适应复杂多变地质隧道双结构TBM研制与应用

摘要

西南艰险山区隧道建设面临着高原高寒、地形高差大、地质条件复杂等方面严峻挑战，应用全断面隧道掘进机（TBM）是高效建成隧道的有效途径之一，但常规TBM已无法满足复杂地质多变隧道施工要求。为保障TBM安全、高效施工，提出了一种适应极端复杂地质环境的新型双结构TBM。通过对复杂地质条件下TBM工程研究与实践，首先，探讨了不良地质下不同机型TBM的适应性，分析敞开式TBM在高地应力岩爆地层、节理密集带及蚀变岩地层下隧道变形机理；其次，针对岩爆、破碎及节理密集带地层敞开式TBM施工痛点，基于常规敞开式TBM结构，开展预留超前地质预报接口、主机结构增强、强化支护能力和清渣能力、超前释放地应力、安全防护措施、防卡机及脱困等设计，针对单一结构形式TBM面对复杂地质的局限性，建立常规地质“网–喷–锚”敞开支护和不良地质“钢管片–辅推”封闭支护的双结构支护体系；最后，依托于西南某铁路隧道项目，结合双结构TBM现场应用情况，评价双结构TBM在不良地质条件下的适应性，现场整体掘进率表明，双结构TBM在地质多变隧道施工应用效果良好，对于解决在复杂地质条件下TBM施工有一定的借鉴意义。

关键词

艰险山区隧道 / 适应性 / 双结构TBM / 复杂多变地质

基金资助

国家重点研发计划项目（2020YFB2007200）; 中国中铁股份有限公司科技研究开发计划（cz02–专项–03）