引洮工程TBM施工极软岩隧洞段工程地质问题分析与评价

文章以正在施工的引洮一期供水工程7#引水隧洞为依据,结合TBM掘进机施工特点,分析TBM掘进机在特殊极软岩地层中存在的施工困难、安全隐患等问题,通过对7#引水隧洞TBM施工围岩工程地质特性、水文地质条件的分析,评价了围岩的稳定性及在TBM施工过程可能出现的工程地质问题,为后期隧洞施工提供前期地质指导与预报。     

悬臂式掘进机在拉洛工程曲美隧洞开挖中的应用

根据前期地质资料显示,拉洛工程曲美隧洞围岩类别主要为Ⅳ、Ⅴ类,围岩较差,强度较低,据此引进掘进机进行隧洞开挖施工。本文主要阐述悬臂式掘进机的主要技术特征、施工布置、施工原理,结合隧洞开挖进度,对悬臂式掘进机在拉洛工程曲美隧洞开挖施工中的实际应用及存在的问题进行总结归纳,为工程进一步开展提供科学参考。     

悬臂式掘进机在水库输水工程软岩隧洞开挖中的应用

当前,随着我国工程建设规模的不断扩大,采用隧洞掘进机进行市政地下隧洞的开挖与建造越来越普遍,但是在水利工程中,通过掘进机进行软弱围岩隧洞开挖施工并不普遍。文章以洪门水库输水工程为例,进行了悬臂式掘进机在水库输水工程软弱围岩隧洞开挖掘进方面实际应用的探讨。结果表明,悬臂式掘进机具有掘进效率高、掘进速度快、支护方便、通风工作量小、断面圆顺度有保障等技术优势,应当在水利工程隧洞开挖领域推广应用。     

掘进机法在瓦窑水工隧洞开挖中的应用研究

瓦窑隧洞为滇中引水鲁地拉水电站水资源综合利用配套二期输水工程的控制性节点项目，施工工期紧，任务重。隧洞围岩多为强风化岩体，节理裂隙发育，岩石破碎，地下水位高，围岩类别以IV类、V类为主，V类居多，成洞条件差。为确保工程进度和质量，采用掘进机法开挖，取得了较好成果。对该隧洞掘进机法进行了总结和分析，以利后续掘进机法开挖长距离小断面隧洞。     

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。     

水利工程隧洞开挖施工探析

本文介绍了在水利工程的施工建设过程中,隧道开挖的关键性和难点,并针对具体工程情况提出了非爆破法施工和悬臂掘进机施工等方法。针对不同的围岩特性,文中详细介绍了上下台阶预留核心土法开挖和上下台阶法开挖的步骤和技术要点,以及悬臂掘进机施工的工艺流程。文中还提出了水利工程隧洞开挖施工质控措施,包括洞挖质量控制、爆破质量控制,钻孔、灌浆施工技术和隧洞支护质量控制等方面,以确保水利工程施工的安全性和稳定性。     

陡倾砂板互层岩体中隧洞围岩变形研究

通过建立可反映岩体中砂岩与板岩组成、岩体倾角、岩体走向与隧洞轴线夹角等因素变化对岩体变形影响的砂板互层岩体本构模型,模拟了南水北调西线陡倾砂板互层岩体中隧洞掘进机开挖过程,初步分析了砂板互层岩体中隧洞围岩的变形及其对护盾式掘进机的影响。结果表明:埋深越大,围岩变形稳定过程越缓慢;岩体中板岩含量越高,围岩的前期变形越早、变形率越大,围岩的变形稳定过程也越长;对埋深较大且板岩含量较高的Ⅲ类岩体中的隧洞,应慎重采用护盾式掘进机开挖、管片衬砌的施工方案。     

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。     

关于隧洞掘进施工方法选择的探讨

隧洞掘进大致有钻爆法、人工开挖法和掘进机法，三种方法各有其适应性，不可能以某一种方法取代另一种方法。钻爆法对地质条件适应性强，但工序多，不能同时作业，掘进速度较慢，围岩搅动大。人工开挖隧洞是最原始的方法，但对于Ｑ２、Ｑ３黄土，Ｎ２红粘土及Ｑ４砂砾层，断层破碎带，风化岩类还必须采用。掘进机法是５０年代以来发展起来的新型隧洞掘进施工法，其优点是掘进速度快，围岩扰动小，各工序可以平行作业，但对地质条件适应性差。全断面掘进机适于中硬岩，臂架式掘进机适于软岩，盾构掘进机适于软弱地层。隧洞掘进必须根据地质条件，选择适宜的施工方法。     

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价体系的影响、TBM设备支护能力、规程规范要求以及参考类似工程经验,初步拟定了洛宁电站引水斜井开挖支护参数。     

双护盾掘进机六边形管片衬砌性能评价

山西万家寨引黄工程8条总长125．84km的引水隧洞中，122．31km采用了双护盾掘进机，六边形管片村砌，取得了速度快、造价低的明显效果。但要求的部分质量指标难以实现，松散、软弱岩层中管片的错位与开裂，引起人们对其安全性能、防渗效果及耐久性的担心。引黄工程的运行实践表明，只要在施工过程中严格要求，在掘进机通过后进行有效的缺陷处理，该类型村砌的安全与防渗功能可以满足要求。在一定洞径范围内，对于以相对稳定岩层为主的隧洞，从工期、造价等因素综合考虑，不失为一个可行方案。在使用过程中，应不断进行检修维护，保证长期稳定运行。     

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。     

万家寨引黄工程隧洞掘进与衬砌

万家寨引黄工程采用六台TMB掘进机共计完成隧洞开挖及衬砌长达121．3km，这在国内外都是罕见的。在工程实践中，经过对管片结构、施工方法及工艺的不断改进，工程质量逐步提高。后期施工的联段7#隧洞各项技术指标已基本满足设计要求。引黄工程的实践说明，在一定洞长范围内采用TRM法施工、六角形管片衬砌能够实现高速度与高质量的统一，为大型跨流域调水工程提供了可借鉴的经验。本文对引黄工程采用TBM法施工不同阶段的质量状况进行了初步总结，重点讨论了止水设置、豆砾石回填灌浆、护盾形式、导向杆与连接销等主要结构问题。     

吉林中部供水工程关键技术问题综述

吉林中部供水工程输水干线线路全长263.45 km,其中隧洞长133.98 km,管线PCCP(钢管、现浇涵)长129.47 km。针对该工程中的关键技术问题:分水枢纽类型、超长有压隧洞技术、TBM选型、隧洞穿越灰岩地区技术、水下岩塞爆破技术、隧洞预应力衬砌技术、直径5.1 m预应力涵技术等,结合中部供水工程的实际情况,从工程实例、技术可行性等方面进行了阐述。分水枢纽选择了调压井类型;总干线有压隧洞长为97.62 km;现浇预应力涵长为2.26 km;采用直线穿灰岩线路隧洞;选择开敞式TBM施工;根据隧洞覆盖层的特点,对15段衬砌应按抗裂设计考虑,采用预应力衬砌,衬砌段总长为14.756 km。工程规模巨大,特别是总干线超长有压隧洞为国内首例,又穿越灰岩地区,这在东北地区尚无先例,其勘察、试验、科学研究和专题研究还有待深入开展,为工程的决策提供重要技术支撑。     

TBM施工中岩石可钻性测试与评价技术综述

岩石的可钻性是评价TBM隧道施工难易程度的重要指标,其测试方法必须与TBM的设计与施工过程相匹配。因国内的TBM研发及施工技术起步较晚,岩石可钻性测试与评价方法仍以国外的技术为主。通过大量查阅国内外文献,基于常用掘进效率预测模型的需要,从岩石硬度、脆性和磨耗性3个方面对岩石可钻性指标测试与评价技术进行了较为详细的介绍。基于这些测试方法的试验成果,为我国TBM的刀盘设计、刀具磨损及掘进速率的预测提供了基础资料。建议尽快建立我国TBM可钻性实验室及相应数据库。     

软岩隧洞TBM施工中围岩变形预测研究

TBM施工过程中,为防止软岩变形导致卡机事故的发生,需要对围岩变形进行准确的预测。以巴基斯坦N-J水电站为研究对象,通过对围岩变形监测数据的反演分析,得到其蠕变参数,并采用反演得到的蠕变参数对大埋深洞段的围岩变形进行预测。结果表明,TBM在软岩段掘进过程中,围岩除了产生明显的弹塑性变形外还会出现明显的蠕变变形,且蠕变变形在TBM在开挖后的几小时内会迅速增加,增大了TBM卡机风险。建议TBM在软岩段掘进过程中,在保证安全的前提下尽可能快速通过。     

中国首台单护盾TBM设备优化改造研究

甘肃省引洮供水一期工程总干渠7号隧洞围岩主要由上第三系Ⅴ类软-极软岩组成,采用单护盾TBM开挖掘进施工,针对围岩特性、设备运行状况与功能缺陷,以及遇到的各类问题,对设备主机机头刀盘及盾体进行了全面优化技术改造,并重点对盾体前伸护盾结构进行了三维有限元分析。施工实践表明:设备优化技术改造获得成功,技术性能得到全面提升,有效提升了施工效率、质量及安全,取得平均月成洞进尺1 094.0 m的优异成绩,创造了中国首台单护盾TBM在含水疏松粉细砂极软岩地层中的开挖掘进施工记录。可为各类盾构机的设计制造和工程运用提供良好借鉴。