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４．３ 断层破碎带 ＴＢＭ掘进隧洞当遭遇断层破碎带，会
在一定程度上加大开挖施工难度，由于岩体强度低、完
整性差，易出现塌方、变形、突泥突水等问题，存在较
大的施工风险，影响掘进效率 ［２７］ 。根据工程经验，实际
施工过程中多以断层破碎带宽度不同采取不同的施工措
施。对 ＴＢＭ正常通过、注浆加固围岩通过、采用加固方
式处理卡机（未开挖导洞或施作管棚）、施作管棚或开挖
导洞等方式处理卡机等 ４种 ＴＢＭ 施工状态所遭遇的断层
破碎带宽度进行统计，统计结果见图 ２。
统计结果表明：（ １）当断层破碎带宽度小于 ２ｍ时，
ＴＢＭ能顺利通过；（２）当断 层破 碎带宽 度 为 ２～＜１５ｍ，
ＴＢＭ掘进过程中具有一定的卡机风险，但采取预注浆加 图 ２ 不同 ＴＢＭ施工状态所遭遇断层
固围岩等方式能保证 ＴＢＭ 顺利通过；（３）当断层破碎带 破碎带宽度统计
宽度为 １５～＜３０ｍ时，ＴＢＭ 具有较大的卡机风险，实际施工中采用注浆加固方式基本能处理卡机；
（ ４）当断层破碎带宽度大于等于 ３０ｍ时 ＴＢＭ施工状态急剧恶化，一般需人工开挖导洞、ＴＢＭ 步行通
过，必要时采用钻爆法开挖、ＴＢＭ滑行方式通过。
因此，断层破碎带分级考虑以遭遇断层破碎带时 表 ６ 断层破碎带 ＴＢＭ施工适宜性围岩分类
采取的施工措施和针对卡机事故的处理措施作为断层 等级 Ｃ １ Ｃ ２ Ｃ ３ Ｃ ４
破碎带分级的检验指标，将宽度作为 ＴＢＭ施工遭遇断
宽度?ｍ ＜２ ２～＜１５ １５～＜３０ ≥３０
层破碎带时施工适用性的划分依据。断层破碎带 ＴＢＭ
施工适宜性等级划分见表 ６。
４．４ 大变形围岩 围岩变形问题历来受到工程界的高度重视 ［２８ － ２９］ ，围岩大变形会导致 ＴＢＭ刀盘被卡
或者护盾被卡等，严重影响掘进速度。综合考虑隧洞围岩变形和国内外敞开式 ＴＢＭ 护盾受力特点（见
图 ３），为合理评估大变形围岩 ＴＢＭ卡机风险，基于 ＴＢＭ潜在卡机状态确定其施工适宜性分类标准。
根 据 围 岩 变 形 判 据 、 护 盾 受 力 判 据 确 定 大 变 形 围 岩 ＴＢＭ 施 工 适 宜 性 分 类 。 第 一 步 ， 对 比
围 岩 变 形 量 ｕ、 预 留 变 形 量 Δ Ｒ的 大 小 关 系 ， 建 立 围 岩 变 形 判 据 ； 第 二 步 ， 对 比 护 盾 摩 阻 力
Ｆ 、 ＴＢＭ 极 限 推 力 Ｆ 的 大 小 关 系 ， 建 立 护 盾 受 力 判 据 ［３０］ 。 分 类 标 准 流 程 见 图 ４， 最 终 综 合 起
Ｐ Ｔ
来 形 成 表 ７的 等 级 划 分 。

图 ３ ＴＢＭ掘进状态和围岩大变形示意图
表 ７ 大变形围岩 ＴＢＭ施工
适宜性分类标准划分

适宜性等级 ＴＢＭ施工适用性 围岩变形判据 护盾受力判据
好 ｕ＜ Δ Ｒ
Ｄ １
Ｆ ｐ ＜Ｆ Ｔ
中
Ｄ ２
一般 ｕ＞ Δ Ｒ
Ｄ ３ Ｆ Ｔ ≤ Ｆ ｐ ≤２Ｆ Ｔ
差
Ｄ ４ Ｆ ｐ ＞２Ｆ Ｔ
图 ４ 分类标准流程
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