从TBM施工中的地质灾害看勘察阶段应注意的问题

隧道掘进机（TBM）技术与地质因素关系十分密切，隧道工程地质条件的优劣是决定是否选用TBM，以及TBM效率能否充分发挥的重要因素。本简要分析了TBM施工过程中易发生的地质灾害类型、发生原因及危害程度。提出了在勘察阶段应重点加强的地质工作，希望对以后采用TBM施工方案隧道的勘察、设计有所帮助。     

TBM施工中主要地质灾害及相关勘察工作的认识

隧道掘进机(TBM)技术与地质因素关系十分密切,隧道工程地质条件的优劣是决定是否选用TBM,以及TBM效率能否充分发挥的重要因素.简要分析了TBM施工过程中地质灾害的发生原因和危害程度,并对勘察阶段应重点加强的地质工作进行了总结和探讨.     

关于修建乌鞘岭隧道采用TBM的可行性分析

乌鞘岭隧道位于兰新铁路兰州－武威段增建二线上，全长20.050km，将是我国第一长隧。本文介绍了该隧道的地质概况，结合国内外一些使用TBM施工的成功实例，阐述了在乌鞘岭隧道采用TBM施工的可行性及设计的合理性，将为完成乌鞘岭隧道提供有力保证和基础。     

我国长大隧道施工发展趋势探讨

随着我国铁路、公路、水利等基础设施建设的加快，长大隧道（洞）的数量越来越多。对长大隧道施工的发展趋势进行了展望，提出需从八个方面予以重视和研究，包括提高机械化水平、减少辅助坑道改变长隧短打、推广TBM法、二次衬砌跟进及TBM掘进与二衬同步施工技术研究、恶劣地质条件下安全快速施工技术、超前地质预报及围岩监测、重视环境保护与水土保持、重视信息化管理的应用，以此来推动我国长大隧道施工技术的更大进步。     

盾构/TBM隧道DOSO系统超前地质预报应用

自1825年世界第1台盾构机诞生以来,盾构/TBM作为一种安全、高效的工程机械装备,提高了隧道建造技术水平,隧道及地下工程建设取得长足发展。盾构/TBM隧道施工中面临复杂地质环境,由于存在的异常地质体极易导致掌子面突水突泥、开挖面失稳,使盾构/TBM发生“栽头”“陷落”。为避免因地表沉降过大或坍塌引发的盾构/TBM隧道施工风险,应采取科学有效的方法对盾构前方进行超前地质预报。在贵阳地铁3号线四方河—皂角井区间盾构/TBM隧道施工中采用双震源重叠地质预报观测系统（DOSO系统）进行超前地质预报,在左、右线共开展9次超前地质预报试验研究,结合盾构/TBM总掘进推力、掘进速度、掘进扭矩,以及渣土采样、开仓检查等手段对预报结果进行验证。验证结果表明,DOSO系统能提高隧道超前地质预报效率与结果的准确性,可为盾构/TBM掘进及类似工程超前地质预报提供参考。     

地质超前预报在桃花铺一号隧道TBM旋工中的应用

介绍了R24浅层地震仪超前地质预报的技术特点和基本测量机理、步骤，结合西南线桃花铺一号隧道预报的实例，将超前地质预报结果与隧道开挖实际进行对比，显示超前地质预报在TBM施工中的重要性和实用性。     

开敞式TBM在管涔山隧道施工的适应性研究

研究目的:根据朔准铁路穿越管涔山脉的关键控制性工程—管涔山隧道,受地形条件控制,不宜采用斜井,从而需对该隧道采用开敞式TBM施工的适应性进行研究。研究方法:结合隧道的地质、长度、断面、场地、运输组织等条件,研究TBM的适应性、施工方案、施工工期及施工风险。研究结果:管涔山隧道具备实施开敞式TBM条件。研究结论:(1)开敞式TBM能够适应管涔山隧道施工。(2)管涔山隧道可以采用TBM洞外组装、软岩地段矿山法施工、步行进洞后掘进施工方案或TBM洞内组装、直接掘进、软岩地段矿山法施工方案。(3)采用开敞式TBM施工最短工期为42.5月。(4)虽然可以采用开敞式TBM施工,但仍然存在一定的风险。     

关于磨沟岭隧道岩坍塌的探讨

西南铁路磨沟岭隧道施工采用敞开式硬岩掘进机（TBM），施工中多次出现了围岩坍塌，本根据隧道的地质特征，归纳了坍塌的类型和特点，进行了原因分析，并提出了坍塌处理措施及防治对策。     

关于磨沟岭隧道围岩坍塌的探讨

西南铁路磨沟岭隧道施工采用敞开式硬岩掘讲机(TBM)，施工中多次出现了围岩坍塌，本根据隧道的地质特征，总结了坍塌的类型和特点，进行了原因分析，结合实际情况，提出了坍塌处理措施及防治对策。     

TBM在石太客运专线特长隧道施工的适用性分析

从TBM的施工特点出发,结合石太客运专线太行山隧道,从工程地质条件、洞口场地条件、衬砌断面、工期条件和经济性等诸方面综合分析了TBM施工的可行性,并得出客观性的结论意见,即TBM法不适合太行山特长隧道,推荐采用钻爆法。     

顶部导洞法TBM卡机脱困技术研究与应用

研究目的:TBM已在我国地下工程建设领域中得到广泛应用，但对于复杂地质条件，TBM卡机问题仍十分突出，施工中曾多次遭遇连续卡机、长期卡机、突水涌泥、设备报废、工法改变等不同程度的困难，不但造成工期延误，还使工程建设成本大幅度增加，因此研究复杂地质条件下TBM卡机防控技术以及TBM卡机后的安全快速脱困技术十分必要。高黎贡山隧道全长34 538 m,进口采用钻爆法施工，出口采用TBM法施工。TBM施工中，一般地质条件下掘进比较顺利，但遇到断层破碎带、岩性接触带、节理密集带、风化蚀变带、软岩挤压带等复杂地质条件时，仍发生了19次卡机事故，其中正洞8次、平导11次，严重影响TBM的正常掘进，特别是严重卡机时，常规的脱困方法难以奏效，需要研究安全有效的脱困技术，从而保证TBM的正常掘进。研究结论:(1)顶部导洞法是处理TBM卡机的一种有效脱困方法；(2)采用顶部导洞法处理TBM卡机时，导洞净空宽度宜为120 cm、净空高度宜为130 cm,管棚工作间宜在拱部120°范围内设置，管棚直径宜为76 mm,环向间距40 cm,仰角1°～3°,长度宜一次穿越隧道前方破碎带；(3)本研究成果可在类似隧道T...     

综合勘察与超前地质预报技术在兰渝铁路长寿山隧道中的应用研究

长寿山隧道为特长隧道,其工程规模大,埋深大,需勘察范围广,地形地质条件十分复杂,为了详细查清隧道的工程地质与水文地质条件,并及时对地质勘察资料进行补充和完善,指导并保证隧道施工的安全顺利进行,通过在勘察阶段采用遥感、大面积地质调绘、物探、钻探、综合试验、测试相结合的地质综合勘察技术,在施工阶段,采用地质编录、TSP、地质雷达、红外探测、超前水平钻探等相结合的综合地质超前预报技术,提高勘察效率及质量,补充地质资料、指导及保证安全施工,取得很好的效果。实践证明,山区长大、深埋、地形地质复杂隧道,在勘察及施工阶段分别采用综合勘察与地质超前预报技术,其方法是必要、合理、恰当的。     

中铁第一勘察设计院轨道交通领域主要科技创新成果

中铁第一勘察设计院集团有限公司立足国家交通运输行业重大发展需求,依托重大项目积极开展重大难题技术攻关,取得了大批代表性科技成果,掌握了多项核心技术,支撑了我国轨道交通事业的持续发展。1秦岭特长隧道修建技术,以我国当时最长铁路隧道—西康铁路秦岭特长隧道(全长18456 m)为依托,采用综合勘探技术开展大面积地质选线确定最优方案,首次在国内采用二台48.8 m新型敞开式TBM施工,创造了在特硬岩中月掘进530 m的最高成绩,提出了适合TBM施工圆形断面的直呼结构和衬砌模式;首次研究采用湿喷钢纤维混凝土作为隧道结构永久支护。成果获得2003年国家科技进步二等奖。     

青岛地铁1号线过海隧道工程双护盾隧道掘进机应用关键技术

青岛地铁在国内首次采用双护盾TBM(隧道掘进机)技术,实现了硬岩地层地铁区间隧道快速、安全、高效建设.结合青岛地铁1号线过海隧道TBM隧道段的施工实际,采用豆砾石、水泥浆、水泥-水玻璃双液浆复合灌浆材料及环箍分段注浆工艺成套技术,有效地解决了管片成型质量问题.根据近海区域穿越断层破碎带的施工风险,提出了地面精细化控制注浆、超前地质预报等综合技术,保障了施工安全.针对超深竖井垂直提升出渣效率低下的问题,创新性地研发了TBM洞内翻渣技术,其工效较常规方案提高1倍,为复杂条件下TBM高效施工提供了新的方案和思路,具有良好的推广价值.     

青岛地铁1号线过海隧道工程双护盾隧道掘进机应用关键技术

青岛地铁在国内首次采用双护盾TBM(隧道掘进机)技术,实现了硬岩地层地铁区间隧道快速、安全、高效建设.结合青岛地铁1号线过海隧道TBM隧道段的施工实际,采用豆砾石、水泥浆、水泥-水玻璃双液浆复合灌浆材料及环箍分段注浆工艺成套技术,有效地解决了管片成型质量问题.根据近海区域穿越断层破碎带的施工风险,提出了地面精细化控制注浆、超前地质预报等综合技术,保障了施工安全.针对超深竖井垂直提升出渣效率低下的问题,创新性地研发了TBM洞内翻渣技术,其工效较常规方案提高1倍,为复杂条件下TBM高效施工提供了新的方案和思路,具有良好的推广价值.     

中天山隧道敞开式TBM施工技术

长大隧道采用TBM(tunnel boring machine)掘进施工是未来长大隧道施工的首选方案.实现TBM掘进与衬砌同步施工能有效利用时间、缩短工期.针对中天山隧道特点,提出中天山隧道敞开式TBM施工关键技术,为未来TBM在长大隧道施工积累了宝贵的施工经验.     

西宁至成都铁路甘青隧道TBM施工方案研究

根据甘青隧道"海拔高、地质条件复杂、生态环境脆弱、辅助坑道设置条件差"等特点,分析钻爆法施工存在的技术问题,并开展TBM施工可行性研究。基于地勘资料,逐段分析TBM施工的风险及对策,得出隧道进口段较适宜TBM施工,但大直径TBM施工风险较高,推荐采用小直径TBM快速施工平行导坑方案;针对断层破碎带、节理密集带等特殊地层,提出设置辅助坑道来提前施工,然后TBM步进通过的方案。并从施工难度及风险、施工通风、施工排水、辅助坑道条件、运营维护及防灾救援、施工工期、工程投资等方面综合分析论证,推荐采用"钻爆法单洞双线隧道+贯通平行导坑(进口敞开式小直径TBM)"方案。     

高海拔超长铁路隧道TBM施工断面优化的探讨

TBM(Tunnel Boring Machine)施工的高海拔超长隧道面临开挖断面较大和TBM直径统一的问题,考虑采用刚性接触网、减小疏散通道宽度、缩小净空有效面积等措施对TBM施工隧道内轮廓和断面进行优化。通过建立TBM施工隧道衬砌和底部结构模型、高海拔隧道内接触网模型,对TBM施工隧道断面进行对比分析及优化。研究结果表明:160 km/h等级TBM施工隧道断面尺寸受控于接触网安装要求,采用刚性接触网时隧道开挖断面面积比采用柔性接触网时减小9.88 m^2;200 km/h等级TBM施工隧道断面尺寸受控于空气动力学要求,净空有效面积采用48.00 m^2时隧道开挖断面面积比设计规范要求减小4.64 m^2;TBM+刚性接触网可显著降低隧道工程造价、减少隧道弃渣量,有利于TBM同步衬砌技术实施,提高隧道防灾能力。     

南方某铁路隧道高承压水段落勘察

我国南方地区降雨丰富,山区隧道经常会遇到高承压水问题。高承压水对隧道开挖及运营安全威胁极大,勘察不到位或施工处理不当会对施工安全及后期运营带来灾难性破坏作用。隧道高承压水段落的勘察工作应该贯穿于工程可研到施工完毕全过程。前期勘察工作可为选线提供可靠的地质依据,有条件时候应该尽量避免通过高承压水风险段落;隧道必须穿越高承压水段落时必须按照风险管理程序操作,并且做好施工开挖过程的超前地质预报工作,做到"不探不挖","探不明不挖",杜绝突水事故发生,确保隧道施工安全万无一失。     

当金山特长隧道钻爆法与TBM施工地质条件分析

当金山特长隧道为敦煌至格尔木铁路的控制性工程,地形地质条件极为复杂.本文结合该隧道的工程地质及水文地质条件,针对钻爆法与TBM施工方案在隧道施工过程可能存在的不良工程地质问题进行了对比分析,确定了两种工法的应用范围,对国内其他长大隧道的勘察和设计具有一定借鉴意义.