【導讀】西南交通大學本科畢業(yè)設計第1頁

　　

【正文】 其中包括可挖性限制，開挖洞壁的不穩(wěn)定性，開挖掌子面的不穩(wěn)定性，斷層和擠壓巖況。利用其他作者之言并基于工程經驗，通過實例闡述觀點，借此機會強調面臨的特殊困難并給出建議 。 引言 TBM 開挖不僅意味著巨額投資，而且可以進行快速開挖和支護 (Barton, 1996)．在無預警的情況下遇到不良地質條件，從時間和實際產生的結果來講采用 TBM 方法進行隧道掘進遠遠比采用鉆爆法快得多。 在不良地質條件下往往產生大量的弱質巖石，這樣會使隧道處于不穩(wěn)定狀態(tài)，或者產生大量的硬巖，會降低掘進速度。然而，據觀測，采取全斷面機 械開挖方法，巖石狀況不會影響機械運行的絕對值：實際的影響因素參考 TBM 類型和隧道直徑。 僅從該方法使用之初，全斷面機械開挖方法就要克服了地質條件的限制，鉆爆法和其他傳統(tǒng)的開挖方法在經濟方面的挑戰(zhàn)和施工時間上的競爭。典型的例子就是最近（１９９５－2020）在挪威施工的長為 kmLaerdal 隧道，該隧道為目前為止世界上最長的公路隧道。 開挖橫斷面 100m*m，地質年代為前寒武紀，片麻巖，巖石穩(wěn)定：每米隧道平均打７－８個錨桿進行支護，外加 7cm 厚的噴混襯砌。使用鉆爆法比使用大直徑的ＴＢＭ方法進行開挖花費 少，而且更可靠。從兩面同時進行每年的平均速度是 – km而大直徑的ＴＢＭ估計每年速度為 km (Kovari et al., 1993)。 了解此情況后，該論文試圖解釋在不良地質條件下使用 TBM 進行隧道掘進所 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 第 8 頁 遇到的問題?；谒x的幾例情況，該討論聚焦于相對重要和困難的地質情況：可挖性的限制，開挖洞壁的不穩(wěn)定性，開挖掌子面的不穩(wěn)定性，斷層，擠壓狀態(tài)。 硬巖ＴＢＭ隧道掘進 在隧道進行開挖過程中，所面對的巖石，土壤和環(huán)境條件等一系列實際問題決定了所使用的ＴＢＭ類型和特征的不同。隧道 掘進機有很多不同類別。如AITES/ITA （開挖機械）目前被認定為國際上可接受的 TBM 類別，該名稱用于確定術語，該術語是適合選擇的機器的意思（表 1）。 硬巖掘進機主要分為三類（表２）：無護盾 TBM（例如：敞開式 TBM），單護盾式 TBM，該種為創(chuàng)新型的 TBM，即便存在硬巖式和軟巖式 TBM，該鐘卻適用于多種類型地質條件。 就 TBM 的尺寸來說，有必要指出一點，雖然已經采用 TBM 開挖過 10 米以上洞徑的隧道，但限定洞徑及 TBM 的直徑仍是明智之舉。 顯而易見，洞徑受限的原因如下： ? 隨著洞徑增大， TBM 在硬 巖掘進方面的潛力減弱 ； ? 大尺寸的 TBM 主要部件受技術條件的限制，例如，軸承和刀盤 ； ? 隨著開挖直徑的擴大，不穩(wěn)定現(xiàn)象的強烈程度也會隨之增強。 在開挖直徑達到 m的情況下，在不同質量和強度的巖石條件下，還是有純熟經驗運用 TBM 進行開挖。然而對于超過 m 的開挖直徑，就目前的技術而言，可能還達不到完滿實現(xiàn)運用 TBM 進行硬巖開挖的水平。在隧道進行設計的階段，設計者應該考慮到這些限制條件，利用各種有利條件，減小隧道斷面，甚至還要考慮與其他隧道開挖平行進行。特別是對于高速公路隧道而言，在某些情況下，為分流交通，最好采用三條隧道，每條隧道有兩條車道，而不是采用兩條隧道，每條隧道有三條車道。對于鐵路隧道，最好采用相對小的兩條單軌隧道， 而不是采用大的雙軌隧道。 通過公路，高速公路和鐵路的標準化改造，可充分發(fā)揮使用 TBM 的優(yōu)勢。使用 TBM 進行施工不僅機械可以再次應用于其他相同性質的施工條件，而且在施工時間和成本上也有巨大優(yōu)勢。眾所周知，ＴＢＭ的價格，直接施工的成本相對來說都比較大。如果達不到預期的目的，沒有按照原計劃時間完成，就會極大地影響施工。所以，一開始盡可能使用與ＴＢＭ有關各方面最好的設備及服務很 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 第 9 頁 重要。總的來說，最可靠的機器就是能被分解成盡可能少的部件的簡單機器(Foster, 1997). 事實上，基于經驗設計的 TBM 在維護和生產運 行過程中會頻繁發(fā)生很多如下預期的事件。 基于以上考慮，及最近和以前的經驗，關于 TBM 的選型提供如下觀點： 更廣泛地使用護盾式 TBM 而不是敞開式 。 隨著開挖直徑的增加，使用范圍更加不同 帶有兩個支撐系統(tǒng)的敞開式ＴＢＭ比帶有一個支撐系統(tǒng)的護盾式ＴＢＭ對于不穩(wěn)定圍巖更敏感 是使用單護盾還是使用雙護盾的 TBM，由設計情況和ＴＢＭ的尺寸及面臨的限定條件決定，而不是ＴＢＭ的類型決定 單雙護盾式ＴＢＭ的選擇由隧道斷面的設計和在隧道整個施工沿線是否進行超前襯砌決定。 應該想到在隧道施工中除了技術方面，還有其他問題需要解決。 人們應該知道想到 ,如今的ＴＢＭ可以通過合理設計和使用，規(guī)避不良地質狀況所帶來的重大風險。 還存在一些限制的情況下，才能克服特殊干預不可避免的后果的施工時間和成本的項目； 除特殊情況外，使用混合護盾式ＴＢＭ并不是克服 TBM 進行隧道掘進局限性的方法；應用于特定狀況，設計ＴＢＭ并確定特殊需要解決的困難。 承包商專業(yè)知識的重要性，首先，沒有給予指導和技術人員以適當的關注，事實上，正是這些人在ＴＢＭ發(fā)揮功效方面，特別是在限定條件下，發(fā)揮著首要的作用 通過競標，隧道工程中所要求的克服限定條件所花費的時間和成本應該得到客戶的認可。根據評估，隧道開挖在不良圍巖狀況下進行，在設計和預算方面要充分地考慮到差額；此方法對采用鉆爆法進行施工的隧道同樣適用。 假定ＴＢＭ在任何地質條件下都能步進，但這種類型的ＴＢＭ不能在實際應用中出現(xiàn)，ＴＢＭ采取的設計和特殊的制造性能 事實上，僅僅從有資質的ＴＢＭ制造商那里訂購一臺特別的ＴＢＭ還遠遠不夠；而基本的還要由使用者，承包商不斷地合作并監(jiān)控機器的設計制造細節(jié)。實 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 第 10 頁 際上，只要一種類型的ＴＢＭ還沒有設計和制造的 “驗收標準 ”，制造的每一臺ＴＢＭ只能視作雛形，不同于其它的，原因如下：ＴＢＭ的設計和制造在 不斷發(fā)展，ＴＢＭ的技術革新也在進行中。每個隧道工程都有本身的特征并且每個專家級的承包商都有自己的傳統(tǒng)和觀點。