维普资讯 http://www.cqvip.com 铁道建筑 Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｊｕｎｅ，２ＯＯ６ 文章编号：１００３—１９９５（２００６）０６—００２２—０３ 小浪底南岸引水隧道断层破碎带超前支护技术 马 莎 ，郝仕龙 ，丹建军 ，张占强 （１．华北水利水电学院岩工系，郑州４５００１１；２．洛阳市水利工程局，河南洛阳４７１００１） 摘要：引水隧道通过破碎断层带施工中采用钢格栅超前支护技术，文章对锚杆支护进行方案比选，详细 说明钢格栅超前支护施工的具体步骤及施工注意事项。采用该方法后隧道施工安全快速通过破碎带， 为类似工程提供经验借鉴。 关键词：隧道断层破碎带钢格栅超前支护锚杆 中圈分类号：Ｕ４５５．７文献标识码：Ｂ １工程概况 侧破碎、裂隙发育，夹有渗水，给整个工程施工带来了 很大的难题。因此，整个施工过程中如何及时、有效、 小浪底南岸引水工程是为小浪底水库南岸灌区和 安全地进行断层破碎带的施工是关系到整个南岸引水 洛阳市城市供水的大型工程，位于小浪底水利枢纽南 工程质量和工期的重要问题。 岸，是小浪底水利枢纽工程的组成部分，其中小浪底南 岸引水隧道是该工程的主要组成部分。引水隧道全长 ２隧道断层破碎带施工技术 ３ １４８ ｒａ，设计引水流量２８．６ ｍ ／ｓ，加大流量３５．０ ｍ ／ｓ， ２．１超前支护措施 隧道设计为圆形有压洞，内径３．６ ｍ。 根据隧道工程地质条件，结合设计，对断层破碎带 隧道地层主要是中生界三迭系下统刘家沟组Ｔ１ 、 实施了钢格栅拱架超前支护措施，钢格栅拱架为圆形， Ｔｌ”岩组，成份以石英、长石为主，岩体整体性差。围 沿整个断面等分为三段，每段两端焊接在三角形２００ 岩共分三类，即Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类，对于不同类型隧道围岩采 ｍｍ×２００ ｍｍ×１０ ｍｒｎ钢板上，两钢板以螺栓连接，其 用不同的开挖断面，即４．７ ｍ、４．９ ｍ、５．１ ｍ。由于隧道 中螺栓型号为Ｍ２０，螺母型号为ＡＭ２０，钢格栅拱架沿 几乎有一半通过Ｐ２地层，以页岩、粘土岩为主，开挖后 洞轴向间距１．０ ｍ一榀，钢格栅拱架超前支护详图见 易风化，其余一半为三迭系岩石，裂隙发育，倾角很缓， 图ｌ。根据设计要求，锚杆采用迈式注浆钻进锚杆，如 在整个施工中不仅遇到了多条断层破碎带，而且断层 图２（ａ）。 破碎带发育，一般充填角砾、断层泥，胶结松散，断层两 Ｒ３２Ｎ迈式注浆钻进锚杆 【Ｉ】饲格■拱架布置圈 （ｂ】样圈Ｇ 图１格栅钢拱架超前支护详图（单位：ｅｍ） 维普资讯 http://www.cqvip.com ２Ｏ０６年第６期 小浪底南岸引水隧道断层破碎带超前支护技术 钻头 （Ｉ】迈式注浆钻进锚杆大样圈 Ｃｏ）系统砂浆锚杆大样圈 图２两种锚杆支护比较图 ２．２选择锚杆支护施工方案 强度应达到６ ＭＰａ，为了验证系统砂浆锚杆在施工中 根据图２（ａ），隧道施工锚杆设计采用迈式注浆钻 的可行性，在施工前通过洞口对系统砂浆锚杆进行拉 进锚杆，结合长期使用系统砂浆锚杆的经验，要比设计 拔试验（非破坏性），结果表明，其拉拔力能达到６～１０ 方案优越，从工程地质条件和经济角度两方面对迈式 ＭＰａ（非破坏性），在施工初期，根据设计要求，每施工 注浆钻进锚杆和系统砂浆锚杆（见图２（ｂ））进行了对 一定数量的锚杆就进行一组拉拔试验（随机抽取３根， 比。 非破坏性），其结果都在６ ＭＰａ以上（非破坏性），试验 １）经济分析结果见表１。 结果表明，采用系统砂浆锚杆完全符合设计要求。 因此，通过上述分析比较，在整个断层破碎带钢格 裹ｌ两种锚杆成本比较 栅超前支护及隧道其它部位锚杆支护形式都采用了系 锚杆支 生产场地 运输距离 需要 总成本 总体 统砂浆锚杆进行施工。 护类型 及影响 及成本 数量 ，（元，根） 评价 ２．３钢格栅超前支护具体步骤 当时只在四 ｌ Ｏ００ ｋｍ以 根据工程地 供货不及 １）施工前根据图１制备一定数量的钢格栅，根据 迈式注 川成都有一 上。运输成本 质条件而 时，运距 浆钻进 家生产厂家， 高。不能及时 定，可能造 ７０～８０ 远、需求过 隧道钻进情况，当钻杆难钻进或钻杆易断且有渗水时， 锚杆 造价高，不能 到位。 成定货过多 高或不足， 可以判断临近断层带，此时，扩大原设计开挖断面至 及时到位。 或不足。 成本高。 ５．１ ｍ或稍大些，减少隧道进尺，开挖后立即对局部欠 根据施工要 从加工场地 根据现场工 加工及时， 挖断面进行人工修理，不稳定的岩块也用长杆铲使其 系统砂 求，及时在现 直接到施工 程地质条件 运距短，根 松动、掉落。 浆锚杆 场加工，及 现场，几乎零 而定，不会 ４０～４５ 据现场及时 ２）对断层破碎带进行局部系统砂浆锚杆支护，如 时、方便。 距离。方便、 造成加工过 调整数量， 在隧道断面两侧腰身以上、顶部及个别岩块采用砂浆 快捷。 多或不足。 成本低。 锚杆支护，起到防止两肩或顶部岩体或岩块坍塌，并使 部分不稳或有下滑趋势的岩块暂时稳定，然后向围岩 ２）从地质条件分析。迈式锚杆施工复杂，施工时 喷射３～５ ｅｍ厚的混凝土。对于断层带裂隙很发育， 要安装钻头和垫板及螺母，在断层破碎带施工时，速度 岩体很破碎且夹淤泥、有大量渗水的部位，锚杆是无法 往往很关键，施工时来不及将钢筋钻进，就已经发生了 钻进的，不稳定围岩对人身造成很大威胁，此时不能实 坍塌或掉块，施工速度相对较慢，且在危岩下操作，施 施系统砂浆锚杆支护，只能先迅速向围岩喷射３～５ ｅｍ 工人员安全受到威胁。系统砂浆锚杆施工简单，其施 厚的混凝土，然后再局部实施锚杆支护。 工程序为：钻孔一清孔一注浆一钻入钢筋。施工时，浆 ３）将已经制备好的钢格栅拱架支撑在断层破碎带 液是由小浪底水利枢纽工程原料生产基地生产的砂浆 断面，此时人身安全有一定的保障，可以按施工要求进 成品，筒状，长２０ ｅｍ，浸水泡３～５ ｍｉｎ即软化，可直接 行全断面系统砂浆锚杆支护，并将锚杆与钢格栅相互 注入钻孔，简单方便。施工速度快，能及时阻止掉块或 焊接或锚固。 局部坍塌。 ４）沿轴向在钢格栅内侧挂钢筋网，并通过已经支 ３）强度要求。按设计要求，迈式注浆锚杆的加固 护的锚杆及局部施加短钢筋将钢筋网和钢格栅焊接在 维普资讯 http://www.cqvip.com 铁２４ 道建筑 Ｊｕｎｅ，２００６ Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 文章编号：１００３．１９９５（２００６）０６—００２４—０３ ＴＢＭ隧道掘进中的激光导向系统 王国辉，马 莉 （广东工业大学，广州５１ｏ０９ｏ） 摘要：介绍ＴＢＭ隧道掘进机激光导向系统的基本组成、激光导向的基本原理和功能，以及激光导向在 ＴＢＭ掘进中应注意的问题。 关键词：ＴＢＭ隧道施工激光导向 中圈分类号：Ｕ４５５．７文献标识码：Ａ 中应当注意的一些问题。 ０引言 １ ＴＢＭ激光导向系统的基本组成 随着我国经济和社会的发展，长大铁路、公路隧 道、引水隧洞、城市地铁等重大地下工程建设项目越来 ＴＢＭ激光导向系统的基本组成主要由激光测量 越多，特长、大断面、地质条件复杂的隧道施工技术难 度越来越大，而开挖速度、安全、环保、质量和效益的要 求也越来越高，传统的钻爆施工难以解决这些问题。 ＴＢＭ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｂｏｒｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ）掘进施工是解决这些问题 的有效手段，在秦岭铁路隧道等工程施工中的成功应 用已充分展示了它的高效率，必将在今后长大隧道施 工中发挥重要作用。 ＴＢＭ隧道施工的高效率依赖机械设备的高性能 和与之配套的先进的激光导向系统。激光导向系统能 单元、后视棱镜和前视棱镜（激光靶）单元、测倾仪单 元、控制单元、数据传输等单元组成。为便于清晰描述 激光导向系统的组成，本文以ＰＰＳ ＴＢＭ的激光导向系 统为例加以说明。图１是ＰＰＳ ＴＢＭ激光导向系统的示 意图，其导向系统由可以自动瞄准目标的全站仪、后视 棱镜、可自动打开和关闭的前视棱镜、纵向横向测倾 仪、数据传输系统、工业用Ｐｃ和办公用Ｐｃ（可选设备） 以及与之相应的数据、图形处理软件等组成。全站仪 安置在事先测定出其空间位置的洞壁上，后视棱镜安 置在控制点上，随着掘进的推进，它们的位置不断向前 移动。前视棱镜（激光靶）、纵向横向测倾仪、工业用 ＰＣ机安装在＇ＩＢＭ上，办公用ＰＣ放置在洞外办公室 自动精确测定＇ＩＢＭ的三维空间位置和掘进方向，它还 给出ＴＢＭ偏离设计中线的所有必要的导向信息，计算 机屏幕可显示令人满意的中线方向，能按照设计线路 指导已发生偏离的ＴＢＭ返回到所设计中线的位置上， 内。千斤顶用来支撑机身和调整掘进机的姿态与掘进 方向。 使施工隧道顺利贯通。本文介绍了激光导向的基本原 理、系统组成和主要功能，并说明ＴＢＭ掘进激光导向 一起，以达到钢格栅超前支护能很好发挥作用，整体承 ５）在钢格栅拱架和开挖岩面间用混凝土预制块填 担隧道围岩应力。 塞。 ６）对整个钢格栅拱架支护断面进行喷射混凝土 ｌ０—１５ ｅｍ，达到超前支护对围岩形成柔性支撑，即允 许围岩有一定的变形，也及时了围岩的变形增长。 ３结论 通过对隧道断层破碎带采用钢格栅拱架超前支护 措施，使得整个隧道的开挖、临时支护任务得以安全、 快速地完成，比设计要求提前一个月完成隧道开挖和 临时支护工作；采用系统砂浆锚杆，为建设单位节约了 大笔资金，实践证明该技术具有很好的推广价值，已被 很多隧道工程采用。 修回日期：２ＯＯ６—０３—１０ 因此，超前支护和围岩能很好形成一个受力整体，共同 承担围岩压力和围岩变形，在一定程度上减小了作用 在钢格栅超前支护上的围岩应力。 （责任审编 王红）
