双护盾全断面掘进机(TBM) 遇软岩洞段的解困方案.docVIP

双护盾全断面掘进机（TBM） 遇软岩洞段的解困方案 田永明 （山西省水利建筑工程局 太原 030006） [摘 要]：主要介绍双护盾全断面硬岩掘进机（TBM）在施工中遇到软岩洞段出现卡机时，进行解困的施工方案。 [关键词]：卡机； 围岩加固； 岩石的开挖 中图分类号：TV543 文献标识码：B 1 概述 　　双护盾全断面硬岩掘进机（TBM）主要是用作硬岩地质洞段的施工，但在施工时不免出现或必须需通过部分软岩，如泥岩、粉砂质泥岩、砂岩地质等。这些软岩强度在4.8MPa~ 9.5MPa之间，抗风化能力弱，层间出现错动现象，有些泥质岩劈理结构面发育，具弱~中等膨胀性，局部还会出现强膨胀性，甚至具有遇水膨胀、失水干缩的特点，若洞段有外水影响，围岩稳定性就会明显降低。TBM遇到这样的地质条件后，由于塌方严重，刀盘卡死，无法掘进，加上泥岩收敛变形及膨胀，导致围岩将护盾“抱死”，造成卡机。 　　在TBM出现卡机后，如塌方量小，岩石“抱死”护盾的情况不严重，只进行化学灌浆加固（刀盘、前护盾上部）围岩，刀盘正面围岩的开挖；假如塌方量大、岩石收敛变形及膨胀“抱死”护盾的情况严重，除进行化学、水泥灌浆加固围岩、刀盘正面、顶部围岩开挖外，对前后护盾侧、顶拱的围岩进行开挖。 2 围岩加固 2.1 化学灌浆加固（刀盘、前护盾上部）围岩 　　因刀盘、前护盾附近围岩经扰动变得破碎，为了施工人员安全的进入刀盘前工作面，为防止对塌方松散体水泥灌浆中的漏浆固结刀盘、前护盾，以及在短时间内对TBM刀盘、前护盾位置岩石的开挖，所以进行化学灌浆。通过化学灌浆在刀盘、前护盾上形成一个稳定的保护层。 　　2.1.1 化学灌浆的布孔 　　在刀盘内利用铲斗及刀窗布置化灌孔，孔深为2.5 m，与洞轴线的夹角控制在40°~60°。 　　在伸缩盾靠近前盾的预留孔内布置化灌孔，孔深6 m，与洞轴线水平夹角为20°～30°以及在伸缩盾左右侧两个（300mm×260mm）预留孔内，各布置两个不同角度的孔，孔深为5m，与洞轴线的夹角控制在30°~42°。 　　2.1.2 钻孔 　　钻孔采用TBM后配套电动空压机带YT28气腿式手风钻造孔，钻头选用Φ50mm硬质合金钻头，钻杆选用Φ32mm的中空钻杆（钻杆前端3.0m为花管）。 　　2.1.3 洗孔 　　在完成造孔后，用高压风（压力可控制在0.8MPa~1.2MPa范围内）将孔内的杂物吹干净。 　　2.1.4 化学灌浆材料 　　材料选用马丽散-N，它是由法国伟博公司生产的一种高科技产品，是两种成分合成的高分子聚压胶脂产品。它具有极好的粘合力，能与地层产生高度粘合，有良好的柔韧性，能承受随后的地质运动，可保持与地层同样的寿命。注射进入碎石松散体后，低粘度混合物液体状态保持几十秒钟或几分钟，渗透细小的缝隙并膨胀胶结，从而有效的加固处理区域。还可以加入一定量的催化剂后，可提高或降低反应速度。完全发泡后强度为1.5MPa，无毒，不易燃。两种成分的高分子聚压胶脂产品，体积比为1:1。 　　灌浆泵，采用专用的气动灌浆泵；灌浆泵压力控制在5MPa~10MPa；一旦开灌后，应连续灌注，不允许中断。灌浆采用限量灌浆，每孔灌浆量控制在0.40t范围内。 　　2.1.5 注意事项 　　①灌浆时派专门的人员观察刀盘内的实际情况，有漏浆时将灌浆速度减缓。 ②操作人员必须穿工作服，戴乳胶手套、防护眼镜等。 ③每次灌浆结束后，必须及时清理所有设备、管路等。 2.1.6 特殊情况的处理 灌浆工作必须连续进行，若因故中断，应及早恢复灌浆。如中断时间大于3min时，则应重新就近钻孔进行灌浆。 2.1.7 孔位转移 在灌浆孔达到设定的灌浆量后，停止注浆，将混合器安装到下一孔位，进行灌浆。 2.2 水泥灌浆加固围岩 假如塌方量大、岩石“抱死”护盾的情况严重时，尚需进行水泥灌浆加固围岩。 在TBM尾盾顶部开一个500mm×500mm的孔，在此孔内布置三个不同方向的灌浆孔，孔深17m，与洞轴线的夹角为20°~22°。 在施工前根据卡机时的出渣情况及钻孔的情况，尽量找到塌空区及松散区再进行水泥灌浆。 2.2.1 钻孔 钻孔采用TBM后配套电动空压机带TMY4A潜孔钻造孔，冲击器选用Ф90mm，钻杆选用Ф50mm的钻杆。 2.2.2 安装灌浆护壁管 因围岩破碎，为保证在预定位置内的灌浆质量。在完成造孔后，将Ф50mm的钢花管安装至孔内（花管长度约占总长的1/3）。孔口用锚固剂封堵。 2.2.3 洗孔 在完成造孔后，需用高压风（压力可控制在 0.8MPa~1.2MPa范围内）将孔内的杂物吹干净，以确保灌浆质量。 2.2.4 水泥灌浆材料 水泥为P.O52.5；灌浆用水应符合JGJ63～89的有关规定，拌浆水的温度控制在5℃~40℃之间。 2.2.5浆液搅拌 （