敞开式全断面隧道掘进机开挖
王在仁
（中国铁道建筑总公司北京１００８５５）
摘要西安～南京铁路桃花铺ｌ号隧道是继西康铁路秦岭特长隧道之后采用敞开式掘进机施工的又一座
长大铁路隧道。结合工程实践，总结了ＴＢＭ进入软弱破碎围岩的判别方法、遇到的主要问题，提出了“超前探测，
管棚注浆，调整参数，适速推进，减少扰动，防止坍塌”的施工原则，和“密排拱架，搭焊钢管，网板结合，及时喷锚，封
闭塌腔，回填密实”的处理措施。
关键词铁路隧道软弱破碎围岩隧道掘进机
在现代隧道施工中，ＴＢＭ（全断面隧道掘进机）作为一种先进的施工设备，得到了越来越广泛的应用。ＴＢＭ法施工与钻爆法施工相比具有快速、优质、安全的显著特点。桃花铺１号隧道采用ＴＢ８８０Ｅ型全断面隧道掘进机施工，该机属敞开式全断面掘进机，全长２５６ｍ，总重约１７５０ｔ，开挖直径８．８ｍ，设计掘进速度１．Ｏ～３．５ｍ／ｈ。该隧道地质复杂，受隧道进口Ｆ：区域性大断层及其次生小断层影响，隧道岩体破碎、节理发育，岩石层间结合力差，ＴＢＭ掘进时经常发生围岩大范围松动、下沉、掉块、剥落、工作面坍塌、甚至ＴＢＭ刀盘被卡滞的现象以及ＴＢＭ换步时围岩沿光滑结构面严重滑塌等问题。为解决这些问题，我们充分发挥ＴＢＭ掘进速度快、出碴和支护设备作业能力强的优势，创造了连续１７个月（直到隧道贯通），在软弱破碎围岩地质条件下平均月进尺３５５ｍ的好成绩和最高月进尺５５２ｍ的新纪录，提高了ＴＢＭ对不良地质条件的适应性，拓展了敞开式掘进机的适用范围，实现了ＴＢＭ在软弱围岩情况下的快速掘进。 １工程概况
桃花铺ｌ号隧道位于秦岭山脉东部低山区，为铁路单线隧道，是西安一南京铁路的重点控制工程之一，隧道全长７２３４ｍ，洞身纵坡４．５％。～１１‰，隧道最大埋深３５８ｍ。隧道进口段ＩＤＫｌ９４＋１７０一
收稿日期：２００４一０４—２３；修回日期：２００４一ｌＯ一１１ＩＤＫｌ９４＋４２０约２５
０ｍ位于Ｆ２断层破碎带及其影响带内，其余大部分洞身的主要地层为石英片岩夹大理岩，节理特征为构造型，延伸长度在Ｏ．１～２ｍ之间，问距在０．１—０．５ｍ之间占多数，与片理相互作用致使岩体表部呈碎石状，Ⅳ～Ｖ类围岩为主，盯。＝１２００ｋＰａ，地质条件（勘测资料）说明见表１，施工中实际揭露的围岩状况为Ⅱ类５．５４％，Ⅲ类１８．３４％，Ⅳ类６０．３３％，Ｖ类１５．７９％。
２ＴＢＭ进入软弱破碎围岩地段时的判别方法
２．１ＴＢＭ进入软弱破碎围岩时主参数变化规律ＴＢＭ从硬岩进入软弱破碎围岩时，相应的掘进主参数和胶带输送机的碴量、碴粒会出现明显的变化。文献代理
推进速度（贯入度）在硬岩情况下贯入度一般为５～７ｍ－ｎ／ｒ左右，进入软弱围岩过渡段时，贯入度有微小的上升趋势，从ＴＢＭ胶带输送机出碴能力的考虑，现场操作一般不允许有较长的贯入度上升时间，此时贯人度随手动控制的推进速度的下降而降低，完全进入软弱围岩时，贯入度相对稳定，一般控制在３．５ｍｎ∥ｒ。
推力（推进压力）在硬岩情况下推进速度一般为额定值的７５％左右，推进压力一般为１５—１８ＭＰａ，进入软弱围岩过渡段时，推进压力呈反抛物线形态下降，下降时问与过渡段长度成正比，推进速度要随推进压力的下降而适当调低，完全进入软弱围岩时，压力趋于相对平稳，一般在５～７ＭＰ
ａ，此时推
铁道建笳技术．ＲＡＪＬＭｙＣＯ～Ｓ丁只ＵＣ丁ＪＯ～丁ＥｃＨ～Ｏ上＿０Ｇｙ２０Ｄ４（６）２５
沈阳师范大学文学院敞开式全断面隧道掘进机开挖软弱破碎围岩隧道的施工方法
作者：王在仁
作者单位：中国铁道建筑总公司，北京,100855
刊名：
铁道建筑技术
英文刊名：RAILWAY CONSTRUCTION TECHNOLOGY
年，卷(期)：2004，""(6)
被引用次数：1次
1.赵文华TB880E掘进机在各类围岩中掘进参数的选择[期刊论文]-铁道建筑技术 2003(05)
1.学位论文雷启云乌鞘岭隧道7<'＃>斜井软弱破碎围岩变形特征研究2005
解放军理工大学学报
本学位论文以在建乌鞘岭特长铁路隧道7号斜井为依托工程，研究了软弱破碎围岩的变形特征。
首先从工程区的区域地质背景入手，系统地研究了地形地貌、地层岩性、断裂构造、地震活动特征及地下水和地应力场等赋存环境。其次，系统总结了软弱破碎围岩变形破坏特点，将影响软弱破碎围岩变形的诸多因素概括为地质因素和非地质因素两个方面。在此基础上，开展了现场量测，对围岩收敛变形作实时监测，研究围岩收敛变形量测数值和时间的变化规律，定性地分析围岩变形的特征。最后，根据回归分析结果，利用围岩变形的三个判据评价和预测了围岩的稳定性，其结果直接服务于施工，取得预期的成果。
2.会议论文王立川.阳军生软弱破碎围岩超大断面隧道施工方法的探讨2006
目前软弱破碎围岩超大断面隧道设计中大量采用双侧壁导坑、CRD、CD法，这些方法在公路、铁路，尤其是城市地下工程中获得了成功应用，在施工安全方面取得了较好的效果.但由于工效、结构安全等方面尚存在一些问题，对软弱破碎围岩超大断面隧道的施工方法进行优化探讨是必要的.从工效、多次挖掘荷载转换及其对结构的影响、施工管理等方面分析双侧壁导坑、CRD、CD法的不足，提出
了在软弱破碎围岩中修建超大断面隧道的施工方法的选择建议，即向少分部、不分部方向推进，同时应加强辅助工法的应用.通过初步实践结果的介绍，可供软弱破碎围岩中超大或大断面隧道施工方法选择参考. 3.学位论文朱国保软弱破碎围岩隧道中管棚超前预支护技术研究2007
邓演达简介与生平
西部大开发的深入开展加速了其基础设施的建设步伐，由于西部地区多山少丘，地质复杂多变，在该地区修建的公路、铁路隧道必将有大部分穿越于软弱破碎地段。而管棚超前支护以其在山岭隧道中独特的优点必将得到更为广泛的运用。
目前，管棚超前预支护技术在隧道及地下工程建设领域有着广泛的运用和发展，对我国的地下工程技术人员来说也并不陌生。但就管棚法中的两种超前预支护技术而言，它们的力学行为特征、最适的围岩条件、设计及施工的合理性等方面还存在诸多的不确定性，有待我们作更为深入的研究，在国内，目前对于管棚的超前支护效果的数值模拟分析中以二维模拟分析较多，还很少看到对超前管棚进行三维数值模拟分析的文献，仅有的三维数值模拟分析也只是停留在对管棚支护作用的等效模拟上，无法考证管棚超前支护在隧道施工过程中具体的施工力学行为。而要想更为深入地研究管棚超前支护的施工力学行为，验证管棚设计参数的可靠性，不仅要求对管棚复合支护结构进行全真模拟，而且要对隧道的施工进行全过程的三维数值模拟分析，这样的工作做得较少。
本文将通过对管棚超前支护技术的设计、施工力学行为和施工方法等三大方面对管棚超前支护作较为
详细的研究。尤其是在对管棚超前支护进行力学数值模拟分析时，对复合支护结构中的锚杆、喷砼和管棚等进行了全真模拟，并对隧道的施工过程进行了三维仿真模拟，得出了管棚超前支护在隧道施工过程中的力学行为特征，为以后管棚超前支护技术的设计研究提供了新的思路。
4.期刊论文沙明元.王在仁敞开式全断面隧道掘进机通过软弱破碎围岩的施工方法-现代隧道技术2003,40(6)
西南铁路桃花铺1号隧道是继西康铁路秦岭特长隧道之后采用敞开式掘进机施工的又一座长大铁路隧道.文章结合工程实践总结了TBM进入软弱破碎围岩的判别方法以及遇到的主要问题，提出了"超前探测，管棚注浆，调整参数，适速推进，减少扰动，防止坍塌"的施工原则以及"密排拱架，搭焊钢管，网板结合，及时喷锚，封闭塌腔，回填密实"的处理措施.
5.学位论文白喜江管棚技术在釜山隧洞工程中的应用研究2009
随着西部大开发以及南水北调工程的深入开展，加速了我国基础设施的建设步伐，由于西部地区以及南水北调输水隧道的地质条件多山少丘，地质复杂多变，在该地区修建的输水隧道、公路隧道、铁路隧道必将有大部分穿越于软弱破碎地段。管棚超前预支护技术作为隧道开挖的辅助方法，能够有效地解决隧道在穿越浅埋大偏压、软弱破碎围岩、泥流地下水活动较强等特殊困难地段的隧道开挖问题。因此，管棚超前支护以其在山岭隧道中独特的优点必将得到更为广泛的运用，尤其是套拱联合管棚支
护技术。
本文结合南水北调工程河北省釜山隧洞出口2号洞口的支护问题，研究了该工程的管棚支护技术与施工方法，并对套拱联合管棚支护方法的施工要点与难点进行了总结，主要研究工作如下：
(1) 对破碎围岩隧道洞口的各种开挖方法与支护技术进行了系统的总结，并对各种方法的优缺点进行了系统评价，说明管棚超前支护技术是破碎围岩洞口开挖的一种很好的施工技术。通过进一步的对管棚支护技术原理、理论研究方法以及管棚支护技术的应用范围与应用条件的总结，表明套拱联合管棚支护技术是破碎围岩洞口支护技术中一种很好的施工方法。
(2) 对套拱联合管棚支护技术的设计方案进行了详细介绍，包括管棚用途及分类、管棚的配置及形状、以及管棚支护技术各种参数的取值。
(3) 研究了为保证破碎围岩的洞门开挖，增强围岩的稳定和施工的安全，必须增加辅助施工措施——套拱联合管棚支护施工方法，并在釜山隧洞
2＃洞洞口施工中进行了验证，发现该方法可起到快速有效形成洞门、确保洞口围岩稳定和洞挖施工安全的作用。
(4)总结出了管棚支护的施工工艺方法，详细研究了管棚施工过程中常见的一些问题及其应对措施，并
运动粘度
结合釜山隧道为例对破碎围岩洞口开挖、支护的监控量测方法进行了说明。
6.期刊论文谭彩云.Tan Caiyun大岭铺隧道坍方处理-铁道建筑技术2000,""(3)
介绍西康线大岭铺隧道软弱破碎围岩坍方处理施工.洞口段坍方采用钢轨棚架支护；隧道内拱部坍方采用全断面超前小导管预注浆固结松散体再进行开挖的方法.
7.学位论文王钜襄渝铁路二线白石河2＃隧道围岩分级及稳定性分析2008
现代隧道工程建设中越建越长，穿越的地层地质条件及岩土工程地质问题也日益突出。由于隧道工程的复杂性和不可预见性，在施工阶段对隧道工程进行围岩快速分级，据此预报掌子面前方一定范围内围岩级别和不良的地质现象，对于评价围岩稳定性、断面形状设计、支护参数调整具有重要的意义。
cs太平洋本文以襄渝二线白石河2＃隧道围岩超前探测预报和稳定性分析为主线。针对该隧道工程的特点，引入多波工程地震法和GPR（地质雷达）岩土物探方法，对襄渝二线白石河2＃隧道围岩探测，及时准确地预报了掌子面前方围岩结构的情况，为优化隧道施工方案提供了依据，并为预防隧道可能发生的
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