特長隧道TBM導洞擴挖法可行性分析

劉玉飛 趙 偉 王立川，2? 王寶友 齊夢學

(1.中鐵十八局集團有限公司 天津 300222；2.中南大學土木工程學院 湖南長沙 410075；3.中鐵十八局集團隧道工程有限公司 重慶 400707)

1 引言

導洞是在隧道修建時率先在設計斷面挖掘的遠小于設計斷面的洞室，TBM導洞法就是先采用TBM施作導洞再擴大斷面的施工方法，適用于以中硬、硬巖為主的隧道，能發揮TBM快速掘進的優勢，改善通風，并可顯著縮短工期，從而降低總成本[1]。

本文依據新建西十高鐵項目秦嶺馬白山隧道工程，編制TBM導洞＋鉆爆擴挖法施工方案并進行可行性分析。

2 工程概況

秦嶺馬白山隧道全長22 918 m，為雙洞單線隧道，最大埋深540 m、最小埋深76 m。隧道采用不對稱人字坡，坡度分別為3‰、5‰、20‰、25‰。左右線圍巖為Ⅱ級(11 035 m)、Ⅲ級(5 823 m)、Ⅳ級(5 710 m)、Ⅴ級(350 m)。正洞開挖斷面89～106 m2，采用鉆爆法施工，4條斜井輔助，其中1＃、2＃斜井為永久工程，3＃、4＃斜井為臨時工程，隧道土建工期41.2個月。投標施組方案見圖1。

圖1 馬白山隧道鉆爆施工方案

3 方案可行性分析

3.1 地質適應性分析

馬白山隧道Ⅱ、Ⅲ級圍巖占比73.6%，適合TBM法施工。隧道以花崗巖和石英片巖分為2段，巖石飽和單軸抗壓強度19～99 MPa，平均值52 MPa，巖性表現好；隧道坡度最大25‰，滿足TBM掘進和TBM有軌運輸，進口端TBM順坡施工達18 km，能充分發揮TBM快速掘進優勢；區內主要為基巖裂隙水，主要賦存于不同巖性的接觸帶、斷層帶及節理、裂隙較發育的巖層中，可采用TBM法施工，進口工區較出口有排水優勢；據勘察判定洞身埋深大于500 m時局部地段存在高地應力，存在輕微巖爆現象，現有TBM施工工藝及設備制造水平可克服該不良地質施工；……