關(guān)于TBM施工中噴錨支護(hù)技術(shù)的論述論文
1 概述
那邦水電站引水隧洞全長(zhǎng)為9687m，過(guò)水?dāng)嗝鏋閳A形，最小過(guò)水?dāng)嗝嬷睆?.5m，開(kāi)挖直徑為4.5m，隧洞最小埋深約為60m，最大埋深約為600m。引水隧洞底坡為3.59‰。引水隧洞巖石中Ⅱ類圍巖約占44%，Ⅲ類圍巖約占34%，Ⅳ類圍巖約占19%，Ⅴ類圍巖估計(jì)在3%左右。Ⅱ類圍巖只需進(jìn)行一次支護(hù)，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類圍巖需一次支護(hù)，并需進(jìn)行混凝土襯砌。
引水隧洞主要采用TBM 法施工，TBM 施工主要是掘進(jìn)、支護(hù)、出渣三大作業(yè)，以及軌道延伸、通風(fēng)、供電、供水等其他輔助作業(yè)，一切作業(yè)以掘進(jìn)作業(yè)為核心。在掘進(jìn)作業(yè)的同時(shí)，錨桿作業(yè)和混凝土噴射等支護(hù)作業(yè)，以及進(jìn)料、通風(fēng)、供電、供水、軌道鋪設(shè)等輔助作業(yè)同時(shí)進(jìn)行，以降低延誤掘進(jìn)作業(yè)為一般原則。
初期支護(hù)是解決隧道施工期間的穩(wěn)定和安全的工程措施，它是永久襯砌的一部分。初期支護(hù)形式為噴射混凝土、安裝錨桿、支立鋼拱架、掛鋼筋網(wǎng)片等。
2 TBM初期噴錨支護(hù)
開(kāi)敞式TBM 及其后配套系統(tǒng)配置了相應(yīng)的支護(hù)設(shè)備。一般情況下，利用這些附屬設(shè)備，能夠與TBM 掘進(jìn)同時(shí)作業(yè)，做到及時(shí)快速支護(hù)，真正實(shí)現(xiàn)TBM 工廠化流水線的連續(xù)并行作業(yè)模式。TBM 施工初期支護(hù)主要有以下幾種類型：錨桿支護(hù)(包括隨機(jī)錨桿和系統(tǒng)錨桿);噴射混凝土支護(hù)(包括素噴混凝土、鋼筋網(wǎng)和鋼拱架噴混凝土);超前支護(hù)(包括超前錨桿或超前小鋼管、超前管棚、超前小導(dǎo)管注漿)。現(xiàn)就噴錨支護(hù)技術(shù)進(jìn)行論述：
2.1 噴錨支護(hù)支護(hù)方法及工藝方法
2.1.1 錨桿作業(yè)
支護(hù)方法：在Ⅱ、Ⅲ類圍巖地段以及一般圍巖地段，TBM掘進(jìn)后，對(duì)于隧洞局部不穩(wěn)巖塊，Ⅱ類圍巖打Φ22，L=2.25m 隨機(jī)錨桿，外露0.1m，入巖深2.15m;Ⅲ類圍巖打Φ22，L=3m 隨機(jī)錨桿，外露0.1m。Ⅳ、Ⅴ類圍巖利用TBM 上配置的兩臺(tái)錨桿鉆機(jī)，施作Φ22、L=3m，間距200×200 梅花形布置的.系統(tǒng)錨桿。錨桿采用“先注漿后安裝錨桿”的程序施工。利用錨桿鉆機(jī)鉆孔，孔徑42mm，清洗孔內(nèi)巖粉后，注漿泵滿孔注漿，將錨桿立即插入孔內(nèi)安裝固定。
工藝方法：錨桿鉆機(jī)可在主梁一定范圍內(nèi)縱向移動(dòng)，并可在圓斷面180°區(qū)域內(nèi)旋轉(zhuǎn)，也可前后旋轉(zhuǎn)。保證了鉆機(jī)在TBM 掘進(jìn)過(guò)程中完成鉆孔作業(yè)。錨桿注漿的水泥砂漿配合比通過(guò)試驗(yàn)確定，注漿采用注漿機(jī)。
1) 錨桿鉆孔。砂漿錨桿采用“先注漿后安裝錨桿”的程序施工。TBM 掘進(jìn)后，采用刀盤后面TBM 上配置的兩臺(tái)錨桿鉆機(jī)(型號(hào)COP113、速度500 rpm/320 rpm、功率11 kW、鉆孔深度1.8m (1 步in 1stage)、縱向移動(dòng)距離1.5m) 鉆孔，鉆孔直徑大于錨桿直徑15mm 以上，孔深偏差值不大于50mm;孔內(nèi)積水和巖粉吹洗干凈。
2) 錨孔注漿。注漿方式：制漿機(jī)(型號(hào)GX- Ⅱ) 拌制好砂漿后，采用TBM 上配置的砂漿錨桿專用注漿泵(型號(hào)NHBL110) 將砂漿注入孔內(nèi)，砂漿充填長(zhǎng)度不小于孔深的80%;注漿開(kāi)始或中途停止超過(guò)30min 時(shí)，用水或稀水泥漿潤(rùn)滑注漿罐及其管路。
3) 砂漿錨桿安裝。在錨孔注漿后利用錨桿鉆機(jī)直接將加工好的錨桿插入孔內(nèi)，并將錨桿攪拌數(shù)次，以使砂漿中空氣充分排出;將孔口段填滿砂漿，錨桿與鉆孔間隙用鋼楔加固，使錨桿不松動(dòng)，并在鉆孔中央。
錨桿施工工藝流程：
布點(diǎn)→鉆孔→沖孔→注漿→安裝錨桿→養(yǎng)護(hù)→無(wú)損檢測(cè)
巖石錨桿的質(zhì)量檢驗(yàn)：
引水隧洞錨桿檢測(cè)主要采取聲波原理的無(wú)損檢測(cè)方法，選用的檢測(cè)儀器為L(zhǎng)X- 10E錨桿錨固檢測(cè)儀。
2.1.2 混凝土噴射作業(yè)
錨桿布設(shè)后，拌制好的混凝土罐車與空渣車編組后運(yùn)進(jìn)洞內(nèi)就位，其上的吊機(jī)將罐車吊起放到固定位置，接電源罐體旋轉(zhuǎn)將料卸到傳送帶上，并通過(guò)傳送帶向噴射泵受料斗供料，再由噴射泵管路送至人工噴咀或噴射機(jī)械手處，，噴射至作業(yè)面。隧洞開(kāi)挖后，一般由后配套噴射機(jī)械手進(jìn)行系統(tǒng)噴射C25 混凝土，可在環(huán)向270°范圍內(nèi)作業(yè)，噴混凝土層厚為100mm，一次噴射完成。在不良洞段施工時(shí)，利用軟管從噴射混凝土泵引到機(jī)頭架后的噴咀，人工持噴咀先及時(shí)噴射一層C25 混凝土，盡早封閉圍巖，進(jìn)行封面處理。
因此，得到最大關(guān)聯(lián)度指標(biāo)值r3=0.925，最小關(guān)聯(lián)度指標(biāo)值r17=0.925，即壁后注漿對(duì)盾構(gòu)隧道工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)影響最大，高水壓的影響相對(duì)最小。
壁后注漿和注漿控制的灰色關(guān)聯(lián)度值都達(dá)到了0.90 以上，說(shuō)明在施工過(guò)程中應(yīng)做好壁后注漿與注漿孔封堵，在填充圍巖與管片之間的空隙，要確保同步注漿量，及時(shí)根據(jù)管環(huán)上浮量的變化增減卸水孔。
對(duì)權(quán)重值分析，按照權(quán)重值降序排列得到的因素類別排列依次為：管片錯(cuò)臺(tái)(0.296)、管片破損、崩角(0.292)、管片滲漏水(0.248)、管片裂紋(0.163)，即管片錯(cuò)臺(tái)對(duì)盾構(gòu)隧道工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)影響最大，管片裂紋的影響最小。
管片錯(cuò)臺(tái)的風(fēng)險(xiǎn)因素較復(fù)雜，其不僅影響到隧道的外觀質(zhì)量，還會(huì)導(dǎo)致隧道漏水，在施工過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)其質(zhì)量控制。
3結(jié)論
運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析法，通過(guò)建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，對(duì)盾構(gòu)隧道的風(fēng)險(xiǎn)因素集進(jìn)行了定量分析，得到的各風(fēng)險(xiǎn)因素的灰色關(guān)聯(lián)度指標(biāo)和權(quán)重值較準(zhǔn)確地反映了盾構(gòu)隧道風(fēng)險(xiǎn)大小，具有一定的科學(xué)性，從而可為盾構(gòu)隧道質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的控制提供科學(xué)的依據(jù)。
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