TBM通过软岩破碎段塌方的预防及处理关键技术

依托西秦岭隧道工程,针对TBM施工中通过的软岩破碎段、断层带、节理密集带、富水段及高地应力等围岩,提出防止塌方的技术保障措施,保证了TBM掘进顺利通过软岩地段,并提出TBM软岩塌方处理建议措施以供参考。     

巴基斯坦N-J水电站引水隧洞TBM段支护参数的优化设计

针对巴基斯坦N-J水电站深埋引水隧洞施工阶段存在的软岩变形问题,采用室内流变试验、现场监测与流变参数反演相结合的方式,对N-J水电站引水隧洞TBM施工段(N-J-TBM)隧道支护参数进行研究,并通过数值仿真、承载力校核等方式,对N-J-TBM各类围岩不同埋深段现有支护体系进行优化,提出增加Q5类围岩以及断层挤压段隧洞的喷射混凝土厚度,保证N-J-TBM隧道施工的安全与稳定,为工程的施工决策提供可靠的技术依据。     

峡口隧道高地应力软岩段变形施工技术研究

结合工程实例,分析了在高应力作用下的隧道围岩和支护结构的变形特征,并采用超前预报技术、超前预加固等多种施工技术组合,探索出一套应对复杂地质高应力软岩隧道施工技术措施,同时根据现场围岩监控量测结果,验证了峡口隧道高地应力软岩段变形施工技术的科学合理性,对类似工程隧道建设具有一定的参考价值。     

溪洛渡水电站地下厂房岩体工程实践

 溪洛渡超大型地下洞室群玄武岩组内层间与层内错动带使得围岩非连续性和各向异性损伤问题突出,采用损伤弹塑性理论对围岩稳定性进行分析,以良好的施工组织与工艺水平对潜在的不稳定区域和地质缺陷部位实施精细化光面爆破,严格控制围岩的开挖损伤并保证岩梁等的优良成型。针对关键部位和地质缺陷部位进行补强加固并实施安全监测,利用现阶段监测成果对围岩稳定性预测进行检验,并对实际围岩安全性进行评价。针对典型复杂地下洞室的地质条件、稳定性分析、开挖与支护程序、安全监测成果分析等岩体工程实践环节的回顾,在设计理念和工程实施方面提出一些见解,可为类似超大地下工程实际提供直接借鉴。     

深部地下洞室施工期围岩大变形机制分析

大岗山水电站引水发电系统地下洞室埋深大,花岗岩因风化卸荷强烈,岩脉破碎带发育,应力较高。在施工过程中,岩脉、断层穿越的主变室部位出现较大的变形,严重影响施工安全与进度。采用地质调查和现场监测的方法,结合现场施工情况分析主变室围岩大变形特征和机制,提出2种可能的大变形破坏模式,分析影响围岩大变形的因素,并评价主变室的稳定性。研究结果表明:主变室围岩大变形主要受辉绿岩脉8 1和断层f59,f60控制,同时,地应力高、施工强度大、支护进度滞后加剧围岩的大变形。深部地下洞室施工期的地质调查及现场监测可以及时预测高应力区卸荷围岩的大变形,以确保洞室施工期的稳定安全。研究成果对类似工程具有重要的参考价值。     

TBM通过断层破碎带超前加固方案的经济合理性比较

TBM在通过断层破碎带时,围岩自身不能自稳造成不同规模的塌方,对TBM掘进造成影响,导致被迫停机。针对"超前管棚深孔固结加固"和"化学灌浆浅孔短距离加固"两种通过断层破碎带的超前加固方案,通过对施工工艺的分析,对两种方案从施工功效、成功率和施工成本三方面进行综合比较,得出化学灌浆加固方案优于超前管棚加固方案的结论。     

双护盾TBM化学灌浆断层脱困技术应用

TBM在花岗岩断层中掘进遇松散破碎岩体，造成卡壳、卡刀盘，几乎不能启动设备。采用发泡型化学灌浆加加固型化学灌浆施工技术，加固TBM前方破碎围岩、阻断开挖面流水，恢复掘进时控制对围岩的扰动，使TBM顺利通过断层脱困。     

高寒山区软岩隧道施工技术及监控量测研究

软岩隧道以围岩强度低、岩体破碎(多以松散状态呈现)、稳定性差的特点使得施工面临坍塌、渗水涌水等灾害情况。因此设计合适的开挖方案及支护措施是隧道安全施工的前提,同时施工期间必须做好超前地质预报、监控量测等监测预警工作。以“安全至上”为原则施工,保障隧道顺利贯通。     

软岩浅埋大断面地铁隧道施工方法优选研究

在国内地铁建设过程中,一些浅埋大断面地铁隧道相继出现。鉴于目前对软岩浅埋大断面地铁隧道力学性质与支护结构机理及其施工方法的研究较少,以长春地铁出入线段隧道工程为依托,研究了不同施工工法、不同开挖进尺对软岩浅埋大断面地铁隧道围岩稳定性的影响,揭示了不同工况下隧道围岩的变形规律、应力分布特征。研究结果表明:在软岩浅埋大断面地铁隧道施工中,双侧壁导坑法更利于隧道围岩稳定。在施工中应以1m开挖进尺进行掘进,避免超挖,加强拱顶围岩预加固,勤于对重点区域(拱顶、拱底、拱脚以及隧道上方2D区域)进行监测,确保隧道围岩的稳定性。     

大坂泥岩隧洞TBM脱困综合技术方案

新疆大坂某引水隧洞TBM施工掘进至松散破碎Ⅴ类膨胀性泥岩洞段后,由于高地应力和软岩大变形影响,多次发生卡机事故,盾构机前进困难,严重影响施工进度。现采用LW水溶性聚氨酯类灌浆材料,并提出相应的灌浆配套技术和工艺,加固隧洞塌方洞段获得成功。与国内外TBM卡机后,通常采用的价格昂贵而且有毒性的氰类高分子材料相比,本方法具有一定的先进性和经济性。     

明洞暗作隧道施工过程数值模拟研究

针对隧道明洞暗作施工过程中支护结构的受力性状,以某在建隧道为工程依托,用ABAQUS有限元分析软件模拟了隧道台阶法开挖的施工过程,由计算结果可知:软岩隧道台阶法施工时围岩位移变化量随施工步序呈现较大差异性,下台阶施工时的围岩位移量显著高于上台阶;围岩在拱脚和边墙处受力较大,出现局部应力集中,其中最大位移为0.950 mm。因此,软岩隧道开挖时应采取合理的围岩预加固措施,及时施作临时支撑及初期支护,确保洞室围岩开挖的稳定性。     

特大断面隧道软岩交叉口施工技术

大断面隧道交叉口围岩处于复杂的三维空间受力，所采用的开挖方式与支护结构决定交叉口处的隧洞稳定性，初期支护紧跟开挖面，对周围围岩扰动小，防止围岩应力集中。为确保交叉口施工安全，本工程采取注浆钢花管多处加固钢支撑、超前管棚强支护，通过锁脚钢花管对交叉口主洞每榀钢架进行固定加强；为确保主洞钢架被拆除后的整体稳定性，钢架割除部分采取环向焊接钢板加强连接，将被截断的钢支撑受力集中传至稳固的岩体中，达到稳固支撑的目的，确保交叉口围岩稳定及施工安全。     

富水砂卵石地层浅埋暗挖法超前深孔注浆加固技术

超前深孔注浆作为浅埋暗挖法施工的辅助措施,在确保隧道围岩稳定、控制地表沉降量方面发挥着越来越重要的作用。结合北京地铁14号线右安门外站—北京南站区间工程实例,从深孔注浆工艺选择、注浆材料选择、浆液配比、注浆孔布置、注浆压力及注浆量控制等方面进行了细致分析。通过分析认为在富水砂卵石地层中采用深孔注浆进行超前预加固时,应重点把控成孔工艺选择、注浆材料选择及注浆孔布置等,以确保施工过程中在隧道围岩稳定情况下取得良好的经济效益。     

隧道拱脚塌方施工加固及监测分析

 山岭隧道施工过程中经常会遇到隧洞塌方等事故,而拱脚塌方又具有破坏性大、隐蔽性强等特点,常在实际工程中被忽视。结合永宁高速高宝隧道施工过程中发生的拱脚塌方事故,分析隧道拱脚塌方的原因及所采用的加固措施;对拱脚塌方段周边断面及加固后塌方段断面的围岩位移和支护结构应力进行监测,确保围岩稳定及施工安全。结果表明：拱脚塌方加固处理方案实施可行,加固段围岩变形及应力均得到较好的控制,塌方段的小导管注浆加固效果较好;砂土状围岩的隧洞施工过程中应注意地下水位及降雨引起围岩吸水膨胀导致的拱脚塌方;发生拱脚塌方时应尽快封闭塌方围岩,对塌方段附近一定范围内的隧洞进行加固,并做好排水措施;对塌方段周边进行监测,待监测结果稳定后对塌方段采用单侧壁导坑开挖法进行短挖短衬施工。研究结论可为类似条件下工程的设计、施工和监测提供借鉴意义。     

浅析N-J工程不良地质条件下敞开式TBM掘进施工

为解决不良地质条件对TBM掘进施工造成的极大困难,结合N-J水电站工程引水隧洞敞开式TBM掘进段试掘进期间的施工实践,首先总结了敞开式TBM隧洞围岩分级方法;然后根据收敛变形、多点位移计等监测结果,通过不断调整、优化,总结了对应于TBM隧洞围岩分级的支护结构参数;最后将该支护结构参数与钻爆法的支护参数进行比较,给出了围岩破碎带敞开式TBM施工的技术措施,确保TBM能在安全、稳妥的条件下施工。     

高地应力条件下大型地下洞室群围岩失稳模式分类及调控对策

锦屏一级、猴子岩等大型水电工程地下洞室群的施工过程中出现岩爆、塌方、大变形及支护后喷层、围岩开裂等围岩变形破坏现象,对围岩变形失稳模式及针对性的调控措施缺乏系统、总结性的研究。在收集大岗山、锦屏一级、猴子岩、官地等多个典型水电工程地下洞室群施工地质、设计、物探、监测资料及现场调查的基础上,从控制因素上将围岩失稳模式分为岩体结构控制型重力驱动型、应力驱动型、复合驱动型3种类型;从破坏主要发生的工程部位将破坏模式归纳为5个部位、16种基础模式;以猴子岩水电工程主厂房动态调控为实例,说明所提出的调控措施的有效性和可行性。该研究成果可为大型地下洞室动态设计提供借鉴,为施工安全的保障提供理论依据,具有重要的工程意义。     

青岛某隧道盾构法与矿山法施工交界处围岩快速加固方法与应用

隧道开挖遇到上软下硬地层等不良地质条件时，常采用多种开挖方法交替施工，不同开挖方法交界处的围岩若采用单一加固方式如隧道内超前注浆、洞内帷幕注浆等易引起隧道围岩的涌砂与塌方，甚至引起突水风险。本文基于青岛地铁某区间隧道围岩较为破碎且含水丰富等特点，提出了上软下硬地层、左右线地质条件差异较大以及地下水丰富(连通海水)等不良地质情况下盾构法与矿山法隧道交界处的一种安全、稳定且快速的加固方法。实践证明，该加固方式提高了围岩的力学性能，从而保证了隧道的安全施工，并减少了开挖引起的地面沉降。     

猴子岩水电站地下厂房开挖过程微震特征与稳定性评价

为了实时监测和评价开挖过程猴子岩水电站地下洞室群围岩稳定性以及识别洞室潜在风险区域,综合应用数值模拟、微震监测、常规监测和现场调查等多种手段方法,得到如下结论:(1)微震监测可以实现开挖强卸荷过程地下洞室群围岩稳定性的实时监测、分析和评估;(2)微震活动性的时空演化规律可以识别和圈定地下洞室群岩石微破裂集中区及潜在风险区域;(3)微震监测可以很好地揭示开挖诱发的岩石微破裂萌生、发育、扩展直至贯通全过程。结合地下洞室群现场施工和加固工况,微震事件的空间集聚可以看作是降低该区域施工进度的前兆信息;(4)常规监测方法(多点位移计、收敛计和锚杆应力计等)可以很好地验证微震活动的真实性和有效性。研究结果表明微震监测、数值模拟、常规监测和现场调查综合方法对于深入认识复杂地质条件和开挖强卸荷过程中地下洞室群开挖行为和施工安全控制具有重要意义。同时,研究成果也可为地下洞室群后期开挖和加固提供参考。     

TBM法施工洞段高压大流量涌水隧道减压放水与涌水封堵技术研究

针对某引水隧洞TBM法施工洞段的复杂地质条件,采用长距离的TSP超前预报系统和即时预报的BEAM超前预报系统相结合手段提供涌水的预报信息,超前钻孔减压放水和对涌水点进行封堵,确保了隧道施工中安全稳定掘进,成功穿越了特大涌水段。     

开敞式TBM在铁路长隧道特硬岩、软岩地层的施工技术

本文主要论述了开敞式TBM在铁路长隧道特硬岩、软岩地层的施工技术,并与当前国内外同类研究、同类技术进行了综合比较。重点研究了施工过程中的主要技术难点和关键技术,其中:TBM施工组织技术、刀具耗损、施工进度与围岩特性关系、TBM刀具国产化研究、TBM在不良地质段的施工技术、TBM施工中的测量控制技术、仰拱预制块的制作及安装工法、内层衬砌和整体道床快速施工、TBM施工的有轨快速运输系统、TBM施工通风及水电供应系统等的研究达到或超过了国际水平。