Page 125 - 工程施工技术应用及管理

第四章 隧道工程施工

作，布置了钻孔和可控源大地音频电磁法以及全隧道范围高密度电法、工程地震
等方法的物探工作。
（五）TBM 施工选型技术
TBM 可分为敞开式、单护盾、双护盾 3 种类型。敞开式 TBM 适应于较完

整、有一定自稳性的围岩，特别是在硬岩、中硬岩掘进中，强大的支撑系统为刀
盘提供了足够的推力，能充分发挥出优势。敞开式 TBM 刀盘附近有足够的空间
用来安装钢架、锚杆、超前注浆、喷射混凝土等作业，能及时有效地对不稳定
围岩进行支护。双护盾式 TBM 有护盾保护结构，可在掘进的同时进行管片的安

装，但其适用的地层需相对稳定、岩石抗压强度适中、地下水不太丰富。采用双
护盾 TBM 在通过地应力变化大、破碎、块状围岩时如不能迅速通过，则护盾有
被卡住的危险。影响 TBM 选型诸多因素中，地质条件、衬砌型式、隧洞用途和
造价是重点，而最为关键的因素是地质条件。西秦岭特长隧道围岩以Ⅲ级为主，

岩性以层状的变砂岩、夹砂质、千枚岩、砂质千枚岩居多，岩石饱和抗压强度小
于 100MPa，选择敞开式 TBM 施工。大伙房输水工程突破了中国及其他国家 TBM
选型的常规经验限制，在Ⅲ类围岩（相当于铁路的Ⅳ级）占掘进长度 78.76% 的
TBM 施工段开创性地选用了敞开式 TBM，并为其各项设备进行了科学合理的配

置，在施工中取得了极大成功，TBM 月进尺达到国际先进水平。
（六）TBM 洞内组装及拆卸技术
针对无法进行洞外 TBM 组装及拆卸的情况，大伙房输水工程通过分析论
证并结合 TBM 设备的特点，合理确定地下组装洞室断面形式及布置位置，根据

TBM 的大件尺寸，研究 TBM 运输支洞的断面以及洞内运输方案，中国首次实现
了 TBM 的地下洞室组装。通过设置中间支洞，对 TBM 进行中间检修来提高 TBM
长距离掘进的可靠性，并提出 TBM 中间转场方案，为 TBM 连续掘进 20km 奠定
了基础。最终在西秦岭隧道贯通后成功实现 TBM 洞内拆卸。

（七）TBM 掘进技术
1. 敞开式 TBM 掘进
（1）刀盘刀具设置技术
为进一步提高掘进机滚刀的破岩效率，在刀盘设计过程中确定合理的刀间

距显得尤为重要。冯欢欢等在利用岩石破碎角推导破岩刀间距范围的基础上，基
于 RFPA 分析系统，进行了双刀、三刀作用下的不同刀间距破岩效果的分析，并

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