TBM组装洞岩壁梁岩台缺陷处理技术

吴菊民祁正荣

中国水利水电第十四工程局有限公司云南昆明650000

摘要：TBM组装间岩壁梁在施工过程中，由于受地质条件及人为因素影响，导致TBM组装间岩壁梁在施工过程中发生无法成型或岩壁梁岩台存在缺陷，对后序岩壁梁上部吊车轨道安装埋下严重的安全隐患。本文根据作者多年工作经验，从工程实例出发，对TBM组装洞岩壁梁岩台缺陷处理技术进行了详细的分析，并提出了一些作者自己的观点和看法，供大家学习和借鉴。

关键词：TBM组装；洞岩壁；梁岩台；缺陷；处理技术

1、岩锚梁的开挖

1.1组装洞开挖分层高度

安装洞段从上至下分四层开挖。第Ⅰ层层高8m，采用导洞超前、左右两侧跟进扩挖，剩余顶拱部分适时进行反挖的方式；第Ⅱ、Ⅲ层层高均为3.5m，可根据现场实际情况采用全断面开挖或半幅错距跟进开挖；第Ⅳ层为底板保护层，全断面进行控制开挖。

1.2岩台保护层厚度的确定

为防止一层开挖时对岩锚梁岩台围岩的破坏，维护岩台的稳定，开挖第一层时，先进行中导洞开挖，两边预留足够厚度的岩台保护层。初步确定保护层厚度为1.5-2.0m，，然后采用光面爆破法逐层剥离，使保护层外侧形成垂直岩面，这样，既能减小对岩台围岩的扰动，又方便保护层及岩台面的钻孔开挖。

1.3岩锚梁岩台的开挖

为确保岩台面表面平整，减小因爆破对岩台围岩的破坏，控制超欠挖，岩台开挖采用光面爆破，爆破参数通过计算及类比法确定，并以现场试验优化后的参数为基础实施。由于三区有部分III类围岩区，该地段由于节理裂隙发育、岩脉穿插频繁，岩体强度均一性差，工程爆破很难保证，该段采用先锚固支护再进行爆破开挖。锚杆采用C28，锚杆孔深5.5-5.9m深，锚杆纵向间距80cm，设臵4排。为确保岩锚梁部位开挖成功，在下面开挖方案基础上另设计了备用开挖方案。

1.3.1岩台光面爆破质量指标

岩台开挖轮廓面成型规则，岩面平整，岩台拐角保存完整，岩台开挖质量，超欠挖控制，炮痕残留率严格控制在规范允许范围以内。

1.3.2岩台的开挖顺序

岩台及其保护层的开挖分三步进行，第一是光面爆破将保护层厚度减小到40～50cm；第二是沿岩台下边墙墙面开挖出下边墙；第三是岩台上边墙及岩台面光面爆破。

1.3.3岩台的开挖方法

开挖方法正确与否关系到岩台开挖轮廓能否符合设计要求，岩台表面能否平整。开挖方法涉及造孔方向的选择、机具选择及减少超挖防止欠挖的措施。岩台保护层及岩台面的开挖主要采用手持风动凿岩机钻孔，以便于控制超欠挖，做到精雕细刻。在钻孔方向上，上下边墙一般有纵向水平钻孔和竖向钻孔两种方法，岩台斜面也有纵向水平钻孔和自下拐点向上拐点斜向上钻孔两种方法。

1.3.4爆破参数的确定

爆破参数通过计算并通过现场爆破试验确定。根据既定岩台开挖方法，在实施于正式岩台以前，先在其它部位进行爆破试验，通过试验对爆炮参数进行优化，并以此为基础实施光面爆破。

1.3.5减少超挖防止欠挖的措施

（1）坚持按岩台开挖工艺流程施工；

（2）造孔：造孔质量是影响光爆效果的关键，施工中要求做到准、直、齐、平。准就是孔位准，楔入角度小而准、钻孔深度准；直就是炮眼顺直；齐是指炮孔底部在同一深度；平是指爆破后的岩面平整无欠挖，超挖也在允许的范围内。

钻孔前由测量人员用红油漆准确标出孔位，石质完整、节理不发育地段沿开挖轮廓线布孔，石质较软或破碎围岩地段在轮廓线以内5～10cm布孔，对破碎地段采用在两个炮眼中间设空孔以增强光面爆破效果。钻孔前，先在钻杆上标出钻进深度控制线，以保证孔底在一条直线上；开钻时由专人把握钻头对准孔位，保证开孔偏差不大于3cm；施钻时在相临钻孔插上标杆作为参照，严格控制钻杆角度；做到钻孔相互平行，方向一致。岩台面斜向上钻孔时，先用脚手架钢管搭设控制台架，再将自制风枪导轨安装在台架上，利用风枪倒臵钻孔法钻孔。这样的方法既便于控制钻杆的角度，同时成功地解决了人工正常钻孔时操作高度（需2.5m）不足的难题，操作方便，施工速度快。

（3）装药结构：石质较硬地段采用小药卷间隔不耦合装药结构，此种装药结构不仅使孔壁受到较均匀的爆轰压力而且空气间隔起到缓冲作用，降低作用在孔壁上的始冲量从而达到光爆效果。石质较软或破碎地段，直接采用导爆索线性装药，这种装药结构对需要保留的岩台

（4）起爆方式：导爆索连通各炮眼通过微差毫秒雷管分段起爆。

2、岩锚梁砂浆锚杆施工

缺陷处理主要分两部分：开挖缺陷处理和地质缺陷处理。

2.1开挖缺陷处理

从测量结果看，超挖现象比较普遍，局部存在着欠挖，部分岩台基本被挖除，岩台成形比较差。、

2.2开挖缺陷处理

根据现场施工开挖实际情况，归纳出几类缺陷情况，对各类型缺陷分别进行计算分析，针对不同类型的开挖缺陷进行处理：

2.2.1欠挖处理

欠挖允许在5cm范围内，且欠挖面积不得大于2m2，超出此标准应进行二次扩挖处理。

2.2.2吊车梁侧壁超挖≤20cm处理

高程10.20m以上侧壁超挖≤20cm部位，用C30喷混凝土回填替代超挖部分，初期支护时施工完成。

2.2.3吊车梁侧壁超挖＞20cm处理

高程10.20m以上侧壁超挖＞20cm部位，增设附加钢筋网片与喷混凝土同步施工，附加钢筋网竖向筋锚入吊车梁混凝土中≥100cm。2.2.4岩台超挖≤20cm处理

高程10.20m以下岩台超挖≤20cm或局部超挖＞20cm，但面积小于1m2（且沿吊车梁方向长度小于1m）的情况，喷C30混凝土回填，并在9.70m、9.20m及10.70m高程增设3排附加锚杆，锚杆间距均为80cm，直径为28（3级钢），锚深5.5m。

2.2.5岩台超挖＞20cm，且≤50cm的处理

高程10.20m以下岩台超挖＞20cm，且≤50cm的情况，增设钢筋混凝土护壁，护壁高1.0m，护壁外露设计开挖线厚度30cm（即护壁厚＞50cm）。同时在10.50m、9.70m及9.20m高程增设3排附加锚杆，锚杆间距均为80cm，直径为28（3级钢），锚深5.5m。

2.2.6岩台超挖＞50cm处理

高程10.20m以下岩台超挖＞50cm的情况，增设钢筋混凝土护壁，护壁高2.0m。护壁外露设计开挖线厚度30cm（即护壁厚＞80cm）。同时在10.50m、9.7m、9.20m及10.7m高程增设4排附加锚杆，锚杆间距均为80cm，直径为28（3级钢），锚深5.5m。

2.3地质缺陷处理

2.3.1地质缺陷状况

锚吊车梁开挖揭露后，局部存在着断层、破碎岩脉等状况，对吊车梁稳定不利。

2.3.2地质缺陷处理

经过计算，并参考了其它工程经验，综合分析断层影响情况对吊车梁的不利影响，确定处理结果：在断层影响带范围内，吊车梁下部构造壁柱更改为实体钢筋混凝土贴壁墙，根据断层影响情况，贴壁混凝土墙厚度不同，分别为150cm和200cm。经过计算分析，加固处理方案如下：在边墙岩锚梁10.50m高程和9.70m高程增设两排加强锚杆，锚杆间距为80cm，直径为28（3级钢），锚深5.5m，锚杆外露长度为0.5m（锚入吊车梁混凝土内），锚杆方向垂直岩脉走向及倾向。设计上每800mm有一排砂浆锚杆，每排3根，斜向上两根受拉锚杆，成三角形布置，全长6m，入岩深5.5m；斜下向1根，全长6m，入岩5.5m，均采用C28钢筋制作，另外，边墙C28水平系统锚杆在岩锚梁处均为6m长，入岩5.5m，外露0.5m与岩锚梁钢筋焊接。岩锚梁对锚杆施工质量要求极高，在锚杆材质、长度、直径符合要求的情况下，锚杆的施工质量主要有两个方面：一是锚杆孔的施工质量，除要保证锚杆孔孔深、孔径符合规范要求外，最重要的是锚杆孔的角度控制；二是锚杆的锚固质量，除要保证砂浆配合比、强度符合设计及施工规范要求外，最重要的是注浆要饱满。

3、结束语

TBM组装间岩壁梁在施工过程直接关系到后序岩壁梁上部吊车轨道安装的安全，因此必须高度重视。

参考文献

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[3]大直径TBM组装洞室设计与施工[J].闫景参，王鹏禹，李光前，黄继敏.水利水电施工.2014（05）