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TBM穿越软弱围岩施工技术(铁道学会二等奖)

        南铁路磨沟岭隧道全长 6114m ,采用 TB880E 大型敞开式硬岩掘进机施工。该机于 1997 年由铁道部部斥巨资引进,已经在西康铁路秦岭 Ⅰ线隧道硬岩地质条件下得到了成功应用。磨沟岭隧道的地质情况与秦岭隧道差异较大,为软岩隧道,岩质主要为泥盆系中统石英片岩及大理岩夹云母石英片岩,Ⅳ、Ⅴ级占 70 %以上,中铁隧道集团有限公司结合磨沟岭隧道施工,进行了《 TBM 穿越软弱围岩施工技术研究》的课题研究。该成果完善了硬岩掘进机在软岩中的快速施工技术,提高了硬岩掘进机在软弱围岩中的适应能力,使先进的 TBM 施工技术得到拓展和延伸,取得了显著的社会、经济效益。该项成果达到国内领先水平,并荣获 2004 年度铁道学会科技进步二等奖。

        敞开式硬岩掘进机既不能象全封闭式掘进机那样及时安装衬砌环保证施工安全,也不是象无护盾掘进机那样仅在硬岩中施工,它的原理是通过超前预测前方围岩的地质情况为软弱围岩后,采用掘进机自带的超前地质钻超前预加固围岩、抑制围岩出护盾后的变形,并及时利用拱架安装器、锚杆钻机、增设的潮喷系统在围岩出护盾后及时施作锚喷柔性支护(包括钢支撑、钢筋网等)形成“支护 + 围岩”的共同受力体系。同时,在掘进过程中根据围岩的地质情况对掘进参数进行动态调整,以减少掘进对围岩的扰动,从而达到快速、安全通过软弱地质段的目的。根据以上技术原理,总结出了超前地质预报技术、超前预加固技术、锚喷柔性支护技术、设备状态监测和故障预报技术、量测监控技术、 TBM 掘进参数的选择及在软岩条件下设备的改良技术等 TBM 穿越软弱围岩施工关键技术。

        通过该项成果的应用,在施工中成功穿越了受 F2 区域性大断层影响最严重的破碎围岩地段,工程质量安全得到保障, Ⅳ级围岩施工指标提高到 110 ~ 150m/月,Ⅴ级围岩施工指标提高到300 ~ 350m/月,Ⅱ、Ⅲ级围岩进度可维持在450m/月左右,并创造了TBM施工月进573.9m,日进41.3m的全国最新、最高记录。

        科技成果通过洛阳市科委组织的成果鉴定,并获铁道学会科学技术二等奖。


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