超大直徑豎井全斷面掘進機施工地層擾動規律

馮東林 劉飛香 吳懷娜 劉在政 姚 滿

(1.湖南大學地下空間開發先進技術研究中心,湖南 長沙 410082;2.建筑安全與節能教育部重點實驗室,湖南 長沙 410082;3.湖南大學土木工程學院,湖南 長沙 410082;4.中國鐵建重工集團股份有限公司,湖南 長沙 410082)

全斷面豎井掘進機(Shaft Boring Machine)是集掘進、支護、出渣、井壁拼裝為一體的豎井施工裝備,具有安全、高效、成本低等特點,近年來逐漸應用于礦井、地下停車場、地下空間開挖等。超大直徑全斷面豎井掘進機連續化作業過程中,由于刀盤推力、扭矩及撐靴等主動力的作用,其周圍巖土體在一定范圍受到強烈擾動形成圍巖塑性區,若該范圍內存在軟弱夾層或破碎圍巖等不利地層,則有可能誘發圍巖失穩坍塌,嚴重時會造成鉆頭或刀盤卡死被埋[1-2]。

目前國內針對全斷面豎井掘進機的相關技術研究仍處于初步階段。荊國業等[3]介紹了全斷面豎井掘進機鑿井技術,對掘進機的井幫穩定、鑿井工序、掘進參數等關鍵技術特點進行探討;賈連輝等[4]針對掘進機豎向排渣難的問題,提出相應的全斷面豎井掘進機上排渣技術并進行不同推力和轉速等多工況下的掘進試驗對所提技術進行驗證;劉志強等[5]考慮了掘進機機—巖相互作用下各因素的獨立性和相關性,提出了適用于全斷面豎井掘進機鑿井圍巖分類指標體系與評價方法;李超等[6]研究了豎井掘進機掘進過程中側壁穩定性及破壞模式問題,指出其側壁圍巖若變形失穩破壞則無法提供足夠推進反力支持掘進施工。……