一、坍滑、坍塌的主要類型、形態及原因分析

    TBM進入軟弱破碎圍巖時出現坍滑、坍塌的主要類型、形態隨圍巖類別、巖性、節理發育、節理走向的不同而有所不同，在TBM掘進時圍巖出現坍滑、坍塌的情況主要有以下5種：

    (1)工作面前方出現坍滑、坍塌：在TBM刀盤的正前方開挖斷面Φ8.8 m以內出現圍巖坍滑、坍塌。

    原因分析：TBM刀盤前部圍巖破碎，節理很發育，圍巖失穩，大范圍松動、剝落，掌子面坍塌。

    (2)刀盤前上方及刀盤前部出現坍滑、坍塌：TBM刀盤前上方呈鍋底狀，并隨時有巖石掉落現象發生；TBM刀盤的正前方出現圍巖坍滑、坍塌，圍巖呈自然斜坡狀，此時坍滑、坍塌部位擴展到開挖斷面Φ8.8 m以外。

    原因分析：TBM刀盤前上方及刀盤前部圍巖破碎，節理很發育，圍巖失穩，大范圍松動、下沉，整個掌子面坍塌，刀盤前上方巖石極不穩定，隨時有掉落的可能，隨巖石的塌落，上部塌腔將逐漸增大。

    (3)刀盤頂護盾上方出現圍巖坍滑、坍塌：TBM刀盤頂護盾上方塌落的巖石緊壓護盾，或呈半鍋底狀，并隨時有巖石掉落現象發生。

    原因分析：TBM刀盤護盾上方圍巖節理很發育，塑性圍巖。先期掘進時處于相對穩定狀態，當刀盤切削完成后處于護盾上方時，由于地應力的影響，圍巖收斂變形，加上護盾振動的影響，圍巖失穩、松動、剝落。

    (4)刀盤于護盾外側出現圍巖坍滑、坍塌：刀盤于護盾外側出現巖石塌落、掉落，根據圍巖類別、巖性、節理發育及走向不同而形狀各異。

    原因分析：圍巖節理很發育段，先期掘進時處于相對穩定狀態，當刀盤切削完成后處于護盾外側時，由于地應力的影響，圍巖收斂變形，加上護盾振動的影響，圍巖失穩、松動、剝落。

    (5) TBM主機支撐區邊墻坍滑：先期掘進后，開挖面處于相對穩定狀態，當刀盤切削完成后處于撐靴位置時，由于撐靴的擠壓，圍巖失穩、松動、坍滑。

    原因分析：撐靴擠壓。

    二、出現圍巖坍滑、坍塌后的主要處理措施

    在軟弱圍巖地帶，圍巖自穩時間較短，一般按照超前管棚、支立鋼拱架、錨噴、掛鋼筋網、噴混凝土的順序施工。

    1．圍巖破碎地段的處理

    對于圍巖局部破碎地段，利用TBM刀盤護盾上部的指形防護柵，在隧道頂部120°范圍內安全地安裝Φ22 mm砂漿錨桿，掛雙層鋼筋網，及時超前噴護，穩定圍巖。

    若圍巖破碎帶較寬，在TBM開挖前，可利用超前鉆機施作超前管棚，Φ108 mm鋼管，間距30 cm，長18 m，在隧道拱部約120°范圍內形成穩定支護區；然后邊架立拱架邊掘進，掘進8m左右即施作下一組管棚，與前組管棚間保證一定的搭接寬度，直至TBM通過該破碎帶。

    2．拱頂處的坍塌處理

    巖石開挖后在刀盤護盾處出現部分崩塌或局部掉塊，主要處理措施：加密Φ22 mm砂漿錨桿，掛雙層鋼筋網(10 cm×10 cm)，將錨桿頭與鋼筋網焊接為一體，再噴射混凝土，此過程不影響TBM正常掘進。

    巖石開挖后在刀盤或刀盤護盾處出現較大坍塌，必須停機處理。先停機處理護盾頂部危石，進行超前噴護，同時架立鋼拱架，在鋼拱架與護盾頂部搭焊短鋼管，鋼管上面焊接2 mm厚鋼板封閉塌腔。隨刀盤前進，逐一架立鋼架、鋼板封閉，用C20號細石混凝土回填密實，使塌腔與周圍巖石連為一體。

    3．拱墻處（撐靴處）坍塌的處理

    一般小范圍的軟弱結構可通過鎖死部分撐靴的方法通過。此時外機架支撐面積較小，要相應調整掘進參數，TBM才能安全通過。此過程中TBM不用停機。

    拱墻處發生較大坍塌時，造成TBM外機架一側的撐靴無法支撐，必須停機處理。施工中采用聯合支護方式，先清理危石，塌腔及其周圍利用超前噴頭噴射8 cm厚混凝土，架立鋼拱架，在鋼拱架與塌腔之間用2 mm厚鋼板封閉，用棉紗堵塞漏洞，用C20號混凝土回填塌腔，回填密實后整個鋼板外圍再噴射5 cm厚混凝土，使回填混凝土與圍巖連成一體，待混凝土初凝后方可掘進。

    4．撐靴部位位于軟弱地段的處理

    TBM的支撐系統采用雙排四角支撐，由2個支撐部分（外機架1、外機架2）組成。每個支撐部件由8個撐靴組成，額定總支撐力91000 kN，在額定的總支撐力下撐靴接地壓力為190 N/cm2。每個撐靴都能獨立操作。TBM掘進時，支撐靴支撐著設備的重量，并將推力和扭矩的反力傳給拱墻的巖壁。當拱墻圍巖強度不足以支撐撐靴壓力時，TBM將無法進行掘進。

    主要處理措施是：

    (1)將拱墻支撐靴部位進行換填處理，架立鋼模板，封閉模板四周，用C20混凝土回填，待回填混凝土初凝后，再重新撐緊外機架進行掘進。

    (2)在巖石松散、支撐力不足的情況，可采用在撐靴位置打邁式錨桿注漿加固巖石，同時調整撐靴壓力，加大撐靴面積，避免出現反力不足、撐靴深陷的情況。

    三、防止圍巖坍滑、坍塌的主要措施

    有效地進行超前地質預報、超前注漿預加固及采取科學的支護手段、選擇合理的掘進參數，是減少、防止圍巖坍滑、坍塌的主要措施。