引汉济渭工程秦岭隧洞岭南TBM施工段岩爆防治措施探讨

引汉济渭秦岭隧洞最大埋深约2000m,根据资料分析,秦岭隧洞地应力高、埋深大具备发生岩爆的条件.本文拟对引汉济渭秦岭隧洞越岭段岭南TBM施工段（K27＋643.006～K46＋360.000）18.717km地段围岩岩爆机理进行分析、研究,提出TBM法施工通过岩爆地段的施工预防措施.     

引汉济渭输水隧洞TBM卡机处理方案研究

引汉济渭工程秦岭隧洞全长98.3 km,越岭段地质复杂,TBM卡机事故成为了阻碍隧洞顺利施工的一大障碍。结合秦岭隧洞此次卡机事故的特点,利用钻孔电视勘测以及三维地震法超前地质勘测对卡机段地质进行了详细的勘明;根据超前地质预报结果结合工程实际制定护盾后方收敛变形区加固方案以及护盾前方断层带处理方案;根据处理方案制定可行的施工措施,为TBM脱困创造了有利条件。     

引汉济渭秦岭隧洞4号支洞开挖爆破技术浅析

引汉济渭秦岭隧洞4号支洞是为解决引汉济渭秦岭输水隧洞TBM长距离掘进出渣和通风问题而在中段设置的施工支洞,采用全断面钻爆法开挖。4号支洞施工开挖中以硬岩为主,高埋深产生高地应力,引发岩体脆性变形发生局部坍塌,在完整围岩洞段应力集中易产生岩爆,施工难度高。针对引汉济渭秦岭隧洞4号支洞地质条件设计爆破开挖方式、优化钻爆参数,获得高埋深、硬岩、岩爆地段的钻爆开挖参数,通过实践达到支洞安全、快速开挖的目的。     

引汉济渭工程深长隧洞突水综合预报与治理

山岭隧洞在穿越大埋深围岩段落时常遇到复杂突水涌泥灾害。赋存于围岩中的基岩裂隙水具有埋藏、分布不均及赋存和运动规律复杂的特点,加之受含水灾害体埋深大、围岩介质不均匀以及洞内观测条件复杂恶劣等因素的制约,在深长隧洞中开展突水涌泥灾害的预报工作是业内广泛关注的工程技术难题。为探明引汉济渭工程秦岭隧洞掌子面前方基岩裂隙水的埋藏位置、分布范围以及赋存形式,采用由三维地震法、瞬变电磁法以及激发极化法所构成的综合预报方法探明了掌子面前方的突涌水致灾构造,采用全断面超前帷幕注浆对探明的灾害区域进行治理,并结合7号洞主洞上游突涌水的超前地质预报、模型试验分析及超前帷幕注浆处理措施等,总结了一套在特殊地质条件下对不良地质体进行精确预报及综合治理的施工方法,为钻爆法施工隧洞中突水灾后治理以及超前帷幕注浆工作提供有益指导。     

特长深埋TBM施工隧洞反坡排水施工技术

陕西省引汉济渭工程是陕西省省内跨流域调水工程。是针对关中地区缺水问题提出的陕西省内南水北调工程的骨干线路。工程秦岭隧洞‘TBM施工段岭南工程存在地下突涌水多、独头排水距离长、反坡排水等问题。本文着重介绍了陕西省引汉济渭工程秦岭隧洞。TBM施工段岭南工程反坡排水分级水仓、逐级抽排的施工方法,为类似TBM施工工程提供参考。     

TBM隧洞前方不良地质精细化探测方法及应用

TBM对不良地质条件适应能力差,因此需要对TBM隧洞前方地质条件具有较高准确性和可靠度的超前地质预报方法。本文以新疆某TBM隧洞施工现场为例,采用三维地震波法对掌子面前方的不良地质进行探查,其围岩揭露状况与探测结果一致,证明在三维地震波法是一种适合TBM隧洞前方不良地质探查的高效手段,可为TBM隧洞工程施工提供参考和指导。     

基于隧洞围岩参数反演与地质判释的快速动态设计研究

本文针对引汉济渭秦岭隧洞地质环境复杂、不确定性影响因素多、施工风险高等特点,在试验洞施工过程中,通过监测围岩收敛变形、反演围岩地质参数、施工地质等手段,迅速对设计进行动态调整、修正和优化,进行了基于隧洞施工围岩参数反演及地质判释的动态设计的研究,初步探索了一条适合引汉济渭工程秦岭隧洞工程的动态设计方法及途径,以期为其他类似工程设计及施工提供参考。     

引汉济渭工程隧洞施工若干技术问题探讨

基于引汉济渭工程隧洞施工实际,结合我国现有技术规范要求,对比分析了引汉济渭工程隧洞动态设计、超前地质预报、隧洞开挖方式、隧洞支护时效及衬砌与掌子面距离等五个方面的问题,得到了适宜引汉济渭工程隧洞施工特点的动态施工技术方法。针对不同围岩条件实施隧洞动态设计,采用了不同的开挖和支护方式。对物探发现的异常区进行钻探验证,以提高地质超前预报及涌水预测精度。地质复杂区段按照"物探先行,钻探验证,有掘必探,先探后掘"的原则组织施工。在实际施工中,应提倡利用围岩在无支护条件下的允许暴露时间也就是围岩的自稳时间实现短距离的掘进与支护分离。对硬岩(Ⅰ—Ⅲ)围岩采用"钻爆设计、光爆施工、工序组织、快速施工"的思路,对软岩(Ⅳ—Ⅴ)围岩采用"围岩量测、确保安全、遵守设计、按部就班"的思路。     

高磨蚀性硬岩地段敞开式TBM掘进参数优化和适应性研究

通过论述敞开式TBM的施工特点,结合敞开式TBM在引汉济渭工程秦岭隧洞高磨蚀性硬岩地段施工的具体情况,详细陈述敞开式TBM在隧洞掘进过程中遇到的典型问题及现场采取的施工措施,对TBM在高磨蚀性硬岩地段掘进中掘进速度的影响因素和敞开式TBM适应能力进行分析。结果表明,在高磨蚀性硬岩地段,TBM掘进参数拟定宜采用高转速、低贯入度、高推力、低扭矩的"两高两低"模式。研究成果为引汉济渭工程秦岭隧洞TBM施工段岭南工程后续掘进施工提供了掘进施工依据,且对实现TBM快速掘进提出了具体建议。     

TST技术在TBM掘进隧洞超前地质预报中的应用

以巴基斯坦某深埋长隧洞TBM施工超前地质预报为例,系统介绍了TST超前地质预报技术的基本原理、观测系统、现场测试参数设置、数据处理方法及其处理过程,最终获得隧洞掌子面前方100~150m范围内待开挖岩体的地震波偏移图像和地震波速度曲线图像。结合地质分析成果综合解释和判断地震波偏移图像和地震波速度曲线图像中所反映掌子面前方岩体的地质特征及不良地质现象等信息,达到隧洞施工超前地质预报的目的。通过对比分析隧洞桩号9+678-9+578段TST技术预报成果,说明其与超前水平钻探结果、TBM推力与贯入度参数大小、开挖后地质编录成果等吻合较好,完全符合客观地质实际,为工程设计与施工提供了科学依据,满足了隧洞安全施工的需要。由此表明TST超前地质预报技术可适用于TBM施工的深埋长水工隧洞的预报工作,还可获得良好的应用效果,为类似工程提供了很好的借鉴范例。     

秦岭特长隧洞超埋深强构造应力大变形处理技术研究

引汉济渭秦岭特长输水隧洞全长81.779 km,隧洞穿越秦岭岭南中低山区,地质条件极其复杂,断裂构造极为发育,且具有强构造应力。受复杂地质条件和地质构造的影响,秦岭隧洞1~#勘探试验洞主洞段施工中发生了不同程度的大变形,原设计围岩类别为Ⅲ类,实际施工过程中已经达到Ⅳ类和Ⅴ类,初期支护完成后变形严重。多处变形量超过10 mm/d,局部最大变形量达到了69 cm,给施工带来了极大的困难。对发生大变形段采取了二次套拱、加长锚杆、径向注浆、初支拆换、二次衬砌加强等措施进行控制。今后大变形段设计施工过程中,应通过加强超前地质预报与监控量测、提高支护设计参数、加大预留变形量来预防大变形的发生。     

引汉济渭工程秦岭隧洞TBM的刀具选型试验

引汉济渭工程秦岭输水隧洞TBM施工遭遇超硬岩石,在试掘进阶段进度严重滞后于合同计划指标。为了减少刀具更换时间、促进施工进度,将刀具选型试验作为突破口。通过利用各厂家提供的刀具进行TBM试掘进,将每家2把刀具交叉安装在相应刀位上,在试验过程中进行磨损量测试、岩石抗压强度测试。从这两项指标定量分析刀具选型,结合过渡区域刀具磨损量及速率、面刀区域刀具磨损情况、整刀使用寿命、极限磨损情况、2 km试掘进阶段刀具消耗情况,综合评价各类型刀具性能。结果表明,受掌子面平整度、岩石强度及石英含量影响,不同部位的磨损量、变形都存在较大差异,尤其不同处理工艺的刀具,其耐磨值和稳定性决定着TBM的掘进速度。研究成果对超硬岩隧洞TBM刀具的选取具有一定的参考价值,也对刀具材料的研究提供了基础数据。     

引汉济渭工程秦岭隧洞围岩稳定性有限元分析

对引汉济渭工程秦岭引水隧洞开挖的初期支护施工过程围岩结构的塑性变形分布规律进行分析研究,结合计算结果,为初期支护过程围岩的稳定性提供分析依据,以便对现场施工提供合理化建议。采用非线性弹塑性有限元法,依据地下结构设计理论及岩石的Drucker-Prager屈服准则,考虑围岩和初期支护衬砌结构的整体性,对秦岭引水隧洞的Ⅲ、Ⅳ类围岩开挖和初期支护结构的施工过程进行了模拟,计算了开挖施工过程三种不同工况下围岩顶拱及侧向的塑性变形。结果表明:秦岭隧洞初期支护施工过程的三种工况下围岩结构的塑性变形主要集中在顶拱120°范围内及两侧边墙,隧洞围岩结构整体处于安全状态。     

万家寨引黄工程总干线#6、#7、#8隧洞TBM施工缺陷处理

全断面双护盾TBM掘进机及其配套的六角形管片设计不适宜用于土层、断层破碎带、溶洞与膨胀岩等不良地质条件的施工，然而在长隧洞中，往往很难避免上述不良地质条件，只有进行有效的事后处理，才能保证隧洞安全输水，同时也拓宽了该类掘进机的使用范围，在万家寨引黄工程总干线#6、#7、#8隧洞施工过程中，采用TBM法施工通过Q2、Q3黄土洞段和N2红粘土洞段时，针对所出现的施工质量缺陷进行了有效的处理。     

堵水注浆在引汉济渭工程岭南TBM施工段的应用研究

引汉济渭工程岭南(秦岭南部)TBM施工段为反坡施工,隧洞突涌水全部通过大功率水泵逐级抽排至洞外。受排水设施布设、隧洞空间、电力供应、工程投资等因素影响,以及TBM掘进段和施工支洞长度均较长的客观条件,突涌水对施工的干扰、影响尤为巨大,特别是较大集中突涌水,对人员、设备安全会造成极大威胁。为保证施工安全的同时TBM掘进正常进行,针对该施工段突涌水处理制定了"以堵为主、堵排结合"的原则,采取常规双液浆堵水注浆和特殊材料堵水注浆相结合的方式,对集中涌水点进行封堵。结果表明,在8个涌水量大、涌水点集中的段落进行堵水注浆,涌水段落实际封堵率超过了99%,满足事先制定的封堵标准。该方法可为同类工程TBM施工提供借鉴。     

引汉济渭工程黄三段输水隧洞围岩变形与压力分析

以分析深埋长隧洞围岩应力和应变为目标,考虑隧洞施工方式,围岩支护形式等因素,通过数值计算,动态模拟隧洞施工过程,获取了黄三段输水隧洞初期支护后的围岩变形情况以及围岩与衬砌相互作用关系。计算结果显示:采用设计的初期支护形式,可有效控制不良洞段的围岩变形,Ⅳ、Ⅴ类围岩最大收敛变形满足规范设计要求。Ⅳ、Ⅴ类围岩与衬砌间的相互作用力随衬砌浇筑时距掌子面距离的增加而降低,但在距掌子面约4倍洞径后降幅微小。通过对比分析经验方法与数值方法所确定围岩压力成果,确定了衬砌结构设计所需的围岩压力指标,为黄三段输水隧洞设计提供了依据,分析方法可为相似工程提供参考。     

引汉济渭工程秦岭输水隧洞初始地应力场特征及反演分析

针对秦岭输水隧洞大埋深、高地应力容易引起岩爆、大变形等工程灾害的问题,为预防和减轻地应力分布和变化对施工进程和人员设备安全的不利影响,对秦岭隧洞隧址区典型位置(越岭段、岭南、岭北)分别进行了水压致裂法应力测试,并对无断层段和含断层段进行了三维地应力场反演分析,研究了秦岭隧洞初始地应力场特征及规律。结果表明:秦岭隧洞地应力表现出较强的水平构造应力作用,岭南岭北勘探试验最大主应力为25.4～27.7 MPa,垂直孔测得最大水平主应力方向稳定在近EW向。数值模拟可以较好地反演分析秦岭输水隧洞的地应力分布,无断层段隧洞最大主应力多为10～45 MPa,最小主应力多为0～15 MPa;含断层段隧洞主轴最大水平主应力值较高,变化范围为20.46～71.94 MPa,最高达71.94 MPa。由于断层破碎带的存在,附近区域会出现剧烈的应力变化,断层带以内应力值显著减小,而断层带两侧出现应力集中,局部应力值升高。     

压力注浆锚杆在TBM施工管片衬砌隧洞加固中的应用

万家寨引黄工程总干线#6-#8隧洞基本采用全断面掘进机（TBM）开挖，由于施工经验不足，在特殊地质地段造成若干工程质量问题，为解决TBM施工管片衬砌土洞段的结构与防渗问题，对TBM施工管片衬砌N2红粘土洞段采用压力濂浆锚杆加固结合防渗措施综合处理，中简介了采用的压力注浆锚杆的加固机理、主要设计参数、施工设备和工艺要求。