隧道工程掘进机的衬砌支护形式

用掘进机施工的隧道，其支护结构一般是由初期支护或临时支护和二次砌砌组成。初期支护或临时支护是开挖过程中保证围岩稳定和掘进机顺利掘进所不可缺少的。采用掘进机施工，由于开挖工作面整个被掘进机切削刀盘所遮蔽，对围岩很难进行直接观察和判断，而且使得初期支护的位置相对于开挖面要滞后掘进机机身的一段距离。因此，不同类型的掘进机，要求采用不同的支护形式。一般在充分进行地质勘探后，隧道设计时，就应确定基本支护形式。例如引水隧道，为保证输水的可靠性，要求支护对围岩有密封性，所以大都采用护盾式掘进机进行管片衬砌的结构形式；而对于一般公路和铁路隧道，除进行初期支护外，视地质情况可采用二次喷射混凝土或二次模筑混凝土作为永久衬砌，也可直接采用管片衬砌。不管哪种类型衬砌，为安放轨道运渣，都必须设置预制仰拱块，它也是最终衬砌的一部分。

1．管片式衬砌

使用护盾式掘进机时，一般采用圆形管片衬砌，如图12-1-15所示。衬砌分为5～7块管片，在洞内拼装而成。其优点是适合软岩，当围岩允许承载力低，撑靴不能支撑岩面时，可利用尾部推力千斤顶，顶推已安装的管片获得推进反力；当撑靴可以支撑岩面时，双护盾掘进机可以使掘进和换步同时进行，提高了循环速度；利用管片安装机安装管片速度快、支护效果好、安全性强，但是它的造价高。为了防水的需要，块与块之间必须安装止水带，并需在管片外壁和岩壁间隙中压入豆石和注浆。为了生产预制管片，需要有管片工厂，如工地施工场地允许，最好是设在现场，以方便运输。

图12-1-15　全周预制钢筋混凝土管片衬砌(www.xing528.com)

2．复合式衬砌

使用开敞式掘进机，可以先施作初期支护，然后浇灌二次模筑混凝土永久性衬砌，即复合式衬砌，如图12-1-16所示，底部为预制仰拱块。由于掘进机的掘进速度很快，不可能使二次模筑混凝土衬砌作业与开挖作业保持一样的进度，当衬砌作业落后较多时，就依靠初期支护来稳定围岩，地质条件好的隧道甚至可以等贯通后再施作二次衬砌，如我国秦岭Ⅰ线铁路隧道就是这样处理的。初期支护以锚杆、挂网和喷混凝土支护为主，地质条件较差时还可设置钢拱架。喷射混凝土作业时要注意不给掘进机设备造成混凝土污染。掘进机上可设置前后两排共4台锚杆钻机，以满足对围岩进行锚杆支护作业的需要。拱部的锚杆作业是非常必要的，锚杆作业应能与掘进开挖同时进行。

图12-1-16　复合式衬砌示意图

二次混凝土衬砌，根据地质条件也有用喷射混凝土作为永久衬砌的，如瑞士弗尔艾那铁路单线隧道。多数隧道往往采取二次模筑混凝土衬砌，使用穿行式模板台车进行永久衬砌的灌注。根据设计的断面形状，制造模板台车，这与钻爆法施工一致。值得注意的是掘进机完成掘进任务后，不可能从原路退出，只有在原地进行扩大洞室施工，在扩大洞室内拆卸掘进机部分机件（如大刀盘的解体），才有可能退出。如果用一台掘进机从进口一直掘进到出口时，则不会发生在洞内拆卸的问题。