1 TBM导洞扩挖方法优点
根据对其外国在扩挖导洞中利用TBM的过程分析, 可以发现此法具有以下优势:
1.1 有利于进行地质超前预报, 便于动态设计
扩挖方法中最为突出的特点就是超前预报。因为在扩挖的过程中, 一般在利用此法之前都会调查周围的地层地质, 就可以实现在使用的过程中, 对于基本的地质力学特征进行把握, 这样就可以进行动态的设计, 对于后续的支护课题进行及时地改进, 实现前方围岩的改良。
1.2 有利于后续爆破扩挖
使用钻爆的方式, 不仅在扰动地层上进行降低, 而且在成本上也实现了35%的的降低费用使用。
1.3 可以避免大直径全断面隧道掘进机施工引起的较大超挖
将其全断面岩石掘进机应用在公路隧道马蹄形或城门洞形中, 就会造成空间上的浪费, 而且和钻爆法相比, 超挖率比较高, 但是应用TBM导洞扩挖方法, 降低了超挖率, 可以使其扩挖效率得到提升, 更为安全而且得到的施工质量也会受到更优良的效果。
1.4 有利于进行快速开挖, 可以有效降低建造成本
通过和钻爆法相比较, 可以发现中小型TBM在地层比较好的情况下进行使用, 都会实现使用优势。比如成本上得到降低, 而且速率得到提高。从成本上进行考虑, 中小型的TBM实现了占比6%~7%的隧道总费用的优势。
2 TBM直径及导洞位置的比选
2.1 TBM直径选择
在开挖的过程中, 因为环境不同就会造成难易程度不同, 一般会受到TBM直径大小的影响, 而且扩挖以及造价等与此有关。一般会选择直径比较小的TBM。因为直径的大小就会引起设计上的差异, 导致成本的不同, 而且成本会呈现几何倍数形式的增长。
通过研究我国的掘进机研制历程, 对其使用的相关设备进行分析, 研究了使用情况, 目前在掘进机的发展中, 使用的都是直径在305.5米类型的, 因为此技术比较完善而被因供应用。在开挖隧道导洞时常使用直径较小的。目前根据我国的实际情况, 一直加强研制直径越小的掘进机, 而实现不必要的浪费。
当如何选择小直径TBM时, 一般都要综合地进行考虑, 如对施工的性质、围岩加固以及力学上的稳定性等进行考虑, 基于考察地质进行了3.5m、4.5m以及5.5m的对此。
当地质是全地质型的, 通常广泛使用TBM, 而且对于直径比较大的, 因为在围岩中根据掘进的速度, 综合考虑所需的空间, 会应用在围岩条件较好的环境下, 应用直径为5m左右的TBM。
2.2 考虑施工组织的导洞位置选择
导洞扩挖施工中利用TBM, 施工组织以及使用的钻爆法也会受其位置的影响。第一, 当顶部有导洞, 可以利用此法进行提前对不良的地质进行加固, 而且对于后面进行的排烟以及通风都会有利, 但是因为会造成薄层岩体的产生就会导致钻孔更难;第二, 在顶部之下时, 施工的环境得到改善, 而且也是有利于排烟, 可以更好进行加固, 隧道外轮廓和导洞外轮廓若是相距50cm时, 利用钻爆法更为有利;第三, 中部时, 使其扩挖效率得到提高, 使用钻爆法更为有利, 但是导洞的底部弧形, 当运输时不利, 所以采用台阶法不合适;第四, 底部时, 将其水位进行降低, 施工的排水比较有利, 但是排烟系统效果不好, 而且超前预加固也会更难;第五, 边墙侧时, 无论是施工、排烟还是通风都比较不利。
3 考虑扩挖稳定性的导洞位置选择
对于后断面的塑性区来说, 当在顶部有导洞, 就会产生影响。因为塑性区在后断面拱顶以及掌子面的顶部出现, 这是非常不利的;但是当导洞出现在中部, 就会导致塑性区范围扩大, 而且开挖围岩都会产生屈服状态;在底部时和中部一样范围极大, 而且开挖轮廓有屈服区产生, 但是没有足够的厚度, 就会导致围岩几乎全部屈服, 而且当扩挖之前底部的围岩就会产生屈服, 所以通过分析而知, 为了实现更为围岩的稳定, 导洞在断面顶部更为有利。
张拉的塑性区一般都会在扩挖后断面以及掌子面断面的顶部形成, 但是在顶部比较不利, 通过分析之后, 围岩就会受到导洞在中上、中、底部的位置影响, 这是因为形成了比较大的双线隧道断面。但是右下部时, 就会发现扩挖之前边墙处的围岩就会存在屈服区, 使其围岩极为不稳, 所以还是将其导洞放在底部或者顶部最合适。
总之, 通过本文的分析可以了解到因为导洞位置的不同, 就会导致采用方法中对其稳定性有所影响。而且无论是施工组织在其中受到的影响以及考虑到围岩, 在实现加固时, 都会因为布置问题产生不同的作用。利用TBM导洞扩挖法实现方案中的最优选择, 从而有利于修建导洞, 可以提供给更多人进行参考。
摘要：对于开挖地下工程来说, 之前采用的方式是利用钻爆法, 但是随着我国在机械化的不断发展, 目前比较常见的方法就是对TBM (岩石隧道掘进机) 的使用, 正是因为具有众多的优势而被广泛使用, 如实现了成本的节约, 在施工的过程中利用此方法使其周围环境受到较低影响, 人身更为安全, 可以使其工程的质量得到提高, 对此和传统的方法相比较, 目前在使用中对其施工提出了更多的要求, 很多的国外大国就将其传统的钻爆以及TBM方法进行结合, 实现了TBM施工导洞, 而且进行了扩挖, 实现了更为有效的结果。对此本文就基于自身的工作经验对布置方案优选进行分析。基于TBM导洞扩挖方法优点, 从TBM直径及导洞位置的比选进行分析, 由于导洞位置的选择导致稳定性的不同而进行重点分析。希望本文可以给更多的人一些参考, 实现在方案中的优选。
关键词：隧道,岩石隧道掘进机,导洞,开挖,施工
参考文献
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