敞开式TBM隧道塌腔处理施工技术10页.pdf

1敞开式 TBM 隧道塌腔处理施工技术敞开式 TBM 隧道塌腔处理施工技术1.前言1.前言TBM 施工技术因其快速、环保、安全等特点，已被广泛应用至水利隧洞、交通隧道施工中。然而，TBM 在穿越节理裂隙发育、围岩破碎段时其局限性也将彰显无遗，由于其特殊的出渣方式及掘进振动影响造成围岩垮塌从而形成塌腔。因此，塌腔处理是 TBM 施工难以避免的一个课题，能否安全快速的将塌腔回填密实是保证整个 TBM 法隧道安全快速施工的关键环节。我国已建或在建的 TBM 隧道对于塌腔主要采用喷射混凝土封闭回填、泵送混凝土回填，腰部采用木材填充撑靴通过的方式。这些处理方式都存在局限性，一是未形成系统成熟的处理措施，二是塌腔处理不能与围岩形成整体在撑靴压力作用下易造成二次垮塌，造成 TBM 掘进受阻。针对这一现状，中铁隧道局集团有限公司依托xx铁路xx隧道项目，结合现场实际情况就不同部位、不同程度的塌腔处理进行研究总结，最终形成敞开式 TBM 隧道塌腔处理施工工法，该工法可安全快速的将塌腔回填密实确保 TBM 正常施工，为今后类似工程提供了可供借鉴的工程实例。2.工法特点2.工法特点2.1 针对性强2.1 针对性强。可针对 TBM 隧道不同部位、不同程度、不同类型塌腔采取针对性的处理措施。2.2 可靠性高2.2 可靠性高。拱腰塌腔临空面为硬质岩创新“喷射混凝土稳定临空面+预埋排水盲管+模筑混凝土+预埋注浆管注浆”，拱腰塌腔临空面为软弱围岩创新“换填混凝土+预埋注浆管注浆”相较于采用方木或单纯的喷射混凝土处理塌腔，保证了塌腔回填密实，确保 TBM 顺利通过塌腔段。2.3 安全性高2.3 安全性高。拱顶塌腔创新“喷射混凝土稳定临空面+预埋排水盲管+关模封闭+回填混凝土+径向注浆”及“喷射混凝土封闭+回填混凝土+径向注浆”，保证塌腔回填与围岩成拱闭合，形成整体受力体系。2.4 工效高2.4 工效高。利用 TBM 护盾与撑靴间距离差进行塌腔的稳妥处理，实现 TBM 掘进与塌腔处理的同步作业，避免长时间停机等待，有效提高了施工进度。3.适用范围3.适用范围本工法适用于敞开式 TBM 隧道塌腔处理施工。4.工法原理4.工法原理本工法从改善围岩条件角度着手，确保与围岩形成整体受力闭环体系。针对不同部位、不同程度塌腔处理总结出相应处理措施：塌腔临空面集中出水点及散水部位预埋透水盲管引水，防止塌腔进一步恶化，同时为塌腔处理创造有利条件；喷射混凝土以稳定塌腔临空面，为预埋注浆管模筑混凝土或回填混凝土创造安全作业条件；模筑混凝土或回填混凝土完成后及时进行注浆加固，以确保塌腔处理密实，与周边围岩形成整体，达到更好的受力条件。5.施工工艺流程及操作要点5.施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程5.1 施工工艺流程敞开式 TBM 隧道塌腔处理施工工艺流程见图 5.1-1。2图图 5.1-15.1-1 敞开式敞开式 TBMTBM 隧道隧道塌腔处理塌腔处理施工工艺流程施工工艺流程5.25.2 操作要点操作要点5.2.15.2.1 初期支护初期支护敞开式 TBM 通过由于围岩破碎掉块形成的塌腔段，首先应加强初期支护，防止破碎体溜坍造成塌腔进一步恶化。针对此现状，初期支护在常规钢筋排+拱架联合支护的基础上，加密拱架间距且拱架之间采用型钢连接代替螺纹钢连接筋进行加强支护，拱顶塌腔处理，如有必要则施作超前管棚进行棚护。塌腔揭露护盾后在初期支护完成后立即开展塌腔处理。5.2.25.2.2 拱顶塌腔处理（塌腔可见且高度小于拱顶塌腔处理（塌腔可见且高度小于 2.52.5m m）对于可见塌腔，且塌腔高度小于 2.5m 时，拱顶塌腔处理采取“喷射混凝土稳定临空面+预埋排水盲管+关模封闭+回填混凝土+回填注浆加固”。塌腔单次处理长度可根据塌腔围岩稳定性确定，同时为保证塌腔处理过程中不影响 TBM 施工，一般处理长度为 24m。（1）塌腔临空面喷射混凝土3对于可见塌腔，且塌腔高度小于 2.5m 时，为防止临空面不稳定造成持续垮塌，割开钢筋排作为喷射混凝土作业窗口，人工站在 TBM 平台上在已支护初支面内手持喷头通过喷射混凝土作业窗口对塌腔临空面喷射混凝土封闭，喷射混凝土应分层进行，每次喷射混凝土厚度不超过 10cm，喷射混凝土厚度 20cm，为排水管安装创造条件。（2）排水管安装对于可见塌腔，若塌腔内地下水发育，为防止混凝土回填后地下水形成压力，存在安全风险。喷射混凝土完成后，集中出水点位置直接安装50 软式透水管顺初支面引至中心水沟，软式透水管全长包裹土工布，按照 2m/根安装至塌腔临空面，盲管两端引至初支面顺边墙引至中心水沟。（3）安装泵送管对于拱顶可见塌腔，在塌腔内按照环纵向 2.02.0m 埋设76 泵送管（可根据现场实际情况调整间距及注浆管型号）及42 注浆管，泵送管埋至于塌腔围岩面以内