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【摘 要】本文通过初步的介绍对TBM掘进技术的发展应用进行了相应的描述，然后根据具体情况对TBM掘进效率的主要影响参数做了阐述，最后详细的分析了TBM相关工程地质问题及处理措施。
【关键词】TBM掘进技术；发展应用；地质问题
一、前言
随着时代的不断发展，对TBM掘进技术的要求也越来越高，这就要求在施工中必须加强专业技能的研讨，对相关的工程地质问题加以重视，不断分析TBM掘进技术的发展应用，为TBM掘进技术的提供有力的保障。
二、TBM掘进技能的开展使用
世界上第一台全断面隧道掘进机（简称TBM）自从1851年美国人Charles Wilson创造以来，历经160余年的不断开展，曾经集施工速率快、顺应地层广、安全、牢靠、经济等诸多长处于一身，活着界列国的隧道施工中体现出了特殊的劣势。
我国使用TBM开挖隧道的案例较多，比较著名的如西康铁路秦岭Ⅰ线隧道、山西万家寨引黄入晋工程、辽宁大伙房水库一期输水隧道、甘肃引大入秦工程、四川锦屏二级水电站引水隧道等，这些工程接纳的TBM大多为关闭式和双护盾式，固然开挖进程中阅历的地质条件庞大多变，但是颠末相应的技能处置，均体现出了很好的顺应性。
基于TBM开挖的成熟技能和我国基建交通范畴疾速开展的精良机会，TBM必将失失更普遍的使用。
三、TBM掘进服从次要影响参数
1、机器参数
TBM法隧道施工中，在相反的机况及地质状况下，对掘进参数的准确选择是决议掘进安全、疾速、经济的次要要素。TBM掘进机的掘进参数次要有8个：刀盘转速、刀盘扭矩、电机电流值、推进力、推进缸压力、实践掘进速率、贯入度（每转进尺）和推进速率电位器选择值。此中电机电流值与刀盘扭矩、推进缸压力与推进力成反比，实践掘进速率=刀盘转速×贯入度。
在选定刀盘转速后，独一能间接控制的便是选择推进速率。经过调理推进速率来控制掘进。由于岩石状况差别，掘进所需的扭矩和推进力也差别，实践到达的掘进速率也不尽相反。在相反掘进速率状况下，刀盘转速高速时的贯入度是低速时的一半，与贯入度成反比的刀盘扭矩、推进力绝对较小。
但是当刀盘高速运转时，对脆弱围岩的扰动较大，有能够形成围岩的失稳坍塌，同时高速时出碴会放慢，相应的添加胶带机的任务负荷。因而在脆弱围岩的地质状况下，刀盘的转速次要选择是低速。
2、刀盘反转展转功率与扭矩
刀盘反转展转破岩时，要克制刀具破岩的总阻力矩M刀、铲斗装渣阻力矩M1及铲斗与洞壁之间的摩擦阻力矩M2。
机器反转展转所需总力矩 M总=f×（M刀+M1+M2）/η
式中：f---大于1的安全储藏系数
η---刀盘传动机构的服从
机器反转展转总功率 N=M总×n/716.2（马力）
式中：n---刀盘转速（r/min）
3、掘进机的贯入度
贯入度（Net Penetration，又称为净切深），也便是我们通常所说的切深，即界说为刀盘每旋转一圈的行进间隔，是研讨掘进机推进力与掘进速率之间干系的次要参数。
4、掘进机任务参数之间的互相关连
通常以为影响掘进机功能的机器要素包罗每把刀具的推进力、刀具的磨损水平、刀间距、刀具直径、扭矩、转速、刀盘直径和曲率、TBM推进力、后配套设置装备摆设、机器处置大块岩石的才能以及抗打击和振动的波动性等。
由于刀盘及刀具的多少尺寸在机器制造后曾经确定，不克不及变动。以是关于掘进机任务功能影响可控的次要要素只能为推进力、转速，或许为由以上两者影响的掘进机推进速率和扭矩。
四、TBM相干工程地质问题及处置方法
由于TBM设置装备摆设巨大，对地质条件的顺应性不如钻爆法灵敏，假如在没有预警的状况下遇到不良地质条件，每每会招致掘进速率迟缓、服从低下、工期耽搁，乃至有能够带来劫难性的严重结果。我国昆明掌鸠河引水供水工程、山西万家寨引黄工程、台湾平林公路隧道，以及荷兰南部的西斯凯尔特河隧道等，在TBM经过不良地质地段时均发作了诸如突水、塌方、卡机等工程变乱，要挟着施工职员及机器设置装备摆设的安全，并造生长工夫的停机处置。
因而，为了避免相似变乱的发作，必须依据TBM本身特点及不良地质条件的详细状况实时接纳相应的处置方法，以包管TBM安全、顺遂地经过不良地质地段。
1、断层破裂带
为使TBM可以安全、顺遂地经过断层破裂带，肯定要停止深化的空中地质观察和高密度电法等地球物理探测或超前钻探等对断层破裂带的地位、范围作出公道的预测，并赶早接纳对策。假如断层破裂带范围较小，则可以不绝止预处置，接纳低转速、小行程、疾速掘进的办法间接掘进经过，尽能够不绝机或增加停机工夫，以防TBM刀盘被卡。
假如断层破裂带范围较大，当接纳间接掘进办法无法经过期，则可先对破裂带停止预处置（如注浆预加固等），然后再迟缓掘进经过。关于范围很大的断层破裂带，接纳以上办法均无法经过期，则可以从阁下开挖支洞，对破裂带地段接纳钻爆法停止开挖，施工终了后，TBM在空载形态下间接步进经过。
关于掘进进程中的涌水，可接纳以下方法停止处置：假如涌水量较小，可应用TBM本身携带的排水设置装备摆设变被动排水为自动排水，做好排水零碎后，TBM持续掘进。关于涌水量较大的状况，可应用TBM机头所装备的超前钻打排水孔停止排水，并添加过量的排水设置装备摆设进步排水才能；也可以接纳围岩注浆的办法将地下水封堵在洞核心岩內。
2、软岩大变形
关于地区地下水位线以上范围较小的溶洞，假如对TBM掘进影响不大，则可不予处置持续掘进；待TBM通当时，应用管片回填孔对溶洞回填豆砾石，并停止凝结灌浆加固。 关于隧洞下方范围较大的溶洞，假如溶洞被充填，可以先对溶洞停止超前注浆加固，待TBM通当时，经过管片回填孔对溶洞段停止前期高压凝结灌浆。
假如溶洞无充填或仅部分充填，则可以用豆砾石、砌石、混凝土等材料停止回填并压浆加固，待TBM通当时，经过管片回填孔对溶洞段停止前期高压凝结灌浆。
关于隧洞上方范围较大的溶洞，假如溶洞被充填，可应用掘进机本身携带的超前钻探设置装备摆设和灌浆设置装备摆设对溶洞停止全洞周超前注浆处置，以避免TBM颠末期溶洞充填物塌落；待TBM通当时，经过管片回填孔对溶洞段停止高压凝结灌浆并施设锚杆。
假如溶洞无充填或仅部分充填，则可以接纳锚杆加槽钢的半环形钢支持，用豆砾石、砌石、混凝土等材料停止封堵、回填并压浆加固。关于含水量较大的溶洞，在掘进前要应用
超前钻打排水孔停止排水，并做好排水零碎，包管排水疏通；掘进进程中要增强对涌水量的监测，避免劫难性突水将隧洞吞没。
3、洼地应力与岩爆和围岩大变形
掘进前，依据围岩体的岩性、构造特性及地应力巨细等相干材料，并联合种种物探办法停止超前地质预告，确定岩迸发作的地位、范围。关于细微岩爆，可不予处置；当岩爆范围较大时，可应用超前钻孔开释地应力，并在钻孔中注水，湿化岩体。掘进进程中，在掌子面喷水潮湿岩体，低落岩爆的危害性，并增强监测，避免大范围岩爆的发作。开挖后实时停止支护，只管即便增加围岩暴露工夫。
关于洼地应力软岩地层掘进进程中的围岩大变形成绩，可得当超挖给围岩预留肯定的变形空间，或进步辅佐液压缸的推力，使TBM疾速经过软岩地层，并实时停止支护。
4、含煤地层与瓦斯突出
由于含煤系地层常含有CO、CH4等易燃、无害气体，严重地要挟着洞内施工职员的安康和生命安全。
因而，当TBM掘进到煤系等地层时，应增强洞内透风，还要在TBM上安装无害气体检测仪，增强对瓦斯等无害气体的监测，并订定严厉的防火方法，确保施工安全。
五、结束语
综上所述，加强对TBM掘进技术的分析，能够对TBM掘进技术的发展应用进行把握，进而能够提出一些工程地质问题的解决方法，如此方可在实际的工程中对问题进行掌控，提高TBM掘进技术。
参考文献：
[1]王淑新.TBM掘进技术的发展与展望[J].中国工程咨询，2010
[2]傅冰骏.建立隧道掘进机产业，促进我国地下空间开发[J].探矿工程，2011
[3]張镜剑.TBM的应用及其有关问题和展望[J].岩石力学与工程学报，2010
【关键词】TBM掘进技术；发展应用；地质问题
一、前言
随着时代的不断发展，对TBM掘进技术的要求也越来越高，这就要求在施工中必须加强专业技能的研讨，对相关的工程地质问题加以重视，不断分析TBM掘进技术的发展应用，为TBM掘进技术的提供有力的保障。
二、TBM掘进技能的开展使用
世界上第一台全断面隧道掘进机（简称TBM）自从1851年美国人Charles Wilson创造以来，历经160余年的不断开展，曾经集施工速率快、顺应地层广、安全、牢靠、经济等诸多长处于一身，活着界列国的隧道施工中体现出了特殊的劣势。
我国使用TBM开挖隧道的案例较多，比较著名的如西康铁路秦岭Ⅰ线隧道、山西万家寨引黄入晋工程、辽宁大伙房水库一期输水隧道、甘肃引大入秦工程、四川锦屏二级水电站引水隧道等，这些工程接纳的TBM大多为关闭式和双护盾式，固然开挖进程中阅历的地质条件庞大多变，但是颠末相应的技能处置，均体现出了很好的顺应性。
基于TBM开挖的成熟技能和我国基建交通范畴疾速开展的精良机会，TBM必将失失更普遍的使用。
三、TBM掘进服从次要影响参数
1、机器参数
TBM法隧道施工中，在相反的机况及地质状况下，对掘进参数的准确选择是决议掘进安全、疾速、经济的次要要素。TBM掘进机的掘进参数次要有8个：刀盘转速、刀盘扭矩、电机电流值、推进力、推进缸压力、实践掘进速率、贯入度（每转进尺）和推进速率电位器选择值。此中电机电流值与刀盘扭矩、推进缸压力与推进力成反比，实践掘进速率=刀盘转速×贯入度。
在选定刀盘转速后，独一能间接控制的便是选择推进速率。经过调理推进速率来控制掘进。由于岩石状况差别，掘进所需的扭矩和推进力也差别，实践到达的掘进速率也不尽相反。在相反掘进速率状况下，刀盘转速高速时的贯入度是低速时的一半，与贯入度成反比的刀盘扭矩、推进力绝对较小。
但是当刀盘高速运转时，对脆弱围岩的扰动较大，有能够形成围岩的失稳坍塌，同时高速时出碴会放慢，相应的添加胶带机的任务负荷。因而在脆弱围岩的地质状况下，刀盘的转速次要选择是低速。
2、刀盘反转展转功率与扭矩
刀盘反转展转破岩时，要克制刀具破岩的总阻力矩M刀、铲斗装渣阻力矩M1及铲斗与洞壁之间的摩擦阻力矩M2。
机器反转展转所需总力矩 M总=f×（M刀+M1+M2）/η
式中：f---大于1的安全储藏系数
η---刀盘传动机构的服从
机器反转展转总功率 N=M总×n/716.2（马力）
式中：n---刀盘转速（r/min）
3、掘进机的贯入度
贯入度（Net Penetration，又称为净切深），也便是我们通常所说的切深，即界说为刀盘每旋转一圈的行进间隔，是研讨掘进机推进力与掘进速率之间干系的次要参数。
4、掘进机任务参数之间的互相关连
通常以为影响掘进机功能的机器要素包罗每把刀具的推进力、刀具的磨损水平、刀间距、刀具直径、扭矩、转速、刀盘直径和曲率、TBM推进力、后配套设置装备摆设、机器处置大块岩石的才能以及抗打击和振动的波动性等。
由于刀盘及刀具的多少尺寸在机器制造后曾经确定，不克不及变动。以是关于掘进机任务功能影响可控的次要要素只能为推进力、转速，或许为由以上两者影响的掘进机推进速率和扭矩。
四、TBM相干工程地质问题及处置方法
由于TBM设置装备摆设巨大，对地质条件的顺应性不如钻爆法灵敏，假如在没有预警的状况下遇到不良地质条件，每每会招致掘进速率迟缓、服从低下、工期耽搁，乃至有能够带来劫难性的严重结果。我国昆明掌鸠河引水供水工程、山西万家寨引黄工程、台湾平林公路隧道，以及荷兰南部的西斯凯尔特河隧道等，在TBM经过不良地质地段时均发作了诸如突水、塌方、卡机等工程变乱，要挟着施工职员及机器设置装备摆设的安全，并造生长工夫的停机处置。
因而，为了避免相似变乱的发作，必须依据TBM本身特点及不良地质条件的详细状况实时接纳相应的处置方法，以包管TBM安全、顺遂地经过不良地质地段。
1、断层破裂带
为使TBM可以安全、顺遂地经过断层破裂带，肯定要停止深化的空中地质观察和高密度电法等地球物理探测或超前钻探等对断层破裂带的地位、范围作出公道的预测，并赶早接纳对策。假如断层破裂带范围较小，则可以不绝止预处置，接纳低转速、小行程、疾速掘进的办法间接掘进经过，尽能够不绝机或增加停机工夫，以防TBM刀盘被卡。
假如断层破裂带范围较大，当接纳间接掘进办法无法经过期，则可先对破裂带停止预处置（如注浆预加固等），然后再迟缓掘进经过。关于范围很大的断层破裂带，接纳以上办法均无法经过期，则可以从阁下开挖支洞，对破裂带地段接纳钻爆法停止开挖，施工终了后，TBM在空载形态下间接步进经过。
关于掘进进程中的涌水，可接纳以下方法停止处置：假如涌水量较小，可应用TBM本身携带的排水设置装备摆设变被动排水为自动排水，做好排水零碎后，TBM持续掘进。关于涌水量较大的状况，可应用TBM机头所装备的超前钻打排水孔停止排水，并添加过量的排水设置装备摆设进步排水才能；也可以接纳围岩注浆的办法将地下水封堵在洞核心岩內。
2、软岩大变形
关于地区地下水位线以上范围较小的溶洞，假如对TBM掘进影响不大，则可不予处置持续掘进；待TBM通当时，应用管片回填孔对溶洞回填豆砾石，并停止凝结灌浆加固。 关于隧洞下方范围较大的溶洞，假如溶洞被充填，可以先对溶洞停止超前注浆加固，待TBM通当时，经过管片回填孔对溶洞段停止前期高压凝结灌浆。
假如溶洞无充填或仅部分充填，则可以用豆砾石、砌石、混凝土等材料停止回填并压浆加固，待TBM通当时，经过管片回填孔对溶洞段停止前期高压凝结灌浆。
关于隧洞上方范围较大的溶洞，假如溶洞被充填，可应用掘进机本身携带的超前钻探设置装备摆设和灌浆设置装备摆设对溶洞停止全洞周超前注浆处置，以避免TBM颠末期溶洞充填物塌落；待TBM通当时，经过管片回填孔对溶洞段停止高压凝结灌浆并施设锚杆。
假如溶洞无充填或仅部分充填，则可以接纳锚杆加槽钢的半环形钢支持，用豆砾石、砌石、混凝土等材料停止封堵、回填并压浆加固。关于含水量较大的溶洞，在掘进前要应用
超前钻打排水孔停止排水，并做好排水零碎，包管排水疏通；掘进进程中要增强对涌水量的监测，避免劫难性突水将隧洞吞没。
3、洼地应力与岩爆和围岩大变形
掘进前，依据围岩体的岩性、构造特性及地应力巨细等相干材料，并联合种种物探办法停止超前地质预告，确定岩迸发作的地位、范围。关于细微岩爆，可不予处置；当岩爆范围较大时，可应用超前钻孔开释地应力，并在钻孔中注水，湿化岩体。掘进进程中，在掌子面喷水潮湿岩体，低落岩爆的危害性，并增强监测，避免大范围岩爆的发作。开挖后实时停止支护，只管即便增加围岩暴露工夫。
关于洼地应力软岩地层掘进进程中的围岩大变形成绩，可得当超挖给围岩预留肯定的变形空间，或进步辅佐液压缸的推力，使TBM疾速经过软岩地层，并实时停止支护。
4、含煤地层与瓦斯突出
由于含煤系地层常含有CO、CH4等易燃、无害气体，严重地要挟着洞内施工职员的安康和生命安全。
因而，当TBM掘进到煤系等地层时，应增强洞内透风，还要在TBM上安装无害气体检测仪，增强对瓦斯等无害气体的监测，并订定严厉的防火方法，确保施工安全。
五、结束语
综上所述，加强对TBM掘进技术的分析，能够对TBM掘进技术的发展应用进行把握，进而能够提出一些工程地质问题的解决方法，如此方可在实际的工程中对问题进行掌控，提高TBM掘进技术。
参考文献：
[1]王淑新.TBM掘进技术的发展与展望[J].中国工程咨询，2010
[2]傅冰骏.建立隧道掘进机产业，促进我国地下空间开发[J].探矿工程，2011
[3]張镜剑.TBM的应用及其有关问题和展望[J].岩石力学与工程学报，2010