软岩条件下单护盾TBM长距离独头掘进技术研究

摘要

软岩条件下采用单护盾TBM施工需要解决的主要问题是如何解决TBM对围岩的适应性，以提高TBM应对卡机、涌沙涌泥、栽头等事故的能力，该研究依托于甘肃省引洮供水一期工程总干渠7#隧洞工程项目，针对隧洞主要围岩为软岩或及软岩，岩性均一，大部分岩石饱和抗压强度小于SMPa，选用了单护盾TBM进行施工。先从出口向进口方向掘进，期间遇到含水疏松砂层等不良地质情况，出现了管片旋转、侧底管片间错台大、TBM“载头”、卡机等施工问题，究其原因主要是单护盾TBM在此类围岩条件下适应性较差。经过综合分析，将TBM原地拆解调头掘进，对TBM驱动系统、刀盘、盾体和后配套等进行了改造，有效解决了管片旋转、错台、“载头”等多项技术难题，提高了TBM在软岩不良地层条件的适应能力。同时，论文还结合工程特点进行了快速施工研究，分析单护盾TBM在具有自稳能力的软岩地层下的掘进特点，研究得出快速掘进时参数控制范围、各工序资源配置、运输编组配置、交通运输设置等成果，实际运用中创造了掘进速度世界水平。经过TBM在软弱地层的失利、成功和创造世界记录，得出在砂质泥岩、泥质砂岩稳定地层下掘进参数控制范围；分析了单护盾TBM在含水率不同的疏松砂层地质条件下，掘进参数变化规律，并提出了设备在该类地层条件下的适应性临界条件。研究成果为工程顺利实施奠定了坚实基础，为同类工程提供了重要参考价值。

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