tbm法隧道刀盘前大坍塌处理方案.doc

一、编制目的 某隧道TBM掘进至里程DyK148+192，刀盘前方出现大面积坍塌，在坍腔处理完毕，稳定了坍腔后，工区面临如何安全、快速有效的通过此坍腔段。工区根据现场情况及TBM设备性能及情况，特编制此方案，以保证TBM能顺利通过此坍腔段。 二、编制依据 1、2009年8月16日建指、设计院、监理与施工单位4方现场会议。 2、我单位类似问题相关施工经验。 3、现场坍腔情况、地质情况。 4、TBM设备性能及情况。 三、工程概况 1、地质情况： 经现场勘测判断：TBM掌子面前方坍腔段围岩为华力西期花岗岩，呈灰白色、肉红色、灰绿色。受构造影响强烈，节理裂隙很发育，节理面多分布有擦痕，为节理密集带。节理裂隙多为宽张及微张。节理面呈灰白色及灰绿色，有高岭土、绿泥石充填物。岩体破碎，呈碎石、块石状结构。在拱部裂隙水呈线状滴落。该段在掘进时由于围岩自稳性较差，受掘进扰动引起局部失稳，开始坍塌，形成坍腔。 2、施工情况： 某隧道TBM掘进至里程DyK148+192时，刀盘前方出现大面积的坍塌，形成了一个纵向长度约10m，宽约6m，最大高度约8m，与线路约成30°夹角的坍腔，其平面及线路纵向剖面示意图见图2、图3。工区按照2009年8月9日四方变更会议纪要中的坍腔处理技术措施（方案示意图见图4），在进行了为其10天坍腔的处理后，稳固了坍腔。但坍腔内坍落的碴体在刀盘前方形成一个坡度大致为1：1的坍塌体，仍将刀盘卡住，此见现场照片（图5）。 图2：坍腔平面示意图 图3：坍腔纵向剖面图 图4：坍腔处理方案示意图 图5：刀盘与碴体 四、TBM过坍腔段施工方案 目前刀盘前方坍腔段长度约为10m，里程DyK148+193～+203。根据坍体样式以及刀盘被卡停机时通过刀盘内的刀孔查看前方围岩的情况，可初步判定在隧道掘进断面内，其上部是坍碴体，下部仍为基岩，其示意如下图6。 图6：坍腔段横断面示意图 图7：坍腔段TBM步进断面图 根据TBM机械特性，此半断面虚碴、半断面基岩，不宜采用TBM掘进，且震动与推力影响范围大，此对刀盘刀具损害严重，且可能引起再次坍塌，坍碴体很容易再次卡死刀盘。为此，此坍腔段决定采用人工处理，开挖出大于刀盘断面的圆形断面，然后TBM步进通过，方案示意图见图7。具体施工工艺见图8。 图8：坍腔段施工工艺图 1、坍碴加固处理 因随部分坍碴体的清除，新裸露出来的基岩面，进行喷砼封闭，厚度5cm。位于开挖断面外侧的岩面，加设锚杆、网片（布设参数与坍腔处理方案一样），喷砼厚度20cm。 在坍腔内增加横撑，防止坍腔两壁出现较大收敛变形，导致再次出现坍塌。横撑选用Φ150钢管，布设位置其高度大于开挖断面以上1m，间距1榀/1m。 2、坍碴加固 因洞内坍碴量大，且部分坍碴位于开挖断面外侧，无需进行全部清除。但为保证现场作业人员的安全，在进行坍腔内开挖作业之前，应对坍碴进行注浆固结，防止在开挖作业时坍碴滑落伤人。坍碴固结施工工艺为：清理平台→表面喷砼→司钻注浆管→注浆固结；施工方法示意图见图9。 图9：坍碴固结施工方法示意图 1）、清理平台 由人工从上之下，每间隔1.5m高度，沿坍碴体面清理出1个不小于1m宽度的平台。 2）、表面喷浆 对坍体表面进行喷砼封闭，厚度5cm。其作用一是：防止表面石块掉落；二是：保证坍碴体注浆浆液不外渗。 3）、司钻注浆管 在坍碴体上司钻，埋入Φ42注浆小导管，导管长5m，导管间按1m间距布设。 4）、注浆固结 注水泥单液浆固结，水灰比1：1，注浆压力1～1.5MPa。 3、行人通道扩挖 对左护盾侧坍腔进行扩挖，以满足人员及材料能顺利通过此通道，通道净空宽度大于60cm。 根据现场护盾侧坍腔情况，由上往下分两期进行行人通道的扩挖。第一期：将行人通道底部扩挖至开挖断面大跨位置，出护盾后，通过搭建木板平台，延伸至设备桥上。此行人通道使用时间至开始进行下台阶施工前。第二期：将行人通道底部扩挖至开挖断面内仰拱块铺设面，出护盾后，通过搭建木板平台，延伸至隧道底部。其示意图见下图10： 图10：行人通道扩挖示意图 图11：三台阶开挖示意图 4、坍腔段开挖 依照TBM步进断面开挖断面样式（图7），在坍腔段对不完整的基岩断面进行开挖作业，直至整个开挖断面为完整的基岩面。 首先可利用刀盘前方已清出的上半圆宽度，在刀盘前0.5m及1m距离架设2榀TBM步进断面尺寸的钢拱架。其除作为坍腔段围岩结构支撑作用外，还可作为前方开挖的导向拱架。沿拱架延伸方向进行围岩开挖。 开挖方法：采用上、中、下三台阶法进行开挖，中、下台阶分界线为上下半圆分断面处。首先完成上台阶开挖支护，拱架背后铺设钢板，然后在拱顶回填注浆，厚度50