“新KM21TM”
——實現(xiàn)山嶺隧道完全機械化施工

日本熊谷組于2018年4月10日發(fā)布消息稱，該公司與JIMT公司聯(lián)合開發(fā)了一項山嶺隧道完全機械化技術——“新KM21TM”。該工法可實現(xiàn)1臺TBM在大埋深、大覆土、各種圍巖條件下的完全機械化隧道施工，是一種保持以最優(yōu)掘進結構和支護進行施工的新型工法。

1 開發(fā)背景

由于山嶺隧道施工相當依賴人工作業(yè)，存在作業(yè)人員不足和易發(fā)生開挖面事故等潛在問題，因此對于機械化施工需求迫切。另一方面，盾構法作為完全機械化的工法，在超高水壓、大埋深條件下，因盾構主體和管片的強度問題，適用范圍有限。

2002年，熊谷組與三菱重工發(fā)布了KM21TM工法。該工法對原本需要較多人工作業(yè)的山嶺隧道施工進行機械化，并通過超前預注漿減小大埋深下隧道所受的外力，對全周超挖刀盤背面進行擠壓混凝土襯砌。

2 工法改良

在大埋深、高水壓的地質條件下，為進一步節(jié)省人工、改善作業(yè)環(huán)境、提升安全性能和施工性能，熊谷組與JIMT公司對KM21TM技術進行改良，開發(fā)了“新KM21TM”。

特征1： 掘進方法。該工法可在進行地基改良和排水的同時進行掘進。此外，掘進斷面采用了馬蹄形斷面，相比圓形斷面利用率更高、更加合理。掘進時，根據(jù)地基強度可切換使用滾刀或貝殼刀。在硬巖區(qū)間可采用NATM施工，在地下水較多的軟弱地基可轉為使用密封式盾構施工。

特征2： 支護方法。在刀盤后方坑壁內，隨著掘進進行噴射混凝土和鋼支護作為初期支護結構。由于及時實現(xiàn)了初期支護，因此土體松動可控制在最小程度。之后根據(jù)測量結果確定是否打設錨桿和二次噴射混凝土。

特征3： 掘進反力。掘進反力由仰拱塊和向噴射面擴張的支架提供。

與以往的KM21TM相比，新工法更接近山嶺隧道工法(NATM)，掘進斷面采用馬蹄形，支護材料由昂貴的填充式混凝土改為廉價且性能較好(沒有堵塞風險)的噴射混凝土，進一步改善了施工性能和經(jīng)濟性能，使工法更具實效性。

3 工法優(yōu)勢

1)通過噴射混凝土作業(yè)完全機械化，解決了作業(yè)人員不足和易產生開挖面事故的問題。

2)通過僅1道工序的完全機械化挖掘，可實現(xiàn)快速施工，提升施工性能。

3)根據(jù)地質條件切換掘進方式，并配合標準的前方勘探機構和輔助工法裝置，可進行預先調查，提前采取對策，進一步提升安全性。

4)通過上述方式提升了施工性能，可減少施工成本。

4 開展計劃

該工法是一項應對長距離、大埋深、大斷面隧道的高效合理的施工方法，計劃今后用于鐵路隧道和公路隧道等，目前正在進行相應的研究，并積極提出技術方案，以期早日實用化。

目前，熊谷組與JIMT公司正在申請該工法的共有專利權。

(摘自 隧道網(wǎng) https://www.tunnelling.cn/PNews/NewsDetail.aspx?newsId=27928 2018-04-16)