宋智，孫強(qiáng)

（遼寧省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，遼寧沈陽110006）

TBM組裝洞室未成型巖臺(tái)巖壁吊車梁設(shè)計(jì)研究

宋智，孫強(qiáng)

（遼寧省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，遼寧沈陽110006）

在TBM地下組裝洞室的實(shí)際開挖過程中，因圍巖節(jié)理、裂隙、控制爆破、人為操作等的影響，個(gè)別洞室段巖臺(tái)開挖未能成型。針對(duì)TBM組裝洞室開挖過程中的未成型巖臺(tái)，文中提出了不同程度未成型巖臺(tái)的處理方法，并以HJ隧道工程TBM1-1（4#支洞組裝洞室）為研究背景，對(duì)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，對(duì)同類工程提供了參考依據(jù)。

TBM地下組裝洞室；巖壁吊車梁；未成型巖臺(tái)

TBM地下組裝洞室內(nèi)巖壁吊車梁結(jié)構(gòu)形式的實(shí)現(xiàn)，需結(jié)合組裝洞室的結(jié)構(gòu)功能，并根據(jù)其地質(zhì)條件的復(fù)雜程度，嚴(yán)格控制開挖［1］，保證巖臺(tái)成型角度在合理范圍內(nèi)，但在組裝洞室的實(shí)際開挖過程中，因圍巖節(jié)理裂隙的存在、控制爆破的偏差以及人為操作等因素的影響，或多或少會(huì)造成組裝洞室段巖臺(tái)開挖未能成型。目前，對(duì)于巖壁吊車梁未能成型巖臺(tái)的處理方法并沒有相應(yīng)的國家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，為保證巖壁吊車梁的順利施作，本文以HJ隧道工程TBM1地下組裝洞室（4號(hào)支洞）為背景，對(duì)未成型巖臺(tái)巖壁吊車梁的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。

1　未成型巖臺(tái)概況

1.1地質(zhì)情況分析

HJ隧道工程TBM1地下組裝洞室（4號(hào)支洞）工程區(qū)，大地構(gòu)造單元一級(jí)為中朝準(zhǔn)地臺(tái)（Ⅰ）和吉黑褶皺系（II）。洞室埋深較大，在300～400 m之間。

洞室開挖采用控制爆破分層開挖，組裝洞室長80 m［2—4］。第Ⅰ層頂拱開挖高度為4.92 m，第Ⅱ、Ⅲ層高度均分別為6.7 m和3.88 m。Ⅰ層開挖揭露巖石主要為花崗斑巖，巖石堅(jiān)硬，圍巖類別鑒定為Ⅱ類。Ⅱ?qū)佑疫厜皫r臺(tái)部位主要受走向?yàn)镹E63°～74°（與洞軸線交角小于30°）、傾角為63°～73°的節(jié)理影響，左邊墻巖臺(tái)部位主要受走向?yàn)镹E60°～83°（與洞軸線交角小于30°）、傾角為63°～ 85°的節(jié)理影響。兩部位主要節(jié)理裂隙都呈微張～張開狀，節(jié)理面多平直光滑或起伏光滑，與垂直下邊墻切割，形成不穩(wěn)定三角體掉塊超挖。1.2成型情況分析

因節(jié)理裂隙發(fā)育程度不同，開挖后巖臺(tái)成型條件不同，開挖后巖壁兩側(cè)邊墻地質(zhì)條件及成型情況見表1。根據(jù)不同超挖情況，對(duì)未成型情況按成型角度劃分為三類：A類，即成型差，成型角度β＞25°；B類，成型條件更差，即成型角度15°＜β＜25°；C類，成型條件最差，即成型角度0°＜β＜15°。

2　未成型巖臺(tái)處理

在采用合理的開挖方法和控制爆破技術(shù)的情況下，巖臺(tái)成型率較高，左側(cè)成型長度60 m，未成型長度20 m，成型率為75.0%；右側(cè)成型長度67 m，未成型長度13 m，成型率為83.8%。對(duì)以上未成型巖臺(tái)本文提出兩種處理方案。

2.1方案一

在實(shí)際開挖中，由于控制爆破時(shí)開挖精度不夠或個(gè)別圍巖節(jié)理裂隙的影響，極易產(chǎn)生A，B情況?；舅悸罚?/p>

1）對(duì)于巖臺(tái)上巖壁吊車梁斷面形式、錨桿長度、錨桿傾角等參數(shù)按正常巖壁吊車梁進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)即可［5］。

2）將巖臺(tái)加固，處理出比較平滑的接觸面，以便接觸面能均勻坐落于巖臺(tái)上；巖臺(tái)以下邊墻破損部位厚度一般小于1.5 m，此部位用噴射混凝土填充密實(shí)即可。

表1　兩側(cè)巖臺(tái)成型情況表

圖1　方案一處理示意圖

3）以上開挖后巖壁吊車梁巖壁角小于原設(shè)計(jì)巖壁角，需相應(yīng)考慮加長受力錨桿、加大設(shè)計(jì)斷面等措施。

處理方案一如圖1所示。

一般情況下，巖壁角越小，受力條件就越差，錨桿用量即長度都會(huì)相應(yīng)增加。因此，這個(gè)種處理方案可以用來處理A，B巖壁角不小于15°的情況，而對(duì)于小于15°的C類情況，因巖壁角過小，主要受力錨桿就會(huì)無謂的加長，斷面無謂的增大，不經(jīng)濟(jì)，也不合理。

2.2處理方案二

基本思路：所有未成型巖臺(tái)情況與成型巖臺(tái)的區(qū)別在于，巖壁吊車梁與巖臺(tái)接觸面受到破壞，以致于巖壁吊車梁無法坐落于巖臺(tái)上，不能正常傳力。因此，針對(duì)這種共性，可以考慮將所有破壞巖臺(tái)均還原或者加強(qiáng)成原設(shè)計(jì)成型的巖臺(tái)，以上未成型部位巖壁吊車梁就可按正常成型巖壁吊車梁的錨桿長度、斷面形式等設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此，對(duì)不同成型角度的巖臺(tái)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)方案如圖2所示。

2.2.1對(duì)于情況A的具體處理

1）先對(duì)超挖部位巖面進(jìn)行清理，排除松動(dòng)巖塊，回填C30混凝土，并在混凝土表面加φ22間距200 mm鋼筋網(wǎng)；

2）需布置2～3排φ25加強(qiáng)錨桿，長4 000 mm，縱向間距1 500 mm，排距1 500 mm，梅花型布置，并將鋼材與鋼筋網(wǎng)焊接，錨桿傾角15°～25°。

2.2.2對(duì)于情況B的具體處理

1）先對(duì)超挖部位巖面進(jìn)行清理，排除松動(dòng)巖塊，回填C30混凝土，并在混凝土表面加φ22間距200 mm鋼筋網(wǎng)；

2）需布置2～3排φ25加強(qiáng)錨桿，長4 500 mm，縱向間距1 000 mm，排距1 000 mm，梅花型布置，并將鋼材與鋼筋網(wǎng)焊接，錨桿傾角15°～25°。

圖2　方案二處理示意圖

2.2.3對(duì)于情況C的具體處理

1）先對(duì)超挖部位巖面進(jìn)行清理，排除松動(dòng)巖塊，回填C30混凝土，并在混凝土表面加φ22間距200 mm鋼筋網(wǎng)；

2）需布置2～3排φ28加強(qiáng)錨桿，長6 000 mm，縱向間距500 mm，排距800 mm，梅花型布置，并將鋼材與鋼筋網(wǎng)焊接，錨桿傾角15°～25°。

此種處理方式，針對(duì)不同角度，采取不同的加強(qiáng)措施，施工簡單，操作靈活，對(duì)本身巖壁吊車梁的設(shè)計(jì)參數(shù)不會(huì)產(chǎn)生影響。因此，這種方法亦不用反復(fù)試算巖壁吊車梁的各參數(shù)，節(jié)省計(jì)算時(shí)間和計(jì)算量。此種方法的缺點(diǎn)：對(duì)于開挖成型特別差的情況（如情況C），實(shí)際超挖較大，有的部位甚至超挖達(dá)到3 m左右；加強(qiáng)錨桿用量大，鋼筋網(wǎng)用鋼筋和回填混凝土方量均較多。

3　結(jié)論

對(duì)于方案一與方案二的處理措施操作方式不同，各有優(yōu)缺點(diǎn)：

1）方案一只需對(duì)超挖部位噴混凝土噴平，局部掛網(wǎng)即可，處理較簡單；缺點(diǎn)是對(duì)小角度不能處理，且對(duì)不同成型角度均需進(jìn)行試算，最終選取優(yōu)化參數(shù)，計(jì)算量相對(duì)較大。

2）方案二適用于所有未成型情況，適用廣泛，而且，原理相對(duì)簡單，不用進(jìn)行巖壁吊車梁的重復(fù)設(shè)計(jì)和參數(shù)試算，節(jié)省計(jì)算量；缺點(diǎn)是投資大不經(jīng)濟(jì)。

因此建議，對(duì)于巖壁吊車梁首先控制開挖，因?yàn)榍闆rC的處理無論采用哪種方案，投資均較大、不經(jīng)濟(jì)，所以盡量避免情況C的產(chǎn)生，可以允許A與B兩種情況產(chǎn)生，可以按實(shí)際情況采用方案一和方案二。

［1］鄧勇.錦屏電站引水隧洞φ12.43 m大直徑TBM組裝洞室設(shè)計(jì)與施工［J］.隧道建設(shè)，2010，30（3）：271—275.

［2］李世民，張世杰，俞學(xué)輝，等.超長隧洞TBM地下擴(kuò)大洞室施工［J］.云南水利發(fā)電，2014，30（Z）：63—66.

［3］李世民，李驅(qū)，李登鉞，等.TBM地下組裝間施工［J］.云南水利發(fā)電，2014，30（1）：62—64.

［4］閆景參，王鵬禹，李光前，等.大直徑TBM組裝洞室設(shè)計(jì)與施工［J］.水利水電施工，2014（5）：33—35.

［5］Q/CHECC 003-2008，地下廠房巖壁吊車梁設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

TV672+.1

B

1002-0624（2016）01-0005-03

2015-06-02