软岩洞段单护盾隧洞掘进机(TBM)主要施工问题及对策

介绍了国内首台单护盾隧洞掘进机(TBM)在甘肃省引洮供水一期工程总干渠7号隧洞的应用,针对单护盾TBM在软岩洞段掘进施工时碰到的一些主要问题提出了解决对策,为今后TBM遇到类似围岩地质条件下掘进施工提供一些借鉴和帮助。     

单护盾TBM在不良地质隧洞施工中的问题及解决措施

根据引洮供水一期工程7#隧洞不良地质条件下单护盾TBM隧洞施工时遇到的一系列问题,对TBM掘进机进行了优化改进,并提出了该工程不同不良地质条件下TBM掘进时所遇到的问题及解决措施,从而提高了TBM的施工进度,保证了施工过程中人机的安全,可为单护盾TBM隧洞施工提供借鉴经验。     

狭窄空间内TBM设备顶护盾修复技术研究

引汉济渭调水工程秦岭输水隧洞岭南TBM设备掘进段是整个秦岭隧洞埋深最大、岩爆最频繁、围岩强度最高的施工地段,在多种不良地质叠加下,TBM设备各关键零部件长期处于极限负荷的运行状态,施工过程中常态化产生的轻微至强烈岩爆导致顶护盾被冲击损坏。通过对顶护盾的损坏情况及改造更换必要性进行分析,拟定了顶护盾优化改造、更换安装的具体实施方案,并对实施过程的技术难点进行了深入剖析,从而快速、安全地进行了顶护盾性能提升改造。顶护盾经更换修复后,TBM设备在岩爆频发地段的掘进过程中施工工效提高,作业人员和设备的安全得到保护。     

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。     

CCS水电站输水隧洞工程地质条件分析与处理

为保证CCS水电站输水隧洞双护盾TBM施工正常进行,开展了围岩分类与稳定性评价及隧洞超前地质预报,研究了施工方法,提出了施工技术建议。在双护盾TBM施工过程中,可见的围岩范围较小,无法进行地质素描,根据双护盾TBM施工的技术特点,选择了隧洞掌子面及洞壁小范围的围岩观察、TBM掘进参数分析、局部岩石回弹值测试、岩渣性状分析、地下水特征分析等多种方法获取围岩地质信息,从而对围岩进行分类和稳定性评价。选择了隧洞宏观地质条件分析、施工过程地质条件分析、以地震法和电法为主的物探方法、掌子面超前水平钻探等综合方法对掌子面前方围岩进行探测和预报,根据预报结果有针对性地采取处理措施。针对TBM施工过程中出现的涌水、砂岩砂化、断层破碎带等不良地质条件,建议施工单位采取了超前地质预报及调整掘进参数、堵水、超前灌浆加固围岩等施工方法和技术,TBM顺利通过了不良地质段。     

敞开式TBM超前地质预报探测

目前岩石隧洞开挖施工多采用人工钻爆法、硬岩掘进机(TBM)等。在敞开式TBM施工中,初期支护只能从围岩顶护盾揭露出来的地质,才能采取常规的锚喷支护,为减少遭遇不可预期不良地质对施工干扰的影响,对隧洞开挖掌子面前方围岩实施超前探测,拟采用TSP、TRT、地质雷达综合超前探测手段。     

喀双隧洞T4勘探试验洞TBM脱困施工方案

喀双隧洞T4勘探试验洞采用TBM方法掘进施工,在施工过程中出现了卡机现象.结合场地地质情况确定后方拱架段0+699～0+717 m采用喷锚支护及径向固结注浆加固措施;侧顶护盾及刀盘周围采用化学注浆加固.围岩加固后启动机器使得机器脱困.     

CCS水电站引水隧洞TBM断层带卡机脱困技术

厄瓜多尔CCS水电站引水隧洞采用大直径双护盾TBM施工,开挖洞径9.11 m,在掘进至桩号K16+127.0 m时,由于断层破碎带围岩塌方掩埋及堵塞刀盘造成卡机事故。在分析地震法物探成果和钻孔岩芯的基础上,确定断层破碎带及影响带宽度约70 m,围岩稳定性差,以Ⅳ类为主,局部Ⅴ类。拆除刀盘后方16.26 m处管片的上半部分后,沿洞壁两侧开挖旁洞,至刀盘后沿引水隧洞轴线进行导洞顶拱扩挖直至通过断层破碎带,导洞开挖前采用超前锚杆、固结灌浆等超前支护措施,开挖后采用钢拱架、系统锚杆、挂网喷射混凝土支护措施;支护完成的导洞防止了TBM掘进时的洞顶塌方,TBM在断层破碎带内掘进时,每环掘进前均对掌子面前方围岩进行固结灌浆以防掌子面围岩塌方;采用以上技术措施后,TBM成功脱困并穿过了断层破碎带。     

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。     

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。     

洛宁抽水蓄能电站引水斜井TBM施工关键技术研究

通过分析河南洛宁抽水蓄能电站工程特点及相关地质条件,梳理得到了引水斜井采用TBM施工的关键技术问题,研究提出了洛宁抽水蓄能电站引水斜井应用TBM的布置方案.综合考虑隧洞功能要求、支护及衬砌厚度、围岩变形量等因素,将引水斜井开挖直径确定为7.2 m,在高水头的抽水蓄能电站推广适用性较好.综合考虑TBM施工方法对围岩分类评...     

乐滩水库引水灌区窑瓦-六浪隧洞TBM施工段工程地质勘察与研究

通过对乐滩水库引水灌区工程区域地质发育史、地层岩性、地形地貌、地质构造、水文地质条件、岩溶水动力条件、勘探试验资料、隧洞开挖涌水量预测、TBM施工隧洞围岩分类等进行了全面系统的分析评价,得出了陈村-北四段属浅埋隧洞,绝大部分洞段岩溶不发育,北四-六浪段隧洞埋深一般150-300 m,绝大部分洞段位于地下分水岭之下,地下水位季节变化带埋深约70 m左右,隧洞围岩岩溶一般为弱发育-不发育,仅局部洞段岩溶较发育的结论。因此,只要对局部岩溶发育段做好超前地质预报,发现溶洞及时处理,采用TBM施工是可行的。     

水工隧洞TBM施工适宜性围岩分类研究

隧洞掘进机TBM已逐渐成为水工深埋长隧洞的常规施工方法,而现行规范的围岩分类主要以隧洞围岩稳定性和支护措施为判别因素,仅适用于钻爆法隧洞。为此,梳理国内外不同工程的围岩分类指标体系和TBM施工特点,在隧洞围岩基本分类的基础上,重点分析了TBM掘进效率和不良地质条件,构建了TBM施工适宜性围岩分类方法。总结大量工程案例,综合权衡超硬岩、岩爆、断层破碎带、大变形、突涌水(涌泥)和高外水压力六个关键因素对TBM施工的定量影响,提出了可量化围岩分类指标。工程应用表明,TBM施工适宜性围岩分类方法可依据工程地质资料快捷完成围岩分类,能有效指导TBM隧洞施工,且具有较好的通用性和易用性。     

TBM在不良地质条件下的施工技术

介绍了全断面岩石掘进机(TBM)的种类及各自的特点,总结了开敞式TBM在不良地质下,如软弱岩石、断层破碎带、岩爆、富水带施工中经常出现的问题及对策,论述了施工中的技术方法和应该注意的主要事项。     

TBM施工深埋水工长隧洞围岩综合分类研究

目前常用的水工隧洞围岩分类方法主要是在浅埋隧洞和钻爆法施工的基础上建立的,在隧道掘进机(TBM)施工的深埋水工长隧洞应用中存在不足。在对国内外常用的围岩分级和分类方法进行统计的基础上,结合深埋水工长隧洞的特点以及TBM施工中可能遇到的主要地质问题进行分析,选取了围岩稳定性、高地应力风险、地下水风险和TBM施工围岩可掘性等作为评价隧洞围岩性质的主要因素,提出了一种既能描述隧洞围岩稳定性,又能描述地质风险类型及等级的TBM施工深埋水工长隧洞围岩综合分类方案。该方法已在新疆某输水工程中进行实践应用,取得了良好的应用效果。研究成果可为深埋水工隧洞开挖和支护设计提供技术支撑,为TBM选型及施工中可能遭遇的地质风险采取处理针对性措施提供依据。     

输水隧洞软岩段TBM掘进挤压大变形与支护受力分析

隧洞软岩大变形严重威胁到TBM安全运行,软弱围岩的变形具有明显的蠕变特性。针对某深埋输水隧洞软岩TBM掘进洞段的围岩变形和支护结构安全展开分析和评价,研究高应力条件下软岩的蠕变特性,比较不同支护方式管片结构的受力状态。研究表明：软岩洞段TBM掘进采取大断面扩挖和管片+豆砾石层+聚乙烯泡沫板缓冲层支护,缓冲层的施加明显改善管片的受力状态,有效地提高了管片结构的安全裕度。建议在类似的深埋软岩隧洞工程中,开展有针对性的岩体流变试验和变形监测,选取合适扩挖断面尺寸和支护方式,给围岩变形预留足够空间,为TBM的顺利掘进提供可靠的作业条件。研究成果为保障隧洞顺利掘进提供了技术支持,也可为其他同类超长深埋隧洞的修建提供参考。     

开敞式TBM应对地质灾害施工技术

文章系统分析了TBM在隧洞掘进过程中坍塌形成的原因,并针对原因详述了防止围岩坍塌应采取的措施.TBM在不良地质段掘进时,针对各种不良地质体的性质、类型和可能发生的施工地质灾害,采取相应处理措施.根据经验简要总结了TBM快速通过不良地质段的施工技术.     

坪头水电站1~#竖井的开挖与支护

坪头水电站1#竖井总高度为102.2 m,开挖直径为5.6 m,所处地层为微风化至强风化的细晶白云岩,为Ⅲ~Ⅳ类围岩,极易产生塌方、掉块。通过对1#竖井这种复杂地质条件下开挖与支护施工的方法研究与实践,探索了竖井的导井法施工、开挖前回填灌浆与开挖中的喷锚支护、钢支撑加强支护,对塌方区域采取模喷、回填浇筑等处理方法,总结出对极其复杂地质条件下的竖井开挖与支护分别采取预固结灌浆、锚喷支护、钢支撑加固以及模喷、回填浇筑的综合施工方法。     

大伙房水库输水隧洞施工中TBM作业方案的论证与实践

大伙房水库输水隧洞工程的施工,曾推荐采用以4台TBM为主、钻爆法为辅的联合施工方案。鉴于原TBM1施工段工程、水文地质条件极为复杂,如果采用TBM施工,将遭受地质灾害的风险。经深入论证后,决定减少1台TBM,将采用4台TBM的联合施工方案改为采用3台TBM的联合施工方案。工程建设过程中揭示的地质条件证明,将原施工方案中的TBM1施工段改用钻爆法施工,充分发挥了钻爆法在不良地质条件洞段施工的优越性,规避了昂贵的TBM设备可能面临的施工风险,保证了工程建设的顺利进行。     

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.