久衬砌断面。更为严重时,会在TBM尾部或后部出现塌 方等重大事故。 对于这类塌方现象的处理,通常是在确保TBM低速 运转和防止刀盘被卡的条件下,按TBM经过不同地质条 件下的应急处理预案和现场实际情况进行临时支护,从 而为露出后护盾部位进行钢拱架支护预留一定的时间。 切记此阶段应确保支护及时,万不可将抢进度放在 首位。 2.3不良地质原因压住刀盘使刀盘无法转动 因不良地质原因压住刀盘,使刀盘无法转动,是造 成TBM停机、处理时间最长的不可预见因素之一,其处 理过程非常复杂。这种不良地质条件引起塌方后,根据 现场塌方情况,首先要明确此次塌方的处理原则:在确 保人员、设备安全的条件下,根据刀盘左侧、右侧或局 部塌方的情况,将压住刀盘后部护盾和刀盘掘进断面已 塌方石渣尽量全部清除;其次,对已掘进断面的钢拱架 等支护结构进行加强和加固处理;最后,对刀盘断面影 响刀盘转动的石渣进行清理。处理此类问题主要分 个 阶段进行: (1)第一阶段:在确保TBM支护部位人员安全的前 提下使刀盘转动;同时采取必要的措施防止塌方扩大和 蔓延;使用轻型膨胀材料对塌腔及时进行充填。 (2)第二阶段:对刀盘前部围岩稳定情况进行预测、 分析,如果支护部位围岩稳定性差,应使TBM暂时后 退,在刀盘运转后的基础上对前部围岩进行固结灌浆或 超前锚杆加固,防止刀盘再次被压住、灌浆浆液注入刀 盘和刀盘转接器从而对TBM造成毁灭性灾难。 (3)第三阶段:在确保TBM及人员安全的条件下穿 过围岩较差的断面,通常采取“连续、低速、尽量不换 刀具”的掘进措施。为加快处理速度,减少TBM停机处 理时间,还可采取对塌腔上部回填混凝土等方式阻止塌 方扩大,提前对刀盘周围进行氰凝材料灌浆封闭,前部 未开挖断面顶部采用“低标号、低压水泥固结灌浆”的 方法对前部自稳能力差的围岩进行处理。进行水泥灌浆 前必须将TBM刀盘脱离开挖掌子面,防止水泥浆进入 TBM刀盘刀具和主轴承内部。 2.4发生岩爆 对于隧洞埋深超过1000m以上的施工段,TBM开挖 出的断面极易出现岩爆,这是一种严重危害TBM施工人 员和设备安全的灾难性现象。因为TBM施工对围岩扰动 较钻爆法要小得多,这样反而增加了掘进过程中岩爆产 生的危害力度和不可预见性。根据当前施工经验,暂无 最佳的控制岩爆的施工方法,通常采取四种处理方式加 以削弱或减轻岩爆对人员和设备安全的影响程度。 加强掘进断面一周内外露部分(特别是开挖断面中 心线以上部分)的开挖表面的专人观测。 对开挖过的断面(特别是一周内开挖的断面)不断 喷水,减弱或消除岩爆发生的可能。加强开挖断面的锚 地下工程 喷支护,同时适当降低TBM的施工进度。采取连续较大 间距钢拱架支护措施,削弱或减小不可预见的岩爆现象 发生。 2.5开挖断面下部或上部空洞 开挖断面下部或上部空洞多发于喀斯特地形和地质 条件不明的地段,如山西引黄输水工程TBM2、TBM4均 在掘进途中遇到矿洞和岩溶地段,其处理过程相对简单, 即采用回填豆砾石后底部经过灌浆处理即可。在此类地 质地段的掘进过程中必须随时对掘进过程出渣皮带机的 出渣情况、刀盘推力等参数进行观测。一般情况下,如 出现有进尺、出渣皮带上无开挖渣料或开挖渣料突然减 少的情况,或TBM掘进过程中推力突然减小、刀盘旋转 与围岩摩擦声音突然减小或消失,极有可能是在开挖断 面下部或上部遇到空洞。 3最佳处理措施的选择 由于TBM的类型不同、地质条件干差万别,TBM 在施工过程中遇到各种类型地质条件时,如何选择最佳 处理措施,是TBM施工的一大难题。笔者认为主要从以 下几点予以考虑: (1)TBM在施工前必须制定各种不良地质地段的紧 急处理预案,并对处理预案中需要的特殊设备、特殊材 料做到专人保管,做到随用随到。塌方的发展在前期是 可以做到人为控制的。 (2)最佳处理时机是在保证刀盘能转动的黄金时间, 如发展到刀盘无法转动则是错过了最佳处理时机。随着 时间的推移,塌方将发展到出现掉块、卡机等严重现象。 加强现场带班人员以及当班人员对此类问题的处理经验 和处理方法的学习和总结。 (3)加强信息沟通。要求处理此类型塌方的现场带 班、项目总工、业主和工程师必须相互研究。有时出现 的塌方如现场处理不当,小塌方就会变成大塌方,小问 题就会变成大问题,本应处理三天的塌方就会变成处理 三个月甚至更长时间。 (4)在复杂地质条件下的TBM施工中,现场带班人 员必须头脑清醒,首先考虑人员、设备的安全,然后在 此前提下考虑进度。 (5)不可全部以常规钻爆法处理塌方的经验去处理 TBM施工过程中的塌方,因为两种施工条件和环境有很 大的不同。 4结束语 TBM施工过程中塌方处理与地质条件、TBM本身 选型和承包商的施工经验等因素有极大的关系。如何灵 活应对和处理不同地质条件下出现的塌方,笔者根据近 十年从事国内TBM施工的经历,总结出以上处理方法和 经验,供广大TBM施工技术人员参考。 ・ 39 ・