關于TBM施工中噴錨支護技術的論述論文
1 概述
那邦水電站引水隧洞全長為9687m，過水斷面為圓形，最小過水斷面直徑3.5m，開挖直徑為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類圍巖估計在3%左右。Ⅱ類圍巖只需進行一次支護，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類圍巖需一次支護，并需進行混凝土襯砌。
引水隧洞主要采用TBM 法施工，TBM 施工主要是掘進、支護、出渣三大作業，以及軌道延伸、通風、供電、供水等其他輔助作業，一切作業以掘進作業為核心。在掘進作業的同時，錨桿作業和混凝土噴射等支護作業，以及進料、通風、供電、供水、軌道鋪設等輔助作業同時進行，以降低延誤掘進作業為一般原則。
初期支護是解決隧道施工期間的穩定和安全的工程措施，它是永久襯砌的一部分。初期支護形式為噴射混凝土、安裝錨桿、支立鋼拱架、掛鋼筋網片等。
2 TBM初期噴錨支護
開敞式TBM 及其后配套系統配置了相應的支護設備。一般情況下，利用這些附屬設備，能夠與TBM 掘進同時作業，做到及時快速支護，真正實現TBM 工廠化流水線的連續并行作業模式。TBM 施工初期支護主要有以下幾種類型：錨桿支護(包括隨機錨桿和系統錨桿);噴射混凝土支護(包括素噴混凝土、鋼筋網和鋼拱架噴混凝土);超前支護(包括超前錨桿或超前小鋼管、超前管棚、超前小導管注漿)。現就噴錨支護技術進行論述：
2.1 噴錨支護支護方法及工藝方法
2.1.1 錨桿作業
支護方法：在Ⅱ、Ⅲ類圍巖地段以及一般圍巖地段，TBM掘進后，對于隧洞局部不穩巖塊，Ⅱ類圍巖打Φ22，L=2.25m 隨機錨桿，外露0.1m，入巖深2.15m;Ⅲ類圍巖打Φ22，L=3m 隨機錨桿，外露0.1m。Ⅳ、Ⅴ類圍巖利用TBM 上配置的兩臺錨桿鉆機，施作Φ22、L=3m，間距200×200 梅花形布置的系統錨桿。錨桿采用“先注漿后安裝錨桿”的程序施工。利用錨桿鉆機鉆孔，孔徑42mm，清洗孔內巖粉后，注漿泵滿孔注漿，將錨桿立即插入孔內安裝固定。
工藝方法：錨桿鉆機可在主梁一定范圍內縱向移動，并可在圓斷面180°區域內旋轉，也可前后旋轉。保證了鉆機在TBM 掘進過程中完成鉆孔作業。錨桿注漿的水泥砂漿配合比通過試驗確定，注漿采用注漿機。
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 掘進后，采用刀盤后面TBM 上配置的兩臺錨桿鉆機(型號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;孔內積水和巖粉吹洗干凈。
2) 錨孔注漿。注漿方式：制漿機(型號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NHBL110) 將砂漿注入孔內，砂漿充填長度不小于孔深的80%;注漿開始或中途停止超過30min 時，用水或稀水泥漿潤滑注漿罐及其管路。
3) 砂漿錨桿安裝。在錨孔注漿后利用錨桿鉆機直接將加工好的錨桿插入孔內，并將錨桿攪拌數次，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，并在鉆孔中央。
錨桿施工工藝流程：
布點→鉆孔→沖孔→注漿→安裝錨桿→養護→無損檢測
巖石錨桿的質量檢驗：
引水隧洞錨桿檢測主要采取聲波原理的無損檢測方法，選用的檢測儀器為LX- 10E錨桿錨固檢測儀。
2.1.2 混凝土噴射作業
錨桿布設后，拌制好的混凝土罐車與空渣車編組后運進洞內就位，其上的吊機將罐車吊起放到固定位置，接電源罐體旋轉將料卸到傳送帶上，并通過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械手處，，噴射至作業面。隧洞開挖后，一般由后配套噴射機械手進行系統噴射C25 混凝土，可在環向270°范圍內作業，噴混凝土層厚為100mm，一次噴射完成。在不良洞段施工時，利用軟管從噴射混凝土泵引到機頭架后的噴咀，人工持噴咀先及時噴射一層C25 混凝土，盡早封閉圍巖，進行封面處理。
因此，得到最大關聯度指標值r3=0.925，最小關聯度指標值r17=0.925，即壁后注漿對盾構隧道工程質量風險影響最大，高水壓的影響相對最小。
壁后注漿和注漿控制的灰色關聯度值都達到了0.90 以上，說明在施工過程中應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，及時根據管環上浮量的變化增減卸水孔。
對權重值分析，按照權重值降序排列得到的因素類別排列依次為：管片錯臺(0.296)、管片破損、崩角(0.292)、管片滲漏水(0.248)、管片裂紋(0.163)，即管片錯臺對盾構隧道工程質量風險影響最大，管片裂紋的影響最小。
管片錯臺的風險因素較復雜，其不僅影響到隧道的外觀質量，還會導致隧道漏水，在施工過程中應加強其質量控制。
3結論
運用灰色關聯分析法，通過建立風險評價模型，對盾構隧道的風險因素集進行了定量分析，得到的各風險因素的灰色關聯度指標和權重值較準確地反映了盾構隧道風險大小，具有一定的科學性，從而可為盾構隧道質量風險的控制提供科學的依據。
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