1、【內容提要】 錦屏二級水電站3#引水隧洞采用直徑的TBM施工，施工長度，襯砌后直徑為，引水隧洞洞群沿線上覆巖體一般埋深15002000m，最大埋深約為2525m，具有埋深大、洞線長、洞徑大的特點。本文簡述了大直徑TBM的技術參數和原理，以及在錦屏深埋高地應力特長隧洞的施工技術應用。【關 鍵 詞】 錦屏 TBM 施工技術1.施工概況錦屏二級電站由我聯合體采用TBM法施工的3#隧洞自樁號2+50015+285.205，全長，自東向西施工，隧洞開挖直徑為12.4的圓形，襯砌后的直徑為。水電站引水系統采用4洞8機布置形式，從進水口至上游調壓室的平均洞線長度約為，中心距60m，洞主軸線方位角為N58&#

2、176;W。引水隧洞立面為緩坡布置，底坡3.65，由進口底板高程降至高程與上游調壓室相接。引水隧洞洞群沿線上覆巖體一般埋深15002000m，最大埋深約為2525m，具有埋深大、洞線長、洞徑大的特點。本標段的主體工程項目為東端3#、4#引水隧洞施工，引水隧洞施工采用鉆爆法和TBM法相結合的施工方案，3#引水隧洞主要采用TBM法施工，4#引水隧洞主要采用鉆爆法施工。錦屏電站的建成對完善西南電網及對四川災后重建都具有十分重要的意義。本標段布置示意圖見圖1。圖1 本標段布置示意圖2.TBM的施工原理及施工工藝TBM設備施工技術是集成機械原理、電子學原理、機器人原理和土工學原理的一套系統化設備，施工工

3、藝主要圍繞TBM設備掘進、出渣及初期支護三個施工工序的基礎上來進行的，TBM的施工原理及施工工藝見上圖2和3。環 保排 水除塵降塵設備降噪環境降溫掉渣清理開始新的行程撐靴外伸，撐住巖壁推進油缸進油，推動刀盤掘進油缸行程完畢，停止開挖落下后支腿撐在隧洞底松 開 撐 靴油缸回油，撐靴前移撐靴撐住巖壁，提升后支腿當前行程施工主機掘進系統超前地質預報系統超前處理超前錨桿超前噴漿管棚處理連接橋皮帶運輸出 渣配電系統通風系統冷卻系統供水系統初 期 支 護超前加固掛網支護鋼拱支護錨桿支護噴混凝土導向系統圖2 TBM設備系統施工原理框圖圖3 TBM設備正常掘進施工工藝框圖3.TBM主要參數表TBM主機的主要技

4、術參數見表1。表1 TBM主機主要參數表序號名 稱參 數1機器類型硬巖單撐靴隧道掘進機2開挖直徑12,440mm (新裝刀具)12,400mm (刀具磨損后）3刀具直徑482mm(19”)刀具最大荷載315kN中心雙刃滾刀數量4把單刃滾刀的數量71把刀刃總數量79把4推進系統最大推進能力35625kN 310 bar / 39584kN 350 bar開挖行程1850mm油缸數量4 個5刀盤驅動類型電動機械式，硬巖刀盤驅動功率4900kW，14個水冷馬達，每個350kW，變頻驅動主軸承設計壽命15000h 根據 ISO 281 L106撐靴系統類型浮動撐靴撐靴撐力(最大)98960kN 315

5、bar / 109956kN 350bar油缸數量4個油缸行程測量裝置2個尺寸Æ1000mm x 720mm / 行程 +/-500mm作用在巖體上的額定壓力< 4.5 N/mm² (撐靴力可調)7后部支撐撐腿數量2個油缸數量4個尺寸Æ280mm×220mm / 行程: 1750mm行程測量裝置數量2個額定壓力350bar支撐力8620kN8電氣系統初級電壓10kV/ 50Hz電機回路690V / 400V / 230V / 50Hz控制系統PLC, S7高壓電纜設備IP65或相當其它電器設備IP65或相當（適用于1/3包）其它電器設備IP55或相

6、當 （適用于2/4包）9TBM皮帶輸送機長度大約26m寬度1400mm排量 (松散物料)約 1,200t/h速度0/s粒徑0 -300mm10環行拼裝機位置刀盤盾之外能力15噸旋轉360°驅動類型液壓驅動控制裝置刀盤盾后安裝的固定控制臺11環行定位安裝裝置/鋼筋網安裝器能力（最大環重量）10-15噸縱向行走2,400mm12L1區域的混凝土噴射設備功率驅動類型液壓驅動縱向行走3m操作角度180°13L1區域錨桿設備最大可用鋼鉆桿長度4310mm沖擊力18kW/個旋轉速度0210min-1/個旋轉扭矩700Nm/個打錨桿的范圍360°鉆機縱向行走2000mm14超前

7、鉆探設備供給單元2個ARO ADQ-5400 （1個在頂部，1個在底部）鉆進/回縮力13kN類型雙頭旋轉-旋轉沖擊組件EURODRILL RH1400-HD4008記錄系統數量1個（供2個鉆進單元使用）TBM后配套的主要技術參數見表2。表2 TBM滑坡體主要參數表序號名稱規格型號單位數量1通風風管直徑3,000mm套2容量200m2空氣清潔系統能力10m3/s套2帶通風機輸入電壓400V輸入頻率50Hz3風機能力38m3/s套1壓力損失1,000Pa輸入電壓400V輸入頻率50Hz4風管 (硬)直徑800mmm6005高壓電纜卷筒卷起電纜長度500m套2速度3×70mmq張力20kV

8、A輸入電壓400V輸入頻率50Hz高壓軟電纜速度3 x 70mmqm1,100張力20kVA6水管卷筒管直徑4"套1能力(要求100m)100m輸入電壓400V輸入頻率50Hz7L2 區域濕噴設備：環噴射角度范圍260°套2噴射長度12m噴嘴數量2噴嘴控制板 (總)2噴嘴液壓動力單元 (總)28L2 區域濕噴設備：噴射機器-泵雙活塞類型套2能力20m3/h最大壓力50bar泵 的液壓動力34kW加速劑泵1有 PLC,加料斗和附件9L2 區域濕噴設備：空壓機能力11m3/min套2最大壓力13bar安裝功率90kW輸入電壓400V輸入頻率50Hz10后配套區域后端濕噴設備：環

9、噴射角度范圍260°套1噴射長度3m噴嘴數量1噴嘴控制板 (總)1噴嘴液壓動力單元 (總)111頂部錨桿設備：超前鉆機小型功率18kW套2小型頻率50-65Hz最大液壓壓力210bar轉速 (范圍)0 - 210rpm最大旋轉壓力150-210bar軸適配器R32, R38, T3812頂部錨桿設備：超前鉆機滑動裝置適用于上述超前鉆套2最大桿長4,310mm鉆桿添加系統全機械最大桿直徑(RD32)32mm13頂部錨桿設備：超前鉆機和滑動裝置的動力單元適用于如前述的2個超前鉆機和滑動設備：套1液壓油箱1沖刷系統1潤滑系統1動力單元輸入頻率50Hz動力單元輸入電壓380-400V頂部錨桿

10、設備：超前鉆機和滑動裝置的控制面板適用于如上述超前鉆機和滑動設備、動力單元套214頂部錨桿設備：環適用于如前述的2個超前鉆機和滑動設備：套1液壓馬達 (制動)2動力單元1控制板2角度范圍270°15TBM主變壓器輸入/輸出電壓20.000 / 690V套2功率3,200kVA頻率50Hz輸入液體類型 (根據 VDE 0532)VDE 0532)4.TBM掘進機主機及后配套技術說明海瑞克掘進機采用最新設計。所有刀具均為背裝式。刀具的檢查和更換在刀盤內進行。驅動軸承組件非常緊湊，這樣可以在刀盤后面離掌子面盡可能近的地方進行支護工作。穩定可靠的無級變速電驅動可以在通常條件下提供機器最大掘進

11、進度以及液壓驅動的所有優點，如高扭矩、低速、遇到惡劣地質條件時平穩反轉運行。支撐系統為單撐靴，為掘進機提供穩定和準確的導向。掘進過程中可操縱機器進行調向，使掘進精度更高。在需要安裝鋼拱架或圍巖軟弱時，支撐系統的撐緊壓力可隨推進系統壓力作比例調節，使得撐靴不致于破壞圍巖。同時單撐靴機構在掘進機頂部和下面為支護作業提供了更大空間。隧洞支護輔助系統（錨桿鉆機、鋼拱架安裝器、錨網設備）安裝在刀盤后部、撐靴之前。通過這些系統，可以在掘進機掘進的同時進行支護作業。變頻電機直接安裝于主軸承驅動機構上，為后部的錨桿、錨網和拱架安裝作業提供了最大空間。推進油缸在兩側連接主梁和撐靴機構，其所處的位置同樣也能為前面

12、留出最大空間。刀盤四周的許多刮板和鏟斗通過刀盤中空結構將巖碴輸送至主梁中間的主機皮帶機上。TBM主機部分由刀盤、主軸承驅動組件及機頭架、主梁、撐靴、推進油缸、后下支承、主驅動密封及潤滑系統、液壓系統、電氣設備、司機室、變壓器等組成。輔助設備：錨桿鉆機、超前鉆機、鋼拱架安裝器、混凝土初次噴射機構、主機皮帶機。后配套系統包括若干單軌臺車和后配套皮帶機。主要由以下系統組成：橋式皮帶機、若干臺車、支護設備、材料運送、液壓系統、供排水、空壓機、通風等，它能為掘進機作業提供動力電供應、石渣轉運、壓縮空氣供應、供水、通訊等等。橋式皮帶機尾端的支點在第一節后配套臺車上，前端支承在掘進機主梁上，它把石渣轉運到后

13、配套皮帶機上，在倒入連續皮帶機的受料斗。所有的臺車都由重載車輪支承，臺車上安裝有眾多的輔助設備，并有人行通道方便作業人員的通過和緊急撤離。在后配套采用雙軌，以便機車的進出、方便材料的供應，減少停工損失。5.TBM施工方案針對不同施工期的主要工作內容， TBM設備施工總體方案如下：(1)在總體控制路線規劃上采用：首先按期安裝并進行設備調試，最后爭取提前貫通。(2)施工運輸方案規劃：為充分發揮TBM設備的掘進速度，保證長隧洞的出渣能力，出渣單獨采用連續皮帶機出渣方案；施工人員及材料、混凝土、配件采用軌道機車運輸方案。(3)超前地質預報方案規劃：開工前及TBM設備掘進調試期進行地面地質勘察工作，初步

14、確定不同圍巖類別在不同位置的分布情況。在正常掘進期跟進短期超前地質預報，探測掌子面前方50200m的地質情況。(4)TBM設備掘進施工參數控制方案：根據不同圍巖，施工調試期初步確定前期施工參數（如采用較高轉速較低扭矩等）；施工過程中根據圍巖地質情況、設備性能狀況、刀具的磨損情況等，及時調整施工參數（如采用較高轉速、較高扭矩）；施工后期由于主軸承及大、小齒輪等磨損較大，掘進速度減慢，施工參數應選擇較小的磨損工況（如采用較小的轉速、較高的扭矩等）。5.1總體技術保證措施施工進度控制措施：將TBM設備正常掘進施工作為關鍵施工工序，其它工序圍繞此關鍵工序展開；嚴格控制里程碑工序的竣工時間，保證整體工期

15、的實現。制定掘進方向監測預防保證措施，在隧道施工中，嚴格控制掘進方向，由專門的測量人員對激光導向站點進行校核，將隧道方向偏差控制在允許范圍。提高不良地質段的長、短期預報的準確度，針對斷層破碎帶、地下涌水、巖爆、有害氣體等不良地質現象采取相應的地質勘查手段，合理運用鉆孔、物探等探測設備和儀器，作出準確的預報，并及時進行超前管棚加固或灌漿處理，以保證TBM設備掘進的順利進行。加強刀具、機器設備的維護與保養，提高TBM設備掘進的實際利用率。對采取緊急應急處理措施所需的機器設備、材料充分保障，并設立專門的保障體系和專用倉庫，對項目部的所有人員進行培訓，做到人人負責。公司集中公司優秀人才，保障人力資源供

16、應，以老帶新，培訓TBM設備主要機械操作手、電氣工程師、機械工程師及管理工程師等多方面的技術人員。合理地進行零配件、易損機件和施工原材料的儲備，保證零配件和材料的及時供應。信息管理措施：建立并健全施工信息網絡化管理體系，加強施工過程中的信息收集及處理措施，并將處理后的結果直接用于工程的施工管理。5.2 TBM的SLS-T APD導向系統TBM設備掘進方向的控制極為重要，方向控制不當，造成盤型滾刀受力不均，致使刀具提前損壞，增加換刀的次數和配件成本，影響施工進度，另一方面，會使得隧道出現超、欠挖過大，影響工程質量。因此，在隧道施工中應嚴格控制掘進方向，將偏差控制在允許范圍內：水平設計洞軸線

17、77;100mm，垂直誤差±60mm：引水隧洞的貫通中誤差橫向不得大于±250mm，高程不得大于±25mm。導向控制原則確定合理的方向參數。控制掘進軸線與設計中心線的偏差。確保做到掘進前準確定位，掘進中嚴格操作，掘進后適時調整。SLS-T APD 激光導向系統概述SLS-T APD 激光導向系統見圖4。圖4SLS-T APD 激光導向系統圖SLS-T APD就是為此目的而設計開發的。具有目標自動識別功能及隧道推進軟件的SLS-T APD導向系統能夠為隧道掘進機的掘進連續地提供最新的有關機器空間位置及方向的數據信息, TBM司機通過對TBM進行合適的控制操作以使TB

18、M在允許的誤差范圍內盡量沿DTA向前掘進。SLS-T APD系統的主要的基準是由初始安裝在墻壁或隧道襯砌上的激光全站儀發出的一束可見激光。一般來說根據激光的功率的不同,激光需要能夠發射100200m的距離,同時激光發射距離的長短還受外部大氣環境和激光束本身所受的反射有關。激光束穿過機器中的凈空區域及后配套設備(激光窗),擊到安裝在機器前部的電子激光靶上。激光發射起點和激光靶之間的有效距離也取決于激光窗的尺寸和隧道的曲率。因此需要定期地將激光全站儀前移到一個新的站點。測量人員只需要測出全站儀所在的第一個站點的坐標,以后放置全站儀的站點的坐標由全站儀的 SLS-TAPD 功能自動確定。5.3 TB

19、M掘進施工工序流程TBM設備掘進施工工序流程見圖5。是否超前地質預報進入下一掘進循環50m內是否實施超前處理措施導軌鋪設換步、調向不良地質體超前處理掘 進初期支護卸 渣 出 渣（包括底部清渣）超過50m圖5TBM設備掘進施工工序流程框圖掘進參數的選擇掘進模式的選擇TBM設備根據轉速可分為高速模式和低速模式掘進兩種。使用高速掘進時，周圍巖石振動較大，容易引起周圍巖石松動，所以在地質情況較差時，采用低轉速、高扭矩掘進，圍巖較完整時，采用高轉速、低扭矩掘進。不同地質狀況下掘進參數的選擇和調整節理不發育的硬巖（類、類）情況下作業a.選擇電機高速掘進；b.開始掘進時掘進速度選擇15，掘進到5cm左右開始

20、提速；c.正常情況下，掘進速度一般選擇35左右；d.圍巖本身的干抗壓強度較大，不易破碎，若掘進速度太低，將造成刀具刀圈的大量磨損；若掘進速度太高，會造成刀具的超負荷，產生漏油或弦磨現象，因此，必須選擇合理的掘進參數。節理發育的類圍巖狀況下作業掘進推力較小，應選擇自動扭矩控制模式，并密切觀察扭矩變化，調整最佳掘進參數。節理發育且硬度變化較大的類圍巖狀況的作業因圍巖分布不均勻，硬度變化大，有時會出現較大的振動，所以推力和扭矩的變化范圍大，必須選擇手動控制模式，并密切觀察扭矩變化。a.此類圍巖下掘進，推力、扭矩在不停地變化，不能選擇固定的參數（推力、扭矩）作標準，應密切觀察，隨時調整掘進速度。若遇到

21、振動突然加劇，扭矩的變化很大，觀察渣料有不規則的塊體出現，可將刀盤轉速換成低速，并相應降低推進速度，待振動減少并恢復正常后，再將刀盤轉換到高速掘進。b.掘進時，即使扭矩和推力都未達到額定值，也會使通過局部硬巖部分的刀具過載，產生沖擊載荷，影響刀具壽命，同時也使主軸承和主大梁產生偏載。所以要密切觀察掘進參數與巖石變化。當扭矩和推力大幅度變化時，應盡量降低掘進速度，控制在30左右，以保護刀具和改善主軸承受力，必要時停機前往掌子面了解圍巖和檢查刀具。節理、裂隙發育或存在斷層帶（、類圍巖）下的作業掘進時應以自動扭矩控制模式為主選擇和調整掘進參數，同時應密切觀察扭矩變化、電流變化及推進力值和圍巖狀況。a

22、.掘進參數選擇：電機選用低速，掘進速度開始為20，等圍巖變化趨于穩定后，推進速度可上調，但不應超過一定范圍（如35），扭矩變化范圍10。b.密切觀察皮帶機的出渣情況：當皮帶機上出現直徑較大的巖塊，且塊體的比例大約占出渣量2030時，應降低掘進速度，控制貫入度。當皮帶機上出現大量塊體，并連續不斷成堆向外輸出時，停止掘進，變換刀盤轉速以低速掘進，并控制貫入度。當圍巖狀況變化大，掘進時刀具可能局部承受軸向載荷，影響刀具的壽命，所以必須嚴格扭矩變化范圍10，以低的掘進速度，一般情況，掘進速度20。5.4 TBM掘進作業過程TBM設備掘進作業循環TBM設備掘進時主要依靠由刀盤、機頭架與大梁、支撐和推進裝

23、置組成的掘進系統來進行，正常的作業循環步驟見圖6。T B M 掘進，推進油缸伸開一個行程結束，推進油缸運行停止停止膠帶運 輸 機外機架的撐靴收回較差圍巖時，牽引后配套系統收回推進油缸，前移外機架及撐靴啟動刀盤驅動系統伸出后支撐啟動刀盤，開始下一行程施工啟動膠帶運輸機撐 靴 重 新 撐 緊收 回 后 支 撐對于、類圍巖同步牽引后配套圖6TBM設備掘進作業循環步驟流程框圖作業開始，支撐部分相對于工作部分處在前位，撐靴撐緊洞壁，此時，TBM設備已完全找正，后支撐提起，切削盤轉動，推進液壓缸伸出，推動工作部分前移一個行程。掘進行程終了，準備換步，此時，切削盤停止轉動，后支撐伸出抵到洞底上以承受TBM設

24、備主機的后端重力，水平支撐油缸收回。推進油缸主支撐回縮，支撐部分自由地準備換步，這由推進液壓缸反向供油，使活塞桿縮回，帶動水平撐靴及外機架向前移動。水平支撐靴伸出，再與圍巖接觸撐緊，提起后支撐離開洞底，TBM設備定位找正。回到，啟動刀盤，切削盤又一次旋轉，TBM設備準備進行下一個循環。TBM設備掘進換步原理及步驟換步原理：換步是根據推進油缸的行程進行的，即推進油缸推進一個行程，TBM設備就破巖掘進一個循環行程，每個循環行程約，循環行程結束后即進行換步作業。當一個循環結束時停止掘進，刀盤后退23cm，放下主機后支撐，將主機支撐牢固后，收回水平撐靴，前移水平撐靴一個循環的距離，然后根據導向系統提供

25、的主機位置參數進行TBM設備調向，調向完成后，將撐靴撐緊至一定的壓力，收回主機后支撐，拖動后配套并前移一個循環的距離后，即可接著進行下一循環的掘進作業。當后配套的輔助作業工作量較少時，主機移動與后配套可根據具體情況同步進行。換步步驟第一步：撐緊撐靴，收起后支撐，見圖7。圖7 撐緊撐靴，收起后支撐第二步：刀盤旋轉，開始掘進推進，見圖8。圖8掘進推進第三步：掘進行程完成后，進行換步，放下后支撐，見圖9。圖9 換步放下后支撐第四步：收回水平撐靴，前移撐靴，再撐緊水平撐靴，進行下一個掘進循環，見圖10。圖10 收回撐靴前移簡潔換步措施在TBM設備換步期間，為縮短換步時間，在條件允許的情況下，可采取如下

26、措施：后配套系統的拖拉盡可能在掘進行程結束前的最后幾分鐘或開始掘進時的前幾分鐘進行，或在圍巖較好的地層，主機移動與后配套同步進行；加強類圍巖的支護施工效率，盡量在一個行程內完成初期支護及鋪設鋼軌的施工任務，減少輔助施工延遲占用時間；加強超前地質預報的準確性，嚴格控制掘進施工方向，縮短TBM設備方向找正的調整時間；在皮帶運輸機啟動的過程中，可同時啟動刀盤聲光報警系統；在換步期間，操作員要嚴于職守，在盡可能縮短換步時間的前提下，嚴格按操作程序作業，提高掘進效率。一般情況下，在地質情況較好，激光導向系統正常的情況下，換步時間約5min。正常掘進施工刀盤后部的側向撐靴向洞壁撐起并穩固在洞壁巖面上，同時

27、用楔塊油缸將側支撐的位置牢牢鎖定，并將推進反作用力傳給洞壁，掘進的水平方向鎖定，同時調整前支撐，將掘進的垂直方向（即坡度）鎖定。水平撐靴定位以后，推進推力油缸并轉動刀盤開始掘進。掘進時，刀盤上的每一個滾刀產生推進力使掌子面圍巖產生破裂，并形成直徑10cm左右的碎塊。根據TBM設備的扭矩轉速曲線的基本性能，在不良地質條件下采用低轉速低扭矩的參數切割軟巖，在圍巖條件較好、強度較高的硬巖采用高轉速高扭矩高速切割硬巖，若出現刀盤卡住則采用脫困扭矩或采用刀盤逆轉的方式處理，施工過程中根據不同的圍巖條件調整合適的參數。刀盤的推力由推進油缸提供，推進的反作用力被傳遞到水平支撐靴板上，水平支撐靴板由水平支撐油

28、缸緊緊的撐到洞壁，直接將推進油缸的推力傳遞到洞壁，刀盤驅動系統驅動刀盤旋轉，由此產生的反扭矩由機頭架、大梁及滑塊、鞍架和斜缸通過水平支撐板傳遞到洞壁。鉆進的工作行程結束，初步支護工作完成后，撐靴將收回，這時，TBM設備的重量將由后面的后支撐支撐。TBM設備及其后配套系統通過收縮牽引油缸，撐靴重新支撐洞壁來向前移動到新的掘進位置。當推進行程結束時，水平支撐油缸縮進，此時TBM設備的操作手要調整好TBM設備的軸線方向，通過激光方向鎖定系統來操縱推力油缸控制方向，由此開始一個新的推進行程。刀具更換TBM設備在掘進過程中，由于刀具對巖石的不斷切削，會造成刀具磨損嚴重，進而影響施工進度與質量，為此必須嚴

29、格按照供應商的刀具更換指南上的要求，當刀具磨損到一定程度時要進行及時的調整和更換。根據大伙房TBM施工經驗，每天每班要派專人及時檢查刀具情況，內容包括檢查刀具軸承、刀具螺栓、斗齒等。在圍巖不好地段，要提前更換好刀具。粉塵控制掘進過程中，隨著巖石的不斷切削破碎，將產生粉塵污染物，影響施工環境，并造成設備潤滑系統、液壓系統產生故障，為此，需要采取措施及時處理。通過刀盤前方的噴嘴座上裝有的噴水嘴，噴射水霧對產生的粉塵進行控制。根據地層條件的要求，對作業面上的噴射水量可以進行調節，最大限度降低粉塵懸浮率。通過后配套上的除塵風機和吸塵器，進行粉塵清理。注意事項支撐與洞壁一定要完全接觸，由于刀盤的穩定對于

30、滾刀的連續作業軌跡十分關鍵（消除余震和位移），一個穩定的刀盤和一致的、重復的刀具軌跡，可以提高TBM設備的進尺和延長刀具及大軸承的壽命，因此，支撐的穩固情況就顯得尤為重要。在TBM設備刀盤前方的噴嘴座上裝有噴水嘴，正常施工掘進時，通過噴射水霧來降低刀具的溫度，并抑制粉塵的擴散，因此要經常、及時地對噴嘴進行檢查，防止因水質不凈而堵塞，從而影響施工環境和降低刀具的使用壽命。在通過軟巖、斷層和破碎帶時，塌方較大的地方可能進行手動噴射填實，需盡可能加大支撐靴板與洞壁的接觸面積，使支撐靴板在保證足夠的支撐力時，對于洞壁的比壓足夠小，這樣可以避免支撐靴板在不良地質條件下陷入洞壁，保證TBM設備的連續掘進，

31、進而減小機體的震動，保證施工安全、控制掘進速度。因TBM設備掘進時，抑制粉塵擴散和冷卻刀具均需要消耗大量的水，并且在掘進過程中還可能遇到洞壁涌水，這些積水過多時會將刀座淹沒，此時需根據水位傳感器收集的信號及時啟動機頭架后面的潛水泵快速排水，以保證TBM設備的連續掘進不受影響。在每天預留的檢修時間內，需對刀盤、支撐系統等重要部位的螺栓、連接裝置及液壓推進系統的供油管路等進行檢查，將事故隱患消滅在萌芽狀態。檢修期間內，需對刀盤刀具的數量及磨損情況進行認真檢查，合理安排刀具的更換。注意掘進方向的控制與調整：對于水平方向的調整，主要是活塞腔和活塞桿都充滿壓力油的水平支撐油缸在缸筒內的單方向移動，因缸筒

32、與滑塊是以十字銷軸方式連接在一起的，為此滑塊和大梁也隨著水平支撐缸筒移動，從而實現水平方向上的調整，防止超挖和欠挖情況的發生。對于垂直方向的調整是使用安裝在鞍架和大梁之間的斜缸，當斜缸伸長時，大梁相對于水平支撐油缸升高，TBM設備機器向下掘進；相反，當斜缸縮進時，大梁相對于水平支撐油缸下降，TBM設備則向上掘進。因此，要控制好前進軸線方向，避免偏斜。掘進過程中，要密切注意數據采集系統提供的信息，發現異常情況，及時采取措施，以保障施工的正常進行。5.5 出碴設備組成由于本工程開挖斷面大，出碴量大，掘進距離長，加上TBM設備掘進速度快，必須采用皮帶機連續出碴。TBM設備出渣設備采用與主機配套的全套

33、連續皮帶運輸機系統，該系統主要由以下幾部分組成：主皮帶驅動裝置、張緊裝置（皮帶儲存倉）、皮帶、輔助驅動裝置、皮帶返程輔助驅動裝置和皮帶支架及上、下托輥，可移動的皮帶機尾部，見圖11。 根據本工程的需要，連續皮帶機的技術參數如表3。皮帶驅動裝置皮帶驅動助力裝置皮帶延伸裝置皮帶存儲及張緊裝置后配套拖車圖11隧洞連續皮帶輸送機整體示意圖表3連續皮帶機技術參數表項 目類 型帶 寬帶 速能 力TBM皮帶機槽形皮帶1400mm0-3 ms1800th后配套皮帶機槽形皮帶1400mm0ms1800th主洞連續皮帶機槽形皮帶1200mm0ms1800th石渣運輸出渣系統的一端位于TBM設備主機大梁內，并向后延

34、伸至整個后配套系統，刀盤刀具切削巖石產生的巖屑經收集裝置傳輸到大梁前部的中轉皮帶上，再傳輸到后配套上的主皮帶運輸系統。因出渣距離較長，根據施工實際需要，將可移動的皮帶機安放在一輛重型后配套臺車上，依靠液壓油缸將皮帶機尾部與后配套皮帶機系統對接，使石渣通過移動皮帶機輸出至主洞皮帶機上，轉至東引2#施工支洞內的出渣皮帶機上運到模薩溝渣場。石渣轉運見圖12。主洞皮帶發包人皮帶圖12石渣轉運示意圖6.TBM初期支護TBM初期支護使用TBM設備后配套配置的錨桿鉆機、超前鉆機、混凝土拌合及輸送泵、混凝土噴射機械手、鋼筋網安裝器、環形梁安裝器等設備，通過專業操作手使用手動裝置和遙控裝置配合完成作業。6.1

35、錨桿支護3#引水洞支護所有錨桿多為砂漿式錨桿。同時部分地段采用漲殼式預應力錨桿或者水漲式錨桿，在特別地段采用超前自鉆式中空注漿錨桿。普通砂漿錨桿的施工鉆孔采用TBM自身配備的錨桿鉆機完成，TBM主機上在刀盤后方和主機尾部分別安裝2臺Atlas Copco cop1838型鉆機，鉆孔直徑可達3364mm。安裝在刀盤后方的鉆機跟隨TBM掘進同步施工，后部的鉆機對前方可能遺漏或者無法順利進行施工的區域完成鉆孔。四臺鉆機可完成覆蓋隧洞全周360°的鉆孔。施工工藝流程按照如下順序進行：鉆孔安裝孔口封閉裝置注漿安裝錨桿；或鉆孔安裝錨桿安裝孔口封閉裝置注漿。漲殼中空注漿式錨桿的施工鉆孔：使用錨桿鉆

36、機鉆孔，為使鉆孔直且鉆徑精確，采用十字鉆頭鉆孔。對于25錨桿，鉆頭使用42mm46mm（EX4225適用的錨桿孔徑為42mm46mm）。在吹凈鉆孔后，將安裝漲殼錨固頭錨桿插入孔道，一端安上安裝工具或工廠配合提供的纖尾，并接上錨桿鉆機，開動鉆機。通過其沖轉力使漲殼錨固頭在孔道底部充分漲開（一般以鉆機無法轉動為止）。卸去鉆機或纖尾，安裝墊板，螺母及注漿管。施加預應力，并按規定鎖定荷載。施加預應力的方法有兩種：用機械扭力扳手鎖定或用雙活塞柱空心千斤頂鎖定荷載。施加預應力完成后及時進行注漿。注漿質量是錨桿耐久性的關鍵。注漿材料純水泥漿，水灰比WC（0.350.45）1。WC值小時，水泥漿的收縮率少。根

37、據實際情況選擇WC值。注漿設備：使用注漿壓力11.5MPa的螺桿泵注漿，在孔口設置漿塞。注漿時將初步拌和的水泥漿放入注漿泵的進料器中。開動泵工作后，注漿前將進料器中的全部漿液通過泵泵回到進料器中，使泥漿體通過泵充分拌和后再行錨桿注漿。當錨桿向上安裝時，即向隧道拱部安裝時，注漿液從注漿管進漿，漿體逐漸充溢鉆孔并向上流動，注漿體從漲殼錨固頭尾端進漿，此時中空錨桿體的空腔成為排氣道。當錨桿向下安裝時，中空錨桿體為進漿道，塑料管為排氣道注漿時，漿體從漲殼錨固頭底部出漿，并逐漸充溢鉆孔道。漿體從塑料管流出，并保持約30s的壓力時停止注漿。自鉆式中空注漿錨桿的施工特點與構造：由中空錨桿體、連接套、中止器、

38、止漿塞、自由段PE套管、自由端鋼瓦套、墊板和螺母組成。鉆孔：使用錨桿鉆機鉆孔，為使鉆孔直且鉆徑精確，采用十字鉆頭鉆孔。對于25錨桿，鉆頭使用42mm46mm。錨桿現場裝配：按設計圖紙的錨桿自由段長度規定切割 ，去切口毛邊。在套管兩端鉆防黃油注漿孔，以便灌注黃油時注油與排氣。然后加上套管固定。安裝錨桿：將錨桿慢慢地插入孔中，就位。然后套上錨墊口套管，錨墊口套管頭錐頭小的一端安裝在孔洞側，壓緊。注漿：用中空錨桿專用注漿泵進行反循環注漿法施工。通過向中空桿體注漿，漿液通過桿體從底部注漿端頭流出，并逐漸流向孔口，當漿液從孔口流出時表時注漿已滿，錨墊口套管內泥漿刮平。用純純水泥漿，水灰比WC0.350.

39、5。注漿壓力12MPa，水泥漿標號不宜小于C30。錨墊口套管混凝土基座施工：為保證預應力張拉及減少預應力損失，錨墊口套管混凝土基座應在注漿完成后進，錨墊口套管外用C40鋼筋砼作混凝土座，基座平面應與錨墊口套管口垂直、表面刮平。預應力張拉和預應力荷載鎖定：待砼達到強度后，安裝墊板、螺母。用20t級錨桿張拉機拉或用扭力扳手擰緊，擰緊力矩400500N.m。封口：荷載鎖定后，按設計要求裁去多余的桿體端頭，用水泥砂漿或砼封頭。水脹式錨桿的施工在軟弱、破碎、高地應力、圍巖變形大的洞段，根據施工圖紙及監理人的指示，設置水脹式錨桿。水脹式錨桿孔的直徑應與錨桿相匹配。水脹式錨桿應輕拿輕放，嚴禁損傷其末端的注液

40、嘴。安裝錨桿前，對安裝系統進行全面檢查，確保其良好的狀態。裝好注水管，將錨桿桿體送入鉆孔中，應使托板與巖面緊貼。高壓泵的試運轉壓力宜為1530MPa，向錨桿桿體注水時，水壓應大于30MPa，應保持注水壓力穩定，達到調壓閥泄壓為止。預應力錨索在實際施工過程中根據現場施工和地質情況設置一定的預應力錨索，施工部位根據施工情況定。6.2 鋼筋網鋼筋網的安裝在錨桿施工完成后進行，首先在鋼筋網安裝器上布置鋼筋網片，并用細鋼絲綁扎連接固定。鋼筋網安裝器將網片頂起移動到安裝位置舉升到巖面，通過錨桿尾部的墊板和設置8的鋼筋進行固定。6.3 濕式噴混凝土本工程TBM上設一個12m長的進行初期噴射的噴射混凝土平臺（

41、1#臺車前面）和一個3m長的進行二次補噴的噴射平臺（5#臺車），同時在設備橋上設置以應急的噴射裝置，噴射混凝土通過高線混凝土系統采購，直接運輸到TBM上進行混凝土噴射作業，混凝土的各種外加劑（除速凝劑外）均在混凝土拌和過程中添加。混凝土運輸到TBM上后，利用吊機將混凝土罐吊運到輸料皮帶后方放置平穩，做好噴射混凝土的準備工作。噴射混凝土作業采用分段分片進行，噴射順序自下而上，支護區域的兩臺噴射機械手分別進行左右各210°范圍的噴射作業，進行噴射作業時根據地質情況及時調整噴頭到巖面的距離和速凝劑泵的流量，或考慮在混凝土中添加納米材料。保證噴射混凝土一次噴射完成。噴射操作手和輸送泵操作手之

42、間設無線聯絡，及時調整設備工作參數。6.4 鋼拱架鋼拱架構件（H200）自洞外通過運料平板車運至TBM機尾下部后，通過下部吊機、升降平臺、上部轉運吊機、轉運小車運到刀盤后方的鋼拱架安裝器處。鋼拱架安裝器完成拼裝、架設鋼拱架的作業。鋼拱架在拼裝架中拼裝時，構件兩端的螺栓暫不上緊，待整環鋼拱架且緊貼頂部巖體后，自上向下逐根緊固螺母。前后相鄰拱架之間以鋼筋焊結連接。鋼拱架安裝時把鋼拱架安裝器的起始位置轉到頂部，通過螺栓使第一片鋼拱與安裝器連接，然后逆時針旋轉，依次后續各片鋼拱就位連接，最后由撐緊裝置把拼好的拱架移出到適當位置張緊，底部兩片拱架的連接處用千斤頂撐緊，使鋼拱架與巖面充分接觸，最后用夾板連

43、接、焊接固定。6.5 TBM超前支護在本工程施工圖紙或監理工程師指示的特殊洞段及不良地質洞段的施工，包括自穩時間較短的軟弱破碎巖體、斷層破碎帶，以及大面積淋水或涌水地段，采用設備自身攜帶的超前鉆機，在監理工程師的批準或指示下進行超前支護。超前支護主要包括：超前錨桿、超前小導管注漿等。6.6 超前小導管注漿在斷層破碎帶等洞段，由于圍巖易產生塌方，故施工前可采用超前小導管注漿進行預支護。超前小導管采用熱扎無縫鋼管加工制成，前端加工成錐形，尾部焊接加勁箍，管壁同邊鉆注漿孔，施工時鋼管沿隧洞開挖外輪廓線布置，環向間距視圍巖情況進行布置。7.各類圍巖洞段的處理措施類圍巖特點是圍巖強度較高，穩定性好，不會

44、產生塑性變形，但局部可能有掉塊，控制掘進速度，并在施工中不斷的調整；施工的重點是加強對不同地質結構體的穩定進行定性判斷，并及時跟進系統錨桿加固；加強刀具的冷卻，適時判斷刀具的磨損程度，并及時更換；加強整機的維修、保養、保養，后配套系統及輔助系統的協調管理，從而保持TBM設備高效的運轉狀態。類圍巖特點是局部穩定性較差，不及時支護可能產生塌方或變形破壞，不斷的調整掘進速度，施工的重點是加強不穩定塊的隨機錨桿及系統錨桿的及時支護施工，同時也要加強后配套系統及輔助系統的協調管理。類圍巖特點是巖體不穩定，圍巖自穩時間較短，不及時支護隨時可能發生規模較大的變形和破壞，控制施工掘進速度。施工的重點是加強超前

45、地質預報和地質觀測判斷，配合地質探測，并準備足夠的鋼支撐、錨桿，及時噴射混凝土進行初期支護，保證機械順利通過不良地質地段。類圍巖特點是圍巖極不穩定，隨時將產生變形和塌方，且較為嚴重，多出現在破碎帶發育部位，并有可能伴隨涌水等，通過類圍巖洞段時控制掘進速度，施工的重點是加強短期超前地質預報，并配合超前鉆孔探測，存在問題將立即停機進行超前地質處理；掘進過程中，進行鋼支撐、錨桿、掛網、噴混凝土及排水等措施的處理加固，并控制TBM設備機頭方向，防止機頭下沉、傾斜，偏離掘進方向，確保TBM設備快速、順利通過不良地質體地段。8.不良地質體洞段的處理措施8.1 斷層的處理措施超前處理措施通過地質超前預報，確

46、定掌子面前方斷層的性質、特征、規模等情況，特別是涌水量、洞內水與地表水的連通性、巖體結構狀況和次生軟弱構造對施工和支護的影響程度，以便采取相應的處理措施。在設計或監理人的指導下，采取超前灌漿、超前小導管注漿、超前錨桿等處理措施，進行預處理。斷層破碎帶地段TBM設備掘進措施斷層帶圍巖受構造影響嚴重，圍巖破碎、穩定性極差，在TBM設備掘進過程中可能會出現塌方，且影響范圍大、深度深，拱頂沉降量大，嚴重時很容易造成拱架失穩、變形。TBM設備掘進至斷層破碎帶時，由于掌子面附近的圍巖破碎、松散，TBM設備刀盤應頂在掌子面上，暫不后退，更不能在無推進的狀態下，轉動刀盤進行掘進開挖出渣，否則，會造成刀盤前部更

47、大范圍坍塌，形成空穴，而一旦形成刀盤前部的空洞，處理起來困難更大，而且會延誤工期。首先采用人工噴錨，及時封閉圍巖，對不同圍巖條件的地段，噴混凝土的厚度要及時調整，確保圍巖變形受到控制和主機撐靴不會撐跨圍巖，監控量測及時反饋，若拱頂下沉仍得不到控制，應補噴混凝土或加密拱架支撐等一系列增強支護措施。對坍塌區用鐵皮封堵，噴混凝土封閉，及時快速灌注混凝土，對范圍大且坍塌于護盾上的坍腔回填時，為減少等強時間，提高工效，在混凝土中加入適量速凝劑（速凝劑量適中，以保證混凝土有一定的流動性，以確保坍腔回填密實）。拱架安裝一定要保證豎直，間距符合要求，螺栓擰緊，隧洞清底要徹底，以保證鋼拱架緊貼仰拱。若鋼拱架受壓

48、變形應及時用型鋼加固，其連接要牢固，底部兩邊打鎖腳錨桿，以有效控制拱架變形、穩定圍巖，確保安全及主機順利通過。對圍巖破碎區和滲水區，打入注漿錨桿，用濃度為36Be，的水玻璃與水灰比為的水泥漿加固圍巖，填充空隙。及時調整設備的技術參數，降低對巖面的承壓力，減少擾動，保護圍巖，盡量減少剝落坍塌量。當斷層破碎帶處圍巖整體性和穩定性較差時，可能伴隨大型坍塌，為減少對巖體的破壞，此時不再使用側向撐靴，而用后支撐頂推行走，采用較低的刀盤轉速，從而控制刀盤的推進速度，掘進速度也隨即降低。8.2 斷層帶加固在TBM設備通過斷層帶后，盡快加固圍巖，主要是沿隧道周圍鉆孔對圍巖進行固結灌漿，地下水豐富時，對灌漿厚度

49、、長度加強控制。地下涌水的處理措施TBM設備掘進突發涌水會給施工帶來嚴重影響，甚至會危及人員及財產安全。因而，處理方案應堅持的原則為：預測先行，預防為主；防微杜漸，確保安全。滲漏水的處理對于TBM設備施工經過斷層時，首先探明水文地質條件及圍巖穩定條件，早預防、早準備，封閉地下水、固結圍巖，再掘進，盡可能的減少涌水對施工造成災難性的影響。處理涌水主要有引排和封堵兩種措施。掘進前，打超前鉆孔，探測鉆孔出水量、水壓、涌水里程等，如水量不大，利用TBM設備配備的鉆機打排水孔排水，在做好排水系統的情況下，TBM設備繼續掘進；如水量較大、巖石破碎，而不具備排水條件時，則要通過注漿堵水等處理后再掘進，否則涌水可能會造成工作面及側壁坍塌。遇到裂隙發育、涌水量大的破碎帶，并且破碎帶含承壓水層，巖石的導水性及富水性較好，可采用排堵