深埋隧道TBM施工岩爆特征规律与防控技术

川藏铁路隧道等深埋隧道工程的岩爆给TBM施工安全和掘进速度带来很大影响,这是亟待解决的技术难题。以埋深超过2000m的引汉济渭工程、新疆ABH工程为案例,与锦屏Ⅱ级水电站工程进行对比。基于现场大量数据分析,给出岩爆对TBM施工安全速度影响和时空特征规律;并结合TBM结构和工法特点,提出了"轻微、中等、强烈"3个等级岩爆的TBM施工防控目标,以及"掘速控制、风险控制、时空控制、分级控制"4个TBM施工岩爆防控准则;分别给出了轻微、中等和强烈3个等级岩爆的防控技术方案,从而构建了"装备—掘进—支护"三者协同控制的"3-4-3-3"分级岩爆防控理论技术体系,并在实际工程中应用。主要研究结果为:1)TBM施工速度轻微岩爆为无岩爆的70%～90%,中等岩爆为无岩爆的50%～70%,强烈岩爆为无岩爆的25%～50%;2)20%～40%的岩爆发生在开挖后10 h以内,10～24 h岩爆发生频率最高,90%以上的岩爆发生在24 h以内,9%的强烈岩爆发生在24～48h;3)超过30%中等以上岩爆发生在护盾至掌子面区域,90%以上的中等和强岩爆发生在掌子面后15 m以内,主动控制TBM进尺速度可使80%～90%的强岩爆控制在TBM护盾至掌子面区域。所提的技术方案已成功用于以下工程:1)新疆ABH工程,其中1台TBM已安全高效穿越了全部中等岩爆洞段,完成14 km掘进; 2)引汉济渭工程,岭南段TBM穿越了10 km岩爆洞段,在第2掘进段中穿越了2 km连续强岩爆洞段,强岩爆洞段平均月进尺达到110 m。     

关于高原铁路某隧道敞开式TBM开挖直径的探讨

为探讨高原铁路某隧道不良地质条件下敞开式TBM开挖直径是否适应的问题,结合已建、在建工程存在的问题及施工数据,分析TBM法隧道初期支护变形侵限的原因,且通过对比分析工程地质数据、衬砌参数,认为不良地质条件下TBM护盾收缩及初期支护体系形成支护能力周期长是造成初期支护侵限的主要原因。预测当TBM开挖直径为10.2 m时,该高原铁路隧道TBM段Ⅲ级围岩中等及以上岩爆段、Ⅳ级围岩（节理密集带）、Ⅴ级围岩（蚀变岩）存在初期支护侵限的风险。提出如下建议： 1）设计TBM开挖直径时考虑护盾收缩量; 2）在强烈岩爆段、节理密集带、蚀变岩等情况下,采用钢管片施作初期支护以提供临时支撑,缩短支护能力形成周期,并将TBM开挖直径适当增大为钢管片安装预留空间。     

两类地层岩爆的机理及防治

岩爆是隧道施工过程中必须面对的主要地质灾害之一,目前基于岩爆发生机理和治理方式多种多样,针对处于高原过渡带的锦屏辅助洞工程以及海滨地区高盖山隧道和金瓜山隧道工程两处截然不同地质条件下的岩爆问题,对两类地层岩爆特点以及处理措施进行了归纳总结,对岩爆的机理以及防止措施进行了探讨。     

浅埋偏压湿陷性黄土隧道开挖支护施工

文章针对甘肃省独特的地理位置和地质条件,根据某高速公路隧道洞口及洞身浅埋偏压湿陷性黄土段施工实例,总结了浅埋偏压湿陷性黄土隧道开挖支护施工技术要点、围岩变形控制措施及施工注意事项,为同类工程积累了施工经验。     

缓倾砂岩夹泥岩隧道岩爆段初期支护变形特征及控制技术研究——以蒙华铁路段家坪隧道为例

针对蒙华铁路段家坪隧道岩爆段初期支护在较小变形下发生破坏现象，通过室内试验、超前地质预报、地应力测试等技术手段，分别揭示洞周围岩强度、掌子面前方地质情况和初始地应力状态，同时对初期支护变形破坏特征进行归纳总结并分析成因，得出： 围岩特性、地质构造特征、工法是影响初期支护变形破坏的重要因素，局部水平向高地应力是主因。采取增强支护参数、增设缓冲层、锚杆+加筋底板、加装阻尼器等技术措施控制初期支护变形破坏。研究结果表明： 1）以水平构造应力为主的高初始地应力条件下，若隧道洞身围岩竖向节理发育，开挖宜首选二台阶法。2）拱部及仰拱初期支护混凝土破坏类型为剪压破坏,格栅钢架主筋破坏类型为偏心受压屈曲。3）以水平构造应力为主的高初始地应力状态下，宜根据围岩特性、支护原理及现场实际选择相应的技术措施。     

八庙隧道岩爆特征与防治措施

该文介绍了八庙隧道岩爆的发生与发展过程,总结了八庙隧道岩爆的主要特征,结合地质条件,分析了隧道岩爆发生的主要原因。根据八庙隧道的岩爆特征,有针对性地提出了隧道岩爆防治措施,处治技术的核心是控制喷混凝土的剥落、保持初期支护的完整性。实践表明在初期支护内设置双层钢筋网是控制喷混凝土剥落的简单而有效的措施。     

乌兹别克斯坦甘姆奇克隧道岩爆特点及其形成机制

在总结乌兹别克斯坦安琶铁路甘姆奇克隧道岩爆特点的基础上,结合隧道工程地质条件,对岩爆的发生机制进行分析。研究表明： 甘姆奇克隧道的岩爆主要是由于本隧道的花岗闪长岩和正长斑岩属脆性围岩及围岩内赋存很高的水平向构造残余应力引起的; 隧道在埋深仅40 m的条件下就发生岩爆,且岩爆发生在拱顶-拱腰段,主要是由于与隧道轴线接近垂直的水平向地应力为最大主应力的缘故;该隧道的岩爆按形成机制可分为完整岩体的薄片状弹射、近水平向层状岩体折断崩落、岩块崩出+周边围岩塌落和边墙板状岩体折断崩出4种模式。     

大跨度隧道车行横洞开挖力学特性分析

介绍了温州绕城高速公路永嘉段后岗隧道的工程概况及隧道和车行横洞的开挖方法与支护措施;结合该隧道数值模拟结果,阐述并分析了Ⅲ级围岩情况下大跨度三车道隧道车行横洞的开挖对主洞的力学影响。     

高速公路隧道通过煤矿采空区施工技术

主要介绍永武高速龙井隧道施工中,针对采空区段隧道施工采取双层小管棚超前支护,喷锚封闭,泵送混凝土回填,隧道洞身加强支护和设置缓冲层和施工监控量测等技术措施,使隧道施工安全稳妥地通过采空区地段,为今后此类地质条件下的施工提供了借鉴经验。     

川藏铁路隧道工程重大不良地质应对方案探讨

针对川藏铁路雅安至林芝段特殊地质背景下的高地应力软岩大变形、高地应力硬岩岩爆、高地温、活动断裂、富水构造带等不良地质问题,系统阐述了5种重大不良地质的工程特征和主要危害,在调研和分析国内外类似工程建设经验基础上,提出了相应的处置原则和工程对策:1)软岩变形隧道遵循优化洞形、主动加固、分级控制、强化支护的处置原则;2)岩爆隧道遵循预警先行、主动控制、多机少人、保证安全的处置原则;3)高地温隧道遵循加强地质预报、热害分级防控、综合降温配套、合理适配材料、强化劳动保障的处置原则;4)活动断裂段按照小震不坏、中震可修、大震不垮的总体设防目标,遵循预留空间、优化断面、节段设计、运营监测的处置原则;5)高压富水构造带遵循超前长距离预报、超前泄水降压、超前堵水限排、超前围岩加固、加强支护结构、加强监测的处置原则。     

山西和榆高速公路康家楼隧道右洞顺利贯通

<正>山西和榆高速公路康家楼隧道右洞近日安全贯通。康家楼隧道为分离式双线隧道,双线总长13 600 m,其中左线(山西段)6 831 m,右线(山西段)6 769 m,为和榆项目全线控制性工程。该隧道中途穿越16条地质断裂带,并存在涌水、岩爆、大变形等不良地质,属于特长高风险隧道。该隧道于2011年开工建设,建设者自开工建设以来,坚持标准化施工,不断研究破解风险隧道施工     

黄土隧道地表塌陷原因分析与施工对策研究

基于兰渝铁路工程某大断面黄土隧道的工程背景,分析在黄土地层不良地质段发生地表塌陷、初期支护严重变形、拱顶沉降及洞内收敛过大等现象的原因;同时根据地表塌陷段的地质情况,结合数值模拟分析,提出地表旋喷桩注浆加固地层、洞内超前注浆预支护以及提高初期支护强度的综合处置方案,很好地实现了隧道安全施工的目的。针对黄土地层大变形及地表塌陷区采取的施工控制技术可供今后类似隧道借鉴和参考。     

温州绕城高速公路北线大跨度隧道施工关键技术研究

针对温州绕城高速公路北线工程5座大跨度隧道的施工,结合科研,进行连拱隧道的施工力学分析、分离式隧道横洞开挖力学效应分析、隧道岩爆发生机理和处理措施研究、连拱隧道爆破振动效应分析研究。采用较为先进的施工技术并获得预期效果,经济和社会效益显著。     

雪峰山公路隧道岩爆问题的分析预测研究

雪峰山隧道为上海~瑞丽国道主干线湖南省邵阳~怀化高速公路上最大的控制性工程,全长约7 km,最大埋深约850 m,为典型的长大越岭公路隧道,曾一度担心岩爆问题突出,目前已全线贯通。本次研究通过现场洞壁应力测试、MTS岩石力学特性实验、隧道内地质观测分析并结合课题组以往总结的经验判据(σθ/Rb)对其岩爆问题从岩石材料本身的内在力学机制和外部条件两方面进行综合分析预测得出:围岩岩石材料本身虽具备发生岩爆的内部条件,但最终发生岩爆还是取决于外部应力状况和外部条件,这与实际相符,并为今后类似工程提供了一套研究方法和借鉴作用。     

胶州湾海底隧道右线与匝道交汇洞段施工技术

以胶州湾海底隧道右线与匝道交汇洞段为背景,采用工程类比和数值模拟分析,对小净距隧道的施工顺序,超大断面隧道的开挖方法及支护参数进行了研究,结果表明:小净距隧道采用匝道先行,衬砌跟进,主隧采用CD法开挖可最大限度控制围岩塑性区;大断面洞段在进行超前注浆加固后,加强支护可实现台阶分部开挖。     

木寨岭隧道施工设计动态管理及围岩大变形处治特点

木寨岭隧道穿越地层工程地质条件复杂,开挖及支护衬砌结构设计应体现动态设计与信息化施工的思想,随着洞身开挖揭露状况,对原施工设计进行合理的修改与调整,以保证结构安全稳定及建设项目的推进实施。     

岩爆隧道柔性支护快速施工技术

为探究适合硬岩隧道岩爆段的快速施工技术,通过对硬岩隧道整体自稳性及岩爆特点的分析,提出以柔性支护为基础、以岩爆预测、松动圈测试和柔性网试验为保证措施的一种快速施工技术。依托米仓山隧道岩爆段的施工,利用陶振宇判据和Turchaninov判据对不同埋深下岩爆强度进行预测,合理划分米仓山隧道岩爆强度区段,并结合松动圈测试、柔性网试验,对锚杆和钢丝绳网的参数进行研究与验证。实践表明： 1)采用陶振宇判据和Turchaninov判据可以较准确地进行岩爆预测及强度区域划分; 2)利用松动圈测试结果能大致判断隧道开挖后围岩破裂区域的深度; 3)相比传统支护技术,采用喷射混凝土+涨壳式预应力锚杆+柔性防护网的快速支护技术,每循环施工可节省用时约4 h,整个岩爆区段施工速度可提高30%~40%。     

隧道进口段坡体裂缝发生与控制机理

隧道进口施工一直是困扰大型隧道施工的技术难题,在偏压地段更是如此,结合张家口至石家庄高速公路北口隧道进口段工程,针对工程开挖后初期支护和坡体产生裂缝这一隧道进口段代表性工程问题展开了专项研究。采用理论分析与监测试验相结合的研究方法,在全面研究偏压隧道进口段工程裂缝发生机理的基础上,提出了非均匀支护控制措施,并通过控制效果监测数据的稳定性评价验证了机理和措施的合理性。研究结果表明:基于围岩压力和隧道开挖后松动圈、塑性区及变形计算理论,通过支护结构特征曲线与围岩支护需求曲线相结合,分析了北口隧道进口段初期支护和坡体裂缝发生机理;在裂缝发生机理研究的基础上,基于支护结构刚度思想确定了非均匀支护参数。     

软弱围岩隧道塌方及侵限处治对策与分析

粤西某在建的高速公路软弱围岩隧道,洞身局部穿越软弱破碎地层,施工难度和工程风险较大。隧道右洞于2015年8月20日发生塌方事故,受塌方关联,塌方段落前方有部分段落严重侵限,侵限最大值达到178cm。在分析塌方变形原因的基础上,采取"封闭注浆、人工开挖、重新支护"的方式进行了处治,初期支护施作后的隧道拱顶下沉、净空收敛的监测结果表明所采用的处理对策效果较好,并通过数值模拟计算分析,得到的变形规律与现场监测基本一致。     

高黎贡山隧道高适应性TBM设计探讨

为了应对高黎贡山隧道“三高四活跃”的特殊地质条件,研制高适应性TBM迫在眉睫。通过对高黎贡山隧道TBM施工段地质特征的勘察,总结了高黎贡山隧道的主要不良地质条件,分析了TBM施工存在的软弱破碎和大变形围岩洞段TBM卡机、高地应力掌子面与护盾后方岩爆、围岩收敛挤压变形支护破坏、高压突涌水和高温热害等方面的施工风险。提出高适应性TBM的针对性设计方案,包括TBM支护系统设计、刀盘刀具设计、应对涌水设计、应对高地热设计以及其他适应性设计的初步方案。研究结果可为高黎贡山隧道高适应性TBM的设计选型和制造提供参考。