工技術(shù)。在機(jī)械施工中很長(zhǎng)一段時(shí)期，把在土質(zhì)隧道中采用的機(jī)械稱(chēng)為盾構(gòu)，而把在巖質(zhì)隧道中施工的機(jī)械稱(chēng)為掘進(jìn)機(jī)，或巖石掘進(jìn)機(jī)。由于機(jī)械制造技術(shù)的快速發(fā)展，這種區(qū)分越來(lái)越不明顯，因此目前多把掘進(jìn)機(jī)和盾構(gòu)并稱(chēng)為盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)。2024/4/154TBM法的概述與應(yīng)用掘進(jìn)機(jī)（Tun542024/4/255TBM主要制造商美國(guó)羅賓斯德國(guó)海瑞克公司德國(guó)威爾特公司加拿大拉法特日本三菱公司Robbins2024/4/155TBM主要制造商美國(guó)羅賓斯Robbins552024/4/256TBM刀盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖2024/4/156TBM刀盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖56

TBM破巖方式主要有：擠壓式與切削式1. 擠壓式主要是通過(guò)水平推進(jìn)油缸使刀盤(pán)上的滾刀強(qiáng)行壓入巖體，并在刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)推進(jìn)過(guò)程中聯(lián)合擠壓與剪切作用破碎巖體。 滾刀類(lèi)型：圓盤(pán)型、楔齒形、球齒型2.切削式

主要利用巖石抗彎、抗剪強(qiáng)度低(僅為抗壓強(qiáng)度的5~10%)的特點(diǎn)靠銑削(即剪切)與彎斷破碎巖體。 在兩種破巖方式總的破巖體積中，大部分并不是由刀具直接切割下來(lái)的，而是由后進(jìn)刀具剪切破碎的，先形成破碎溝或切削槽是先決條件TBM破巖方式與原理 TBM破巖方式主要有：擠壓式與切削式TBM破巖方式與原理572024/4/258TBM的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：快速---約為鉆爆法的4~6倍；優(yōu)質(zhì)---洞壁光滑，超挖量少；高效---節(jié)約襯砌，節(jié)約人工勞動(dòng)；安全---安全性加大，作業(yè)環(huán)境安全；環(huán)保---非爆破開(kāi)挖，塵土、氣體、噪音

污染少，減少輔助洞室，減少地表破壞；自動(dòng)化、信息化程度高。2024/4/158TBM的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：快速---約為鉆爆法582024/4/259缺點(diǎn)：1、設(shè)備購(gòu)置及使用成本大；2、施工途中不能改變開(kāi)挖半徑；3、地質(zhì)適應(yīng)性較差;4、斷面適應(yīng)性較差;5、運(yùn)輸困難。2024/4/159缺點(diǎn)：59

TBM施工法始于二十世紀(jì)三十年代，限于機(jī)械技術(shù)水平，其應(yīng)用實(shí)例甚少。五六十年代隨著機(jī)械工業(yè)與掘進(jìn)機(jī)技術(shù)水平的不斷提高發(fā)展較快。迄今為止，世界上采用TBM施工的隧道超過(guò)1000座，總長(zhǎng)度超過(guò)4000km，以逐步成為長(zhǎng)大隧道修建的主要施工方法之一。國(guó)外典型應(yīng)用——英吉利海峽隧道 由2條外徑8.6m單線(xiàn)鐵路隧道與1條外徑5.6m輔助隧道組成。全長(zhǎng)48.5km，海底段長(zhǎng)37.5km，隧道最深處在海平面下100m，全部采用TBM施工。英國(guó)側(cè)6臺(tái)，岸邊段3臺(tái)海底段3臺(tái)(單向推進(jìn)21.2km)。法國(guó)側(cè)5臺(tái)，岸邊段2臺(tái)海底段3臺(tái)。最深處需承受10atm水壓力，平均月進(jìn)尺1000m/月。 隧道建成標(biāo)志著TBM施工技術(shù)的最高水平，也是融合英、美、法、德等國(guó)TBM施工技術(shù)于一體的最高成就。國(guó)內(nèi)外應(yīng)用概況 TBM施工法始于二十世紀(jì)三十年代，限于機(jī)械技術(shù)水平，其應(yīng)用60國(guó)內(nèi)應(yīng)用 國(guó)內(nèi)TBM研發(fā)制造始于二十世紀(jì)六十年代中期，共生產(chǎn)10余臺(tái)直徑2.5~5.8m的TBM，先后用于下列水電與煤礦井巷工程。國(guó)產(chǎn)機(jī)型月均進(jìn)尺20~300m，累計(jì)總掘進(jìn)長(zhǎng)度12km。云南西洱河水電站引水隧道引灤入津新王莊隧道陡河電站的引水隧道引大入秦總干渠38號(hào)隧道北京落坡嶺水電工程貴州貓?zhí)铀娬疽淼栏＝堥T(mén)灘引水隧道江西萍鄉(xiāng)、山西懷仁、山西古交、云南羊場(chǎng)煤礦

國(guó)內(nèi)應(yīng)用61楔齒型與球齒型滾刀破巖原理

最初由楔齒尖端在滾刀轉(zhuǎn)動(dòng)情況下產(chǎn)生切向張力破壞巖石的表面，切人深度為λ。然后由齒尖的楔入力繼續(xù)引起剪切破壞，楔入深度為h。由于各齒環(huán)的齒節(jié)是不同的，因此加大了楔齒的破巖效果。球齒型滾刀的破巖原理與楔齒型滾刀相同，適用于硬巖掘進(jìn)。楔齒型與球齒型滾刀破巖原理622024/4/263

TBM的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，構(gòu)造和工作原理一、全斷面TBM2024/4/163TBM的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，構(gòu)造和工作原理一、63

TBM基本構(gòu)造

TBM由破巖機(jī)構(gòu)、推進(jìn)機(jī)構(gòu)、巖碴裝運(yùn)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向調(diào)向機(jī)構(gòu)及吸塵、通風(fēng)裝置等幾部分組成。破巖機(jī)構(gòu) 滾刀或削刀在強(qiáng)大軸推力的作用下旋轉(zhuǎn)，切削與剪切破碎巖石。推進(jìn)機(jī)構(gòu)

主支撐鞋頂撐洞壁以支承和推進(jìn)機(jī)身。副支撐鞋控制振動(dòng)與方向。TBM基本構(gòu)造64出碴機(jī)構(gòu) 破巖形成的片狀石碴，由安裝在刀盤(pán)上的鏟碴斗鏟起，鏟斗旋轉(zhuǎn)到頂部卸入集料斗，經(jīng)皮帶機(jī)裝車(chē)運(yùn)出洞外。導(dǎo)向及調(diào)向機(jī)構(gòu) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是用來(lái)指示和校核掘進(jìn)機(jī)推進(jìn)的方向，使其保證符合設(shè)計(jì)的軸線(xiàn)和坡度的要求。通風(fēng)及吸塵裝置

掘進(jìn)機(jī)工作時(shí)將產(chǎn)生大量的熱量與粉塵。故對(duì)通風(fēng)、降塵要求較高。一般在刀盤(pán)頭部安裝有吸塵設(shè)備和噴水裝置，掘進(jìn)時(shí)連續(xù)噴水降塵。機(jī)房?jī)?nèi)專(zhuān)設(shè)通風(fēng)降溫設(shè)備。出碴機(jī)構(gòu)65全斷面TBM分類(lèi)開(kāi)敞式TBM：配置鋼拱架安裝器與噴錨等輔助設(shè)備。常用于硬巖，采取有效支護(hù)手段后也可應(yīng)用于軟巖隧道。

雙護(hù)盾TBM：適用于各種地質(zhì)，既能適應(yīng)軟巖，也能適應(yīng)硬巖或軟硬巖交互地層。單護(hù)盾TBM：常用于劣質(zhì)地層。單護(hù)盾TBM推進(jìn)時(shí)利用管片作支撐，其原理類(lèi)似于盾構(gòu)。與雙護(hù)盾TBM相比，掘進(jìn)與安裝管片不能同時(shí)進(jìn)行。微型TBM：Φ0.25~3.00m中型TBM：Φ3.0~8.0m巨型TBM：大于Φ8.0m全斷面TBM分類(lèi)66SingleShieldTBM

①護(hù)盾；②液壓推進(jìn)油缸；③管片；④刀盤(pán)；⑤裝渣斗；⑥皮帶輸送機(jī)SingleShieldTBM67DoubleShieldTBM

①可伸縮護(hù)盾；②刀盤(pán)；③活動(dòng)支撐鞋；④輔助推進(jìn)油缸；⑤管片DoubleShieldTBM68GripperTBM①支撐鞋；②鋼支架舉升器；③錨桿安裝機(jī)構(gòu)；④鋼筋網(wǎng)舉升器GripperTBM692024/4/270自由斷面TBM2024/4/170自由斷面TBM702024/4/271自由斷面TBM的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：①開(kāi)挖斷面形狀自由；②易于適應(yīng)地質(zhì)條件的變化；③開(kāi)挖速度快；④?chē)鷰r松弛少；⑤噪聲、振動(dòng)少；⑥輕量、小型、機(jī)動(dòng)性好；⑦人員少，安全性高；⑧機(jī)械購(gòu)置費(fèi)用低。2024/4/171自由斷面TBM的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：①開(kāi)挖斷面形712024/4/272缺點(diǎn)：①地質(zhì)條件的適用范圍??；②發(fā)生粉塵；③有涌水時(shí)易于泥化；2024/4/172缺點(diǎn)：①地質(zhì)條件的適用范圍??；72

TBM法隧道的施工流程、技術(shù)要點(diǎn)和輔助工法TBM施工主要流程

施工準(zhǔn)備→全斷面開(kāi)挖與出渣→外層管片式襯砌或初期支護(hù)→TBM前推→管片外灌漿或二次襯砌Robbins開(kāi)敞式TBM循環(huán)作業(yè)流程STEP1:作業(yè)開(kāi)始。主支撐前位撐緊洞壁，后支撐腿提起。刀盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，推進(jìn)油缸伸出，TBM前部前移一個(gè)作業(yè)行程STEP2:準(zhǔn)備換步。刀盤(pán)停轉(zhuǎn)，后支撐腿抵住仰拱承重STEP3:主支撐回縮。推進(jìn)油缸回縮將自由態(tài)主支撐前拉回位STEP4:主支撐回位后伸出支撐鞋抵緊巖壁，后支撐提起，TBM定位找正，坡道上必要時(shí)先定坡度。STEP5:返回第一步，TBM準(zhǔn)備下一循環(huán)掘進(jìn)。TBM法隧道的施工流程、技術(shù)要點(diǎn)和輔助工法TBM施工主要73掘進(jìn)機(jī)法施工技術(shù)要求基本原則

TBM掘進(jìn)斷面大可達(dá)10m以上，小僅為1.8m。由于TBM與輔助施工技術(shù)日臻完善以及現(xiàn)代高科技成果(液壓新技術(shù)、電子技術(shù)與材料科學(xué)技術(shù)等)的應(yīng)用大大提高了TBM對(duì)各種困難條件的適應(yīng)性，因此簡(jiǎn)單從開(kāi)挖可能性來(lái)考慮TBM的適用范圍是不全面的。 判定依據(jù)隧道圍巖的抗壓強(qiáng)度、裂縫狀態(tài)、涌水狀態(tài)等巖性條件機(jī)械構(gòu)造、TBM直徑等機(jī)械條件；隧道斷面、長(zhǎng)度、位置狀況、地址條件等。TBM工法選用流程

(參見(jiàn)下頁(yè)流程圖)掘進(jìn)機(jī)法施工技術(shù)要求基本原則74

初步調(diào)查地質(zhì)構(gòu)造分析地表調(diào)查彈性波速度阻抗試驗(yàn)鉆孔調(diào)查開(kāi)挖直徑刀具直徑與數(shù)量馬達(dá)刀具轉(zhuǎn)速后續(xù)設(shè)備等循環(huán)、支護(hù)輔助工法、臨時(shí)設(shè)計(jì)

與鉆爆法比較

線(xiàn)路決定

地質(zhì)調(diào)查

當(dāng)?shù)貤l件TBM規(guī)格決定施工計(jì)劃經(jīng)濟(jì)分析實(shí)施計(jì)劃變更線(xiàn)路其他方法NoYesTBM工法研究流程框圖初步調(diào)查地質(zhì)構(gòu)造分析開(kāi)挖直徑循環(huán)、75α＜2擠出性——膨脹性圍巖2＜α＜4輕微擠出性——地壓大的圍巖4＜α＜10地壓大——有地壓的圍巖α＞10幾乎無(wú)地壓的圍巖

二、工程地質(zhì)條件

主要調(diào)查影響TBM使用的地質(zhì)條件。影響TBM選用的地質(zhì)因素隧道地壓。是否存在塑性地壓？ 指標(biāo)：圍巖強(qiáng)度比(軟巖)；圍巖抗剪強(qiáng)度比(似砂土軟巖)

圍巖強(qiáng)度比斷層破碎帶、軟弱泥巖以及蛇紋巖等膨脹性巖層掘進(jìn)困難涌水狀態(tài)。涌水范圍、大小與壓力會(huì)造成工作面崩塌與承載力低下，應(yīng)慎用。α＜2擠出性——膨脹性圍巖2＜α＜4輕微擠出性——地壓76機(jī)械條件TBM不僅受地質(zhì)條件約束，還受到開(kāi)挖直徑、開(kāi)挖機(jī)構(gòu)的約束。在硬巖中開(kāi)挖大直徑隧道很是困難。日本實(shí)例的最大直徑僅為5m左右。目前TBM多數(shù)是單軸回轉(zhuǎn)式。若開(kāi)挖直徑越大，刀頭內(nèi)周與外周的周差速越大，將對(duì)刀頭產(chǎn)生種種不良影響。隨著開(kāi)挖直徑的增大，需要增大推力，支撐靴也要增大，將導(dǎo)致運(yùn)輸困難與承載力問(wèn)題。機(jī)械條件77開(kāi)挖長(zhǎng)度TBM進(jìn)場(chǎng)需經(jīng)歷運(yùn)輸、組裝等過(guò)程。根據(jù)其直徑與型式、運(yùn)輸途徑、組裝基地狀況等不同，需準(zhǔn)備1~2個(gè)月。TBM后續(xù)設(shè)備長(zhǎng)100~200m，為正規(guī)地進(jìn)行掘進(jìn)也需先筑一段長(zhǎng)200m左右的隧道。隧道長(zhǎng)度小于1000m時(shí)，其運(yùn)行成本急劇增大。達(dá)3000m左右時(shí)的成本大致是一定的。國(guó)外在斷面10~30m2、長(zhǎng)1000km以上的隧道開(kāi)挖，優(yōu)先考慮采用TBM施工。最佳開(kāi)挖長(zhǎng)度為3000km以上，短隧道慎用。開(kāi)挖長(zhǎng)度78五.工程所在地的道路設(shè)施TBM的運(yùn)輸與組裝要求注意工程所在地的基礎(chǔ)設(shè)施條件。搬運(yùn)計(jì)劃應(yīng)考慮道路寬度、高度與重量等限制，根據(jù)組裝條件充分調(diào)查運(yùn)輸時(shí)的分割方法(即最小分割尺寸與重量)。TBM一般在工廠(chǎng)試組裝、試運(yùn)輸后分割。分割重量約為35t，斷面3.5×3.5m左右。TBM施工電耗較高，約為同規(guī)模其他工法施工的雙車(chē)道隧道的1.5倍，規(guī)劃時(shí)應(yīng)充分考慮。TBM選用應(yīng)考慮的條件工程規(guī)模：隧道形狀、長(zhǎng)度、直徑、埋深、走向；地質(zhì)情況：巖石類(lèi)型與強(qiáng)度、節(jié)理分布與發(fā)育程度、斷層、暗河、溶洞、地下水分布、已有地表建筑、河流等基礎(chǔ)設(shè)施：交通運(yùn)輸能力、水電來(lái)源、進(jìn)出洞口場(chǎng)地施工進(jìn)度與企業(yè)能力(制造維修、經(jīng)濟(jì)、施工管理與習(xí)慣)五.工程所在地的道路設(shè)施79

掘進(jìn)機(jī)法施工要點(diǎn)TBM施工管理措施

TBM工廠(chǎng)化施工是一項(xiàng)管理系統(tǒng)工程。施工與設(shè)備管理水平的提高是其高效率與高效益的保證。在一般地質(zhì)條件下，國(guó)外掘進(jìn)機(jī)凈掘進(jìn)時(shí)間在40～50％左右。提高設(shè)備完好率，強(qiáng)調(diào)預(yù)防性維修。選擇合理掘進(jìn)系數(shù)，定時(shí)檢查、更換與調(diào)換刀具配件儲(chǔ)備與供應(yīng)定崗定責(zé)，標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)地質(zhì)超前預(yù)報(bào)控制測(cè)量與施工測(cè)量精度電力專(zhuān)供洞口平縱面條件、作業(yè)場(chǎng)地、大型臨時(shí)工程等施工準(zhǔn)備掘進(jìn)機(jī)法施工要點(diǎn)TBM施工管理措施80襯砌施工技術(shù)要點(diǎn) 襯砌結(jié)構(gòu)一般是由臨時(shí)或初期支護(hù)以及二次襯砌組成。在隧道設(shè)計(jì)時(shí)，就應(yīng)確定基本支護(hù)形式。引水隧道大都采用護(hù)盾式TBM進(jìn)行管片襯砌的結(jié)構(gòu)形式；公、鐵隧道除進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)外，一般視地質(zhì)情況采用二次噴射混凝土或二次模注混凝土作為永久襯砌。管片式襯砌 護(hù)盾式TBM一般采用圓形全周管片式襯砌。該類(lèi)襯砌適合于軟弱圍巖。管片間應(yīng)安裝止水條，并在管片外圓與洞壁間隙間壓入豆石與注漿。二次模筑混凝土襯砌

開(kāi)敞式掘進(jìn)機(jī)一般隨開(kāi)挖先施作臨時(shí)支護(hù)，再進(jìn)行二次模注混凝土襯砌。亦可采用二次噴射混凝土作為永久襯砌，加鋼筋網(wǎng)或鋼纖維。襯砌施工技術(shù)要點(diǎn)81國(guó)產(chǎn)首臺(tái)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)敞開(kāi)式TBM長(zhǎng)沙下線(xiàn)直徑8米達(dá)到世界先進(jìn)水平一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，其核心技術(shù)長(zhǎng)期被國(guó)外壟斷，甚至直到今年10月前，國(guó)內(nèi)的TBM還全部依賴(lài)進(jìn)口。國(guó)產(chǎn)首臺(tái)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)敞開(kāi)式TBM長(zhǎng)沙下線(xiàn)直徑8米達(dá)到世界先82國(guó)產(chǎn)首臺(tái)敞開(kāi)式TBM下線(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)國(guó)產(chǎn)首臺(tái)敞開(kāi)式TBM下線(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)83國(guó)產(chǎn)首臺(tái)敞開(kāi)式TBM下線(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)國(guó)產(chǎn)首臺(tái)敞開(kāi)式TBM下線(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)84淺埋暗挖法淺埋暗挖法85定義淺埋暗挖法是在距離地表較近的地下進(jìn)行各種類(lèi)型地下洞室暗挖施工的一種方法。在城鎮(zhèn)軟弱圍巖地層中，在淺埋條件下修建地下工程，以改造地質(zhì)條件為前提，以控制地表沉降為重點(diǎn)，以格柵（或其他鋼結(jié)構(gòu)）和噴錨作為初期支護(hù)手段，按照十八字原則進(jìn)行施工，稱(chēng)之為淺埋暗挖法。定義淺埋暗挖法是在距離地表較近的地下進(jìn)行各種類(lèi)型地下洞室暗挖86淺埋暗挖法是在距離地表較近的地下進(jìn)行各種類(lèi)型地下洞室暗挖施工的一種方法。繼1984年王夢(mèng)恕院士在軍都山隧道黃土段試驗(yàn)成功的基礎(chǔ)上，又于1986年在具有開(kāi)拓性、風(fēng)險(xiǎn)性、復(fù)雜性的北京復(fù)興門(mén)地鐵折返線(xiàn)工程中應(yīng)用，在拆遷少、不擾民、不破壞環(huán)境下獲得成功。同時(shí)，結(jié)合中國(guó)特點(diǎn)及水文地質(zhì)系統(tǒng)，創(chuàng)造了小導(dǎo)管超前支護(hù)技術(shù)、8字型網(wǎng)構(gòu)鋼拱架設(shè)計(jì)、制造技術(shù)、正臺(tái)階環(huán)形開(kāi)挖留核心土施工技術(shù)和變位進(jìn)行反分析計(jì)算的方法，提出了“管超前、嚴(yán)注漿、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”18字方針，突出時(shí)空效應(yīng)對(duì)防塌的重要作用，提出在軟弱地層快速施工的理念。由此形成了淺埋暗挖法，創(chuàng)立了適用于軟弱地層的地下工程設(shè)計(jì)、施工方法。淺埋暗挖法是在距離地表較近的地下進(jìn)行各種類(lèi)型地下洞室暗挖施工87區(qū)間隧道施工方法88基本原理淺埋暗挖法沿用新奧法(NewAustrianTunnelingMethod)基本原理，初次支護(hù)按承擔(dān)全部基本荷載設(shè)計(jì)，二次模筑襯砌作為安全儲(chǔ)備；初次支護(hù)和二次襯砌共同承擔(dān)特殊荷載。應(yīng)用淺埋暗挖法設(shè)計(jì)、施工時(shí)，同時(shí)采用多種輔助工法，超前支護(hù)，改善加固圍巖，調(diào)動(dòng)部分圍巖的自承能力；并采用不同的開(kāi)挖方法及時(shí)支護(hù)、封閉成環(huán)，使其與圍巖共同作用形成聯(lián)合支護(hù)體系；在施工過(guò)程中應(yīng)用監(jiān)控量測(cè)、信息反饋和優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)不塌方、少沉降、安全施工等，并形成多種綜合配套技術(shù)基本原理淺埋暗挖法沿用新奧法(NewAustrianT89優(yōu)點(diǎn)由于造價(jià)低、拆遷少、靈活多變、無(wú)須太多專(zhuān)用設(shè)備及不干擾地面交通和周?chē)h(huán)境等特點(diǎn)，淺埋暗挖法在全國(guó)類(lèi)似地層和各種地下工程中得到廣泛應(yīng)用。優(yōu)點(diǎn)由于造價(jià)低、拆遷少、靈活多變、無(wú)須太多專(zhuān)用設(shè)備及不干擾地90施工原則管超前、嚴(yán)注漿、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)施工原則管超前、嚴(yán)注漿、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)91管超前管超前92嚴(yán)注漿嚴(yán)注漿93短開(kāi)挖短開(kāi)挖94強(qiáng)支護(hù)強(qiáng)支護(hù)95快封閉快封閉96勤測(cè)量勤測(cè)量97施工步驟施工步驟98施工方法施工方法99全斷面全斷面開(kāi)挖法施工操作比較簡(jiǎn)單，全斷面一次鉆孔，并進(jìn)行裝藥連線(xiàn)，再起一次爆破成型，同時(shí)施作初期支護(hù)，鋪設(shè)防水隔離層，進(jìn)行二次筑模襯砌。這種開(kāi)挖的優(yōu)點(diǎn)是全斷面開(kāi)挖法有較大的作業(yè)空間，有利于采用大型配套機(jī)械化作業(yè)，提高施工速度，且工序少，便于施工組織的管理。缺點(diǎn)是由于開(kāi)挖面較大，圍巖穩(wěn)定性降低，且每個(gè)循環(huán)工作量較大;另外深孔爆破引起的震動(dòng)較大，因此要求進(jìn)行精心的鉆爆設(shè)計(jì)，并嚴(yán)格控制爆破作業(yè)。全斷面全斷面開(kāi)挖法施工操作比較簡(jiǎn)單，全斷面一次鉆孔，并進(jìn)行100區(qū)間隧道施工方法101臺(tái)階法臺(tái)階法施工就是將結(jié)構(gòu)斷面分成兩個(gè)或幾個(gè)部分，分步開(kāi)挖。根據(jù)地層條件和機(jī)械配套情況，臺(tái)階法又可分為正臺(tái)階法、多臺(tái)階法等。臺(tái)階法開(kāi)挖優(yōu)點(diǎn)很多，能較早地使支護(hù)閉合，有利于控制其結(jié)構(gòu)變形及由此引起的地面沉降。臺(tái)階法開(kāi)挖的優(yōu)點(diǎn)是靈活多變，適用性強(qiáng)，具有足夠的作業(yè)空間和較快的施工速度。缺點(diǎn)是上下部作業(yè)互相干擾，應(yīng)注意下部作業(yè)時(shí)對(duì)上部穩(wěn)定性的影響，還應(yīng)注意臺(tái)階開(kāi)挖會(huì)增加圍巖擾動(dòng)的次數(shù)等。臺(tái)階法臺(tái)階法施工就是將結(jié)構(gòu)斷面分成兩個(gè)或幾個(gè)部分