基于对TBM隧道施工影响的断层带初步分级

龚秋明，王 瑜，卢建炜，吴 帆，许弘毅，班 超

(北京工业大学 城市防灾与减灾教育部重点实验室， 北京 100124)

隧道掘进机(Tunnel Boring Machine，TBM)是一种靠刀盘旋转破岩推进，隧道支护与出渣同时进行，并使隧道全断面一次成形的大型机械[1]。它具有速度快、质量优、费用低、施工安全等优点，有很好的生态环境、经济和社会效益，现已广泛应用于铁路、公路、水利、水电、城市地铁、越江和海底等隧道工程，也正成为我国今后长大隧道建设最主要的施工方法[2]。

由于地质条件的复杂性和前期地质勘察的局限性，TBM在施工过程中经常会遇到突发的不利地质条件，断层破碎带是其中很常见的一种，TBM遇到断层破碎带时如果处理不当会导致严重的后果。如，青海引大济湟隧道工程在穿越大阪山南缘断裂带时发生了严重的围岩大变形，导致掘进机被卡[3]；厄瓜多尔科卡科多水电站双护盾TBM掘进时遇到断层破碎带导致围岩塌方及刀盘堵塞造成卡机事故[4]；伊朗扎格罗斯输水隧道采用的双护盾TBM在穿越扎格罗斯山脉时遇到断层破碎带，导致刀盘和护盾被卡8个月[5]。

根据学者们的研究，断层破碎带对TBM的主要影响有[6-8]：①开挖后掌子面及拱顶坍塌，将TBM刀盘埋入，刀盘旋转困难；②存在大量节理和软弱的岩体结构，会导致隧道超挖；③隧道边墙坍塌，撑靴支撑力不够；④给喷锚支护带来困难；⑤围岩软硬不均，刀盘旋转时易产生震动，影响刀具的使用寿命，增加刀具消耗；⑥当围岩软硬不均时可能会引起TBM机体的摆动增加，给掘进方向的控制带来困难；……