1 TBM導洞擴挖方法優點
根據對其外國在擴挖導洞中利用TBM的過程分析, 可以發現此法具有以下優勢:
1.1 有利于進行地質超前預報, 便于動態設計
擴挖方法中最為突出的特點就是超前預報。因為在擴挖的過程中, 一般在利用此法之前都會調查周圍的地層地質, 就可以實現在使用的過程中, 對于基本的地質力學特征進行把握, 這樣就可以進行動態的設計, 對于后續的支護課題進行及時地改進, 實現前方圍巖的改良。
1.2 有利于后續爆破擴挖
使用鉆爆的方式, 不僅在擾動地層上進行降低, 而且在成本上也實現了35%的的降低費用使用。
1.3 可以避免大直徑全斷面隧道掘進機施工引起的較大超挖
將其全斷面巖石掘進機應用在公路隧道馬蹄形或城門洞形中, 就會造成空間上的浪費, 而且和鉆爆法相比, 超挖率比較高, 但是應用TBM導洞擴挖方法, 降低了超挖率, 可以使其擴挖效率得到提升, 更為安全而且得到的施工質量也會受到更優良的效果。
1.4 有利于進行快速開挖, 可以有效降低建造成本
通過和鉆爆法相比較, 可以發現中小型TBM在地層比較好的情況下進行使用, 都會實現使用優勢。比如成本上得到降低, 而且速率得到提高。從成本上進行考慮, 中小型的TBM實現了占比6%~7%的隧道總費用的優勢。
2 TBM直徑及導洞位置的比選
2.1 TBM直徑選擇
在開挖的過程中, 因為環境不同就會造成難易程度不同, 一般會受到TBM直徑大小的影響, 而且擴挖以及造價等與此有關。一般會選擇直徑比較小的TBM。因為直徑的大小就會引起設計上的差異, 導致成本的不同, 而且成本會呈現幾何倍數形式的增長。
通過研究我國的掘進機研制歷程, 對其使用的相關設備進行分析, 研究了使用情況, 目前在掘進機的發展中, 使用的都是直徑在305.5米類型的, 因為此技術比較完善而被因供應用。在開挖隧道導洞時常使用直徑較小的。目前根據我國的實際情況, 一直加強研制直徑越小的掘進機, 而實現不必要的浪費。
當如何選擇小直徑TBM時, 一般都要綜合地進行考慮, 如對施工的性質、圍巖加固以及力學上的穩定性等進行考慮, 基于考察地質進行了3.5m、4.5m以及5.5m的對此。
當地質是全地質型的, 通常廣泛使用TBM, 而且對于直徑比較大的, 因為在圍巖中根據掘進的速度, 綜合考慮所需的空間, 會應用在圍巖條件較好的環境下, 應用直徑為5m左右的TBM。
2.2 考慮施工組織的導洞位置選擇
導洞擴挖施工中利用TBM, 施工組織以及使用的鉆爆法也會受其位置的影響。第一, 當頂部有導洞, 可以利用此法進行提前對不良的地質進行加固, 而且對于后面進行的排煙以及通風都會有利, 但是因為會造成薄層巖體的產生就會導致鉆孔更難;第二, 在頂部之下時, 施工的環境得到改善, 而且也是有利于排煙, 可以更好進行加固, 隧道外輪廓和導洞外輪廓若是相距50cm時, 利用鉆爆法更為有利;第三, 中部時, 使其擴挖效率得到提高, 使用鉆爆法更為有利, 但是導洞的底部弧形, 當運輸時不利, 所以采用臺階法不合適;第四, 底部時, 將其水位進行降低, 施工的排水比較有利, 但是排煙系統效果不好, 而且超前預加固也會更難;第五, 邊墻側時, 無論是施工、排煙還是通風都比較不利。
3 考慮擴挖穩定性的導洞位置選擇
對于后斷面的塑性區來說, 當在頂部有導洞, 就會產生影響。因為塑性區在后斷面拱頂以及掌子面的頂部出現, 這是非常不利的;但是當導洞出現在中部, 就會導致塑性區范圍擴大, 而且開挖圍巖都會產生屈服狀態;在底部時和中部一樣范圍極大, 而且開挖輪廓有屈服區產生, 但是沒有足夠的厚度, 就會導致圍巖幾乎全部屈服, 而且當擴挖之前底部的圍巖就會產生屈服, 所以通過分析而知, 為了實現更為圍巖的穩定, 導洞在斷面頂部更為有利。
張拉的塑性區一般都會在擴挖后斷面以及掌子面斷面的頂部形成, 但是在頂部比較不利, 通過分析之后, 圍巖就會受到導洞在中上、中、底部的位置影響, 這是因為形成了比較大的雙線隧道斷面。但是右下部時, 就會發現擴挖之前邊墻處的圍巖就會存在屈服區, 使其圍巖極為不穩, 所以還是將其導洞放在底部或者頂部最合適。
總之, 通過本文的分析可以了解到因為導洞位置的不同, 就會導致采用方法中對其穩定性有所影響。而且無論是施工組織在其中受到的影響以及考慮到圍巖, 在實現加固時, 都會因為布置問題產生不同的作用。利用TBM導洞擴挖法實現方案中的最優選擇, 從而有利于修建導洞, 可以提供給更多人進行參考。
摘要：對于開挖地下工程來說, 之前采用的方式是利用鉆爆法, 但是隨著我國在機械化的不斷發展, 目前比較常見的方法就是對TBM (巖石隧道掘進機) 的使用, 正是因為具有眾多的優勢而被廣泛使用, 如實現了成本的節約, 在施工的過程中利用此方法使其周圍環境受到較低影響, 人身更為安全, 可以使其工程的質量得到提高, 對此和傳統的方法相比較, 目前在使用中對其施工提出了更多的要求, 很多的國外大國就將其傳統的鉆爆以及TBM方法進行結合, 實現了TBM施工導洞, 而且進行了擴挖, 實現了更為有效的結果。對此本文就基于自身的工作經驗對布置方案優選進行分析?；赥BM導洞擴挖方法優點, 從TBM直徑及導洞位置的比選進行分析, 由于導洞位置的選擇導致穩定性的不同而進行重點分析。希望本文可以給更多的人一些參考, 實現在方案中的優選。
關鍵詞：隧道,巖石隧道掘進機,導洞,開挖,施工
參考文獻
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