山西中部引黄工程TBM卡机成因分析及脱困技术

山西省中部引黄工程总干3号隧洞采用TBM施工,由于隧洞埋深大、地应力高、地质条件复杂,设备在不良地质洞段易发生卡机。结合连续两次卡机事故,分析了卡机产生的地质、施工和设备原因,提出了针对不同卡机形式的脱困措施,并详细制订了脱困后的掘进方案,使TBM成功脱困并顺利通过断层破碎带。实践证明,扩挖小导洞是最为有效的脱困措施,当护盾外侧围岩破碎时,可辅以化学固结灌浆,但还需关注卡机前的预控措施和脱困后的掘进措施,才能实现TBM的顺利推进。     

复杂地质区TBM卡机成因分析及脱困技术

N-J水电站工程地处喜马拉雅山南麓,电站引水隧洞埋深大、地质条件复杂。其引水隧洞的某双线洞段采用2台开敞式TBM掘进,因遭遇剪切破碎带、软弱围岩、地下渗水的共同作用,在掘进过程中围岩发生较大规模塌方,出现卡机事故。通过对该洞段地质条件的综合分析,有针对性地提出了在护盾顶部人工开挖小导洞的脱困方案,最终使TBM顺利脱困。为TBM在类似不良地质围岩洞段的施工提供了宝贵经验。     

深埋长输水隧洞TBM卡机事故分析及处理措施

引红济石隧洞工程中采用双护盾TBM掘进，因遭遇断层、岩体破碎带、软弱围岩共同作用造成多次、重复卡机事故。从卡机处岩性、地质构造、地下水、隧道开挖与软弱围岩挤压变形等方面，系统分析了卡机原因；并针对卡机事故的一般规律，提出了两套卡机脱困的解决方案。工程实践表明，所提方案不仅可较理想地解决卡机事故，同时还可为TBM在围岩坍塌地段的施工提供宝贵经验。     

基于TBM掘进隧洞塌方洞段处理措施

地下工程前期地质勘察受地形、地表覆盖及勘察手段等因素影响不可能准确反映实际地质情况,因TBM掘进速度较快、观察掌子面相对钻爆法较难,在遇到不良地质洞段如布置不当很容易造成TBM卡机事故,文章针对TBM掘进深埋、超长、陡坡支洞过程中面对此类情况不同的处理措施对TBM设备安全、工期、经济投资等均有不同程度的影响,文章章结合新疆某输水工程TBM掘进施工支洞遇到的一次TBM卡机脱困施工经验,总结出TBM面对隧洞塌方卡机脱困施工理念,以便供类似工程参考。     

新疆某隧洞开挖TBM卡机原因及脱困处理措施

新疆某输水工程T4勘探试验洞开敞式TBM掘进通过F304断层时出现设备卡机现象。根据超前地质预报结论并结合现场断层破碎带物质成分观察分析,得出卡机的原因为:现场破碎带为碎裂结构松散岩体,呈强风化,局部节理裂隙含断层泥,洞室不能自稳,隧洞掌子面塌方破碎岩石挤压抱死刀盘产生的摩擦阻力大于TBM刀盘驱动旋转扭矩,而使刀盘无法转动。针对F304断层破碎带的影响区域及TBM设备支护系统的施工范围提出了切实可行的TBM脱困措施,并总结了刀盘脱困启动和后续掘进时应注意的一些参数和事项,以期为日后施工过程中有效规避或及时处理不良地质洞段以保证TBM顺利通过提供施工经验,也为其他TBM设备出现类似卡机问题提供借鉴。     

降低大直径双护盾TBM在不良地质洞段卡机风险的对策研究

双护盾TBM在穿越断层、高地应力以及软弱地层等不良地质洞段时,围岩快速、较大的变形容易挤压护盾而导致双护盾TBM卡机,影响TBM的正常掘进,进而影响工程的工期。对西藏某公路隧洞双护盾TBM掘进期间四次卡机事故进行了分析,针对不良地质洞段的具体情况,从TBM设备选型、超前地质预报、策划地质缺陷处理措施及施工单位专业地质工程师培养等方面提出了解决措施并予以实施,降低了大直径双护盾TBM不良地质洞段卡机风险,使双护盾TBM施工的优点得到了更好的发挥。     

浅谈TBM卡机高效脱困技术

TBM对地质条件差的围岩较钻爆法适应能力差,在地质断层带处可能会出现卡机情况,TBM卡机处理费时、费工,成为制约TBM快速掘进的主要因素之一。本文分析了辽宁省桓清重点输水工程TBM卡机事故原因,针对实际情况,采用管棚支护结合化学灌浆加固松软岩体等方法,减轻了松软岩体对刀盘和护盾的压力和扭阻力,实现了依靠TBM自身脱困的目标,与传统卡机处理技术相比,具有节省工期和投资、安全性高等优势,可为类似工程提供参考。     

TBM设备施工超前地质预报的技术措施

隧道掘进机(TBM)在隧道工程建设中的应用越来越普遍,但在应用过程中产生和存在的问题也较多,尤其适应地质岩层问题仍是需要探索和研究的课题。结合引洮供水一期工程总干渠7#隧洞单护盾TBM施工掘进,遇到不良地质围岩导致设备卡机等问题,重点论述了TBM设备掘进施工,加强围岩超前地质预报的技术措施和管理的必要性。     

浅议隧洞开挖过程中TBM卡机原因及脱困处理措施

TBM作为一种新型的隧洞开挖设备,集风、水、电、液压等系统于一身,与常规的钻爆法施工相比,具有掘进速度快、支护及时、污染小等优点。但在遭遇大型断层带（即V类围岩不良地质洞段）时,因围岩条件、设备制造缺陷以及支护不及时等原因,易产生卡机等现象,严重影响工程进度。本文结合辽宁省大伙房水库输水工程TBM1标段施工过程中出现的设备卡机现象,对其产生原因、如何进行脱困处理、日后施工过程中如何有效地规避等方面提出了笔者的观点,以期为国内类似工程施工提供借鉴。     

深埋长引水隧洞TBM施工关键技术探讨

巴基斯坦N-J水电站位于喜马拉雅强烈构造影响区,受区域构造及地质影响,引水隧洞发育的大断层及次生断层众多,给工程的TBM掘进施工带来极大困难。结合工程实际条件和施工实践,总结了在深埋高地应力隧洞的TBM施工中应用的一系列关键技术,涉及TBM超前勘探,挤压变形灾害的预测与控制、岩爆防治及卡机脱困等,相关成果可供国内外类似地质条件下的工程设计和施工参考。     

引水隧洞断层破碎带TBM掘进卡机处理措施

某引水隧洞工程TBM掘进机施工时,由于遇到不良地质断层破碎带,发生了TBM掘进机卡机事故,严重影响了施工进度及质量。为此,采用地质预报测试方法,结合预报结论来分析卡机原因,提出相应的脱困方案和施工措施,成功解决了TBM掘进机卡机问题,其经验可供类似工程施工参考。     

滇中引水工程香炉山隧洞TBM开挖围岩卸荷响应特征

针对滇中引水工程香炉山隧洞TBM掘进洞段地质条件复杂、施工技术难度大等特点,采用现场监测和三维数值仿真2种手段,对典型洞段围岩开挖卸荷响应特征进行了分析。通过对TBM掘进洞段围岩变形和钢拱架受力监测数据分析可知,围岩类别和隧洞埋深均是影响围岩变形量值和收敛时间的重要因素,TBM上的撑靴结构对钢拱架受力影响显著。根据香炉山隧洞敞开式TBM施工特点,提出了敞开式TBM开挖施工的仿真模拟技术,获得了典型断面围岩变形及支护结构受力随掌子面推进的变化规律,可为TBM洞段支护设计优化及掘进过程中卡机问题的预测和判断提供参考。     

TBM卡机防控脱困方案智能决策方法研究

目前深埋长输水隧洞中硬岩掘进机(TBM)卡机防控脱困方案决策过程受卡机机理复杂性、围岩-护盾相互作用全过程监测困难性及人为主观经验等因素影响,导致决策结果的有效性、经济性和及时性有待提高。针对上述技术难题,基于构建的TBM卡机案例库数据,尝试采用支持向量机分类(SVM)方法,预测TBM卡机致灾模式和风险,继尔采取相应预防措施。同时,基于案例推理(CBR)方法,对卡机后脱困方案进行科学决策。智能决策方法应用于新疆某输水工程隧洞关键洞段施工中,准确预测了TBM卡机风险,并提前采取防控措施,避免了卡机事故的发生。同时针对已发生卡机的洞段,决策推荐了卡机脱困处理方案,与现场实际采取的脱困方案一致,有效降低了脱困处理工程费用,并缩短了处理时间。     

TBM在隧洞施工中卡机脱困的实践

TBM掘进机主要在Ⅲ、Ⅳ类围岩隧洞中广泛应用,比普通的钻爆法要安全、节省工期、工程质量优良。但在不良地质中的塌方容易使TBM卡机,要根据地质实际情况而确定施工方案。文中主要讲述在山西省中部引黄工程的隧洞施工中由于地质原因使TBM卡机的过程以及所采取的化学灌浆、固结灌浆、回填灌浆、隧洞木支撑等方案,以及施工所用材料和工具,可为其他类似TBM掘进提供借鉴。     

TST超前地质预报技术在N-J工程中的应用

因其在掘进速度和安全施工上的巨大优势,TBM掘进施工技术在世界范围内被广泛应用,但由于部分隧道地质情况不明、超前地质预报方法不当造成的TBM掘进卡机情况也时有发生。结合TBM现场施工的实际情况,巴基斯坦N-J水电站项目最终采用TST超前地质预报技术指导TBM掘进施工。与TBM贯入度、推力参数的对比分析表明,TST超前地质预报技术在N-J项目TBM施工中的应用是可行的,对岩性分界面和断层位置的预报结果可信度较高。     

科卡科多水电站引水隧洞灌浆加固方法

科卡科多水电站引水隧洞以火山岩和侵入岩为主,岩石性脆且易破碎。2014年1月TBM掘进过程中受多条断层破碎带的影响而发生卡机故障,为了使TBM脱困,施工方对断层破碎带内的围岩进行了灌浆加固处理,开挖辅助作业洞,选择GU超细水泥浆和YDS-40高渗透环氧化学材料进行复合灌浆,灌浆结束后通过钻芯检查进行质量评价,通过灌浆加固围岩,使TBM顺利脱困,掘进工作得以继续进行。     

科卡科多水电站TBM卡机处理方法探讨

科卡科多水电站引水隧洞施工过程中发生双护盾TBM卡机现象,根据TBM掘进记录和地质情况分析是受断层破碎带的影响。为使TBM脱困,采取开挖TBM上方岩体,钻设超前小导管、挂钢筋网、喷混凝土、支钢拱架等方法使围岩保持稳定,再清理TBM护盾上方散落的岩石,终使TBM脱困并通过断层破碎带。     

模袋灌浆技术在双护盾TBM施工中的应用

双护盾TBM现在得到越来越广泛的应用,是深埋长大隧道掘进施工的首选和必然发展趋势,然而双护盾TBM安全高效通过大变形洞段时所需的围岩快速支护技术尚缺乏成熟有效的经验。以西藏某公路隧道工程为依托,在现有工程应对措施上结合双护盾TBM设备特点提出新型主动防控措施,提出的快速支护技术有效降低护盾卡机风险。     

基于扭矩贯入指标和神经网络的围岩质量预判方法

全断面岩石掘进机(TBM)的地质适应性较差,当遭遇不良地质条件或者围岩质量较差时,容易引发卡机、塌方等地质灾害,影响施工进度,威胁人员安全。基于此,首先通过TBM数据预处理,将原始数据分割为完整的掘进段,其次以掘进段为单位计算扭矩贯入指标(TPI),基于时间序列法和神经网络在掘进开始前对围岩质量进行预测,基于TPI的基尼不纯度,在掘进上升段对围岩质量进行判断。结果表明:TPI能够较好地反映围岩地质条件,基于时间序列法和神经网络能够较为准确地对TPI进行预测,通过TPI的基尼不纯度能够较好地对围岩质量进行判断。     

TBM施工地质工作方法探索

TBM隧洞施工安全、快速,但施工中几乎很少见到暴露的围岩,无法采用传统的方法进行施工地质工作.在国际引黄Ⅲ标TBM施工中,通过岩渣形态观察、TBM掘进参数分析和地质观测窗测量等方法综合判断围岩地质条件,成功完成了施工地质工作,总结出一套TBM施工地质工作方法.