吉林引松工程超长有压隧洞关键技术

目前国内输水工程线路穿越浅埋沟谷段进行后张法无黏结预应力环锚隧洞结构和涵洞结构的现场原位试验工程实例不多,节省工程投资和加快施工进度采用TBM开挖的Ⅰ、Ⅱ类花岗岩隧洞不衬砌技术的成功案例较少。吉林引松工程在规模大、地质条件复杂、技术难度高建设条件下采用超长有压引水隧洞,利用BQ法进行长大隧洞岩石质量分级对比分析,通过理论研究、数值计算、模型试验和生产性原位试验,解决了超长有压隧洞关键技术问题。工程建设中采用的岩溶地质勘察和可靠的技术手段,可为大直径TBM穿越灰岩岩溶地区方案布置提供借鉴意义。     

喜马拉雅山区域深埋软硬互层地质条件下敞开式TBM施工方法研究

针对敞开式TBM在深埋软硬互层围岩地质条件下遇到的技术难题,以喜马拉雅山区域某深埋水工隧洞为背景,分析了深埋软硬互层围岩地质条件下软岩对TBM掘进的影响及表现特征,提出了针对性的解决措施并成功实践。研究发现:由于岩层软硬相间变化频繁,造成软岩灾害在空间上随机分布;在大埋深高地应力洞段,软岩地层一般具有遇水崩解软化效应显著、变形快、"泥裹刀"现象严重、向外鼓胀崩解、难以出渣及塌方频发的特点,严重制约TBM快速掘进。通过实例分析总结了软硬互层围岩地质条件下顺利通过软岩的施工方法,采取分区段动态调整施工对策以适应深埋软硬互层复杂地质条件,可为国内外类似工程提供借鉴。     

取芯水平钻探对川藏铁路隧道施工效率的影响研究

为研究川藏铁路深埋隧道超长水平钻探实施的可行性及复杂地质条件下水平钻探对隧道施工的影响程度,在川藏铁路隧道勘察设计中开展大量调研工作及地表超长深埋水平钻探试验,并结合隧道掘进指标、钻探速度,研究钻爆法及TBM施工中超长超前水平钻探对隧道掘进效率的影响程度。研究结果表明:1)在单位长度内,围岩地质条件越好,钻探深度越大,隧道掘进速度越快,超前水平钻探对施工影响越大。2)在Ⅱ、Ⅲ级围岩地段,在TBM设备后方180m处实施超前水平钻探时,水平钻探进度难以追赶TBM施工进度,钻探对施工指导意义相对较小;在Ⅳ、Ⅴ级围岩地段,水平钻探进度可以很快追赶上TBM施工进度,在TBM施工受阻等复杂地质条件下,采取水平钻探技术对指导隧道施工有一定意义。3)在护盾处开展长距离连续水平钻探时,对隧道施工的影响程度最大可达85.11%,影响较大。综合分析表明,超前水平钻探在断层破碎带、强富水及高压富水、岩溶等不良地质地段实施较为合适。     

喀-双深埋超特长输水隧洞建设关键技术

深入分析喀-双深埋超特长输水隧洞施工中存在的主要工程地质问题,围绕超特长隧洞TBM快速掘进与安全控制等重大需求,在隧洞规划选线布置、TBM及配套系统适应性设计、主洞和支洞施工建设、施工风险控制、TBM机群施工综合管理等主要环节,提出需重点研究解决的关键技术问题。从已探明的工程地质情况来看,发生地质灾害的可能性不大,适合TBM快速施工。由于隧洞沿线地形较为平坦,开挖深长缓斜井、深埋中间竖井是不可避免的,但超长距离的独头掘进,给隧洞高速掘进与高效率的出碴、通风增加了难度,应结合现代化的科学手段进行系统攻关。     

中国TBM施工技术进展、挑战及对策

总结我国近30年来TBM设计与施工技术的发展历程,可归纳为以下5个阶段:1)研发探索和试用阶段;2)以国外施工承包商为主体,采用国外设计制造TBM施工我国隧道工程阶段;3)独立进行TBM招标采购和选型设计,并建立起自主的TBM施工队伍阶段;4)与国外厂家联合设计制造TBM,工程应用和自主施工快速发展阶段;5)实现TBM国产化,面向国内外TBM工程市场自主施工阶段。通过我国不同时期TBM施工的典型工程,介绍我国在复杂地质、大坡度、高海拔、不同直径、不同机型、超长隧洞TBM施工方面取得的经验、技术积累和业绩,展示我国TBM在穿越断层破碎带、软弱变形、岩爆、涌水等不良地质洞段取得的一系列施工新技术,以及最高月进尺1 868 m、平均月进尺超过600 m和掘进作业利用率超过40%的掘进技术水平。分析TBM在极硬岩、大断层破碎带、软弱大变形围岩、强岩爆围岩、涌水突泥洞段、高地热隧洞和超长隧洞工程中施工面临的风险和挑战,并提出一些相应的技术措施和对策,期望这些措施和对策在未来大量实际工程中进一步得到实践验证、优化和改进,不断积累和创新TBM设计与施工新技术。     

锦屏二级水电站深埋隧洞施工难点解析

锦屏二级水电站深埋长隧洞群平均埋深达到1 500~2 000 m,地应力高,工程地质条件复杂,超高压大流量地下水、岩爆、围岩大变形是世界性难题。为解决以上问题,对锦屏二级水电站深埋长隧洞群施工难点进行探讨,主要研究内容和结论如下： 1）地下水处理采用“以堵为主、堵排结合”的总体设计原则,采用的处理技术有引流、局部封堵、系统的高压固结灌浆和分流导洞封堵等; 2）从“以防为主”和“以治为主”2个方面讨论岩爆防治方法,重点论述应力解除爆破和TBM掘进的岩爆处理; 3）分析软岩大变形产生的原因及采取的处理措施,重点论述上台阶扩挖洞径的确定和落底开挖前的加强支护措施。     

深埋特长公路隧道围岩变形分析

深埋特长隧道地形、地质条件复杂、隧道埋深大,设计制约因素多,常伴有断裂带、破碎带、岩爆、突泥、涌水等地质灾害,给设计和施工带来了很大的盲目性。文章以深埋特长隧道财神梁隧道为研究对象,对隧道掌子面所揭露围岩岩体、结构特征进行调查、记录以及分析掌子面围岩等级,分析监控量测所得实际围岩变形案例,对不同级别不同地质条件下的围岩稳定性进行分析比较,总结分析深埋特长隧道围岩稳定性的特点及其影响因素,为设计和施工安全提供参考。     

炭质泥岩地层大变形偏压隧道施工技术

软岩大变形问题是目前地下工程界的主要研究方向之一,复杂的地质条件,围岩因素的不确定性,岩石变形机制的复杂性,施工方法和技术的选用等因素都会对隧道围岩的稳定性产生不利的影响。兴源隧道位于我国东北高寒高纬度地区,隧道穿越炭质泥岩地层,属于软岩大变形偏压隧道,针对该类地质环境下出现的地质灾害情况,从围岩变形原因分析着手制定围岩变形控制基准,以此为依据综合采取一系列的措施控制围岩的变形同时提高工程施工进度,包括如开挖设备革新、长大锁脚的使用等措施,为该类地质隧道的施工提供了新的思路。     

亚洲铁路第一长隧——大瑞铁路高黎贡山隧道

大瑞铁路高黎贡山隧道全长34 538 m,为亚洲铁路第一长隧。隧道区域地质构造发育,沿线工程地质条件差,具有“三高”（高地热、高地应力和高地震烈度）、“四活跃”（活跃的新构造运动、活跃的地热水环境、活跃的外动力地质条件和活跃的岸坡浅表改造过程）的特征。工程主要不良地质有高烈度地震、 活动断裂、高地温、岩爆、软质岩变形、放射性地层、有害气体等。工程重难点为高温热害问题突出,软岩大变形,隧道涌水量大,软弱破碎围岩地段TBM施工易卡机,安全风险极高、组织管理管控要求严 ,通风效果要求高等。围绕高地热,活动断裂地层,深竖井、复杂地质条件下TBM研制等问题,已立项并实施隧道高地热环境施工关键技术、复杂地质条件新型TBM研制及应用、铁路隧道超深竖井施工关键技术和深埋特长隧道高地温地段混凝土技术。     

考虑围岩应变强化及扩容的深埋软岩隧洞时变位移解

为描述深埋软岩隧洞围岩时变位移受岩石应变强化与扩容协同影响的复杂力学过程,假设岩体为符合Burgers体与Drucker-Prager屈服准则组合的黏弹塑性模型,在考虑应变强化及扩容效应影响的初始应力场下,推导得到深埋软岩隧洞的黏弹塑性时变位移解析解并进行分析。结果表明:该解析解能较好地描述软岩隧洞蠕变位移受岩体应变强化和扩容的影响。随着幂强化指数或剪胀角的增大,隧洞围岩的时效变形逐渐增大,且发展变快。隧洞围岩在应变强化和扩容效应的共同影响下,幂强化指数与剪胀角越大,其位移越敏感,且幂强化指数对围岩位移的敏感性更高。为验证该解析解的实用价值,与工程实测数据进行对比,结果显示计算值与实测值吻合较好,表明该解析解对深埋软岩隧洞时变位移预测具有一定的借鉴意义。     

荆岳长江公路大桥主桥桩基础成孔施工工艺

荆岳长江公路大桥为主跨816 m双塔不对称混合梁斜拉桥,桥位处地质情况复杂,主塔基础工程规模大.文章介绍了有关其主塔基础工程的基本情况和复杂水文地质条件下大直径超长桩基成孔的关键技术,重点对不同地质条件下的桩基施工及超大直径钢围堰施工技术进行了叙述.     

超特长隧洞TBM集群试掘进阶段适应性分析

北疆供水二期工程总长540 km,主要由西二隧洞(139.04 km)、喀双隧洞(283.27 km)和双三隧洞(92.15 km)组成,隧洞占总长度的95.6%,均为深埋超特长隧洞,其中喀双隧洞是目前世界上已建和在建的最长输水隧洞。分析本工程的特点及地质情况,得出主要施工难题为长距离掘进关键设备耐久性、穿越断层破碎带、围岩突涌水防控、长距离独头通风及运输、反坡排水、破岩效率及快速掘进等。试掘进结果表明:1)勘察设计提供的地质情况与施工揭示的地质情况基本一致,这为高效掘进提供了基本条件。2)敞开式TBM能较好地适应Ⅱ、Ⅲ类围岩、节理裂隙带及小规模断层;而对于规模较大的断层破碎带及富水地层,则适应性较差,还有待于从设备、支护及施工技术方面加以改进。3)试掘进阶段TBM设备系统平均完好率达89.9%,但仍有一些设备故障率较高,有的还出现了主轴承密封圈漏油现象;为了实现长距离掘进,还需进一步提高设备的可靠性和耐久性。4)试掘进阶段平均纯掘进时间占比为29.6%,其中双三Ⅱ标TBM1平均纯掘进时间占比高达45.2%,最高月进尺达到1 280 m,创造了国内同类地质条件掘进最高记录。5)随着掘进进尺的不断增加,TBM集群要达到设备系统90%以上的完好率、支撑40%以上的纯掘进工时率的目标,还需要付出巨大努力。     

厄瓜多尔CCS水电站TBM法施工引水隧洞工程地质条件及问题初步研究

TBM法隧洞施工具有快速、高效、安全和环保的技术特点,但TBM施工地质适应性差,往往由于工程地质条件原因影响TBM的掘进效率,在TBM施工之前非常有必要对工程地质条件进行研究。以厄瓜多尔CCS水电站引水隧洞为例,分析岩石单轴抗压强度、岩石耐磨性和岩体的完整性等指标,得出该隧洞的地质条件适合TBM施工的结论。并根据工程区域的工程地质条件,分析施工可能遇到的工程地质问题,主要包括岩爆、断层破碎带塌方、软岩大变形、涌水、高地温及有害气体5个方面,并针对性地提出在各种不良地质条件下的预防措施和施工对策。     

地质构造和围岩岩性在超前预报上的判定和支护上的建设性作用

随着我国基础设施建设事业的高速发展和西南大开发战略的进一步推进,我国的公路工程、铁路工程和地下工程迅猛发展,大量长大、深埋浅埋隧道工程纷纷上马,特别是西南地区隧道穿越岩溶地带以及遇到软弱围岩体,常导致围岩大变形等相关地质灾害。对于隧道岩溶地带和软弱围岩大变形的有效合理的防治与控制措施愈显紧迫与重要。隧道施工采用超前地质预报,可以有效地探测前方围岩,但是其准确性却常常因外部条件的影响而大打折扣,所以对我们在构造确定以及围岩判识的技能方面提出了更高的要求,以达到通过现场肉眼判别从而采取有效的支护方式。     

复杂地质条件的寨了隧道围岩分级综合研究

隧道工程多深埋地下,工程地质、水文地质条件复杂。通过地表调查、隧道内开挖过程中的地质跟踪及多种物探仪器测试相结合等手段,以实测的各种数据为依据,对寨了隧道存在的隐伏地质灾害和围岩分级作出判定,适时地对原设计和施工工艺进行调整。并阐明和提出施工应重点关注洞内裂隙的溶蚀发育情况,判定隧道围岩为Ⅴ级,取得了良好效果。     

地空协同时频域电磁探测技术在深埋长隧道地质勘察中的应用研究

复杂地质地区深埋长隧道建设过程中,由于对地质情况勘察不清楚,风险难以控制。常规的地质勘察工作又费时费力,影响工程进度。地、空协同时频域电磁探测技术作为航空电磁法的一种新型设计方案,勘察深度大、效率高,对于工程建设前期和中期需要快速实现地质勘察的深埋隧道是一种理想方法。本文通过对西南某深埋特长隧道进行地、空协同时频域电磁法勘察隧道围岩中不良地质体的应用研究,较为详细的查明了隧道轴线地质情况,解译了不良地质体的位置和性质。研究结果表明,地、空协同时频域电磁探测技术在深埋长隧道地质勘察应用中是有效的,既能缩短勘察设计阶段资料搜集的时间,又能查明不良地质体的基本情况,还能控制工程勘察设计成本,体现了良好的经济和社会效益,值得推广应用。     

大断面软岩隧道钻爆法开挖技术分

锦屏引水洞群由4条均长16.67 km、开挖洞径13.0～14.6 m的马蹄形大断面隧洞组成。其#1、#2引水洞西端工程轴线穿越的工程软岩长度分别为436 m和336 m,且埋深介于1 550～1 850 m,地应力40～50 MPa,施工前期发生了严重的大变形。结合《超深埋大断面特长隧洞群施工关键技术研究》课题的研究成果的应用,在极高地应力条件下,对软岩隧道（洞）大断面,采用钻爆法开挖技术,取得良好效果。     

城市隧道施工过程结构分析研究

以实际隧道工程为研究背景,针对此工程中穿越浅埋地段复杂多变的地质情况:粉质黏土层与软弱破碎V级围岩,采用有限元软件进行结构分析,通过有限元数值模拟分析隧道台阶法动态施工过程。在此基础上,分别对留核心土台阶法的台阶高度与初期喷锚网支护结构作为研究对象,对比不同的上台阶开挖高度、锚杆长度、网喷混凝土厚度情况下围岩的力学特征。根据数值模拟结果及规律,提出该浅埋偏压软弱围岩段隧道的合理的设计支护参数及施工对策。研究结果直接指导该隧道施工过程和支护措施的改进优化与设计控制措施,较好地解决工程实际问题。可为隧道后续设计和施工或类似穿越浅埋软弱围岩等复杂地层条件下隧道施工过程及超前注浆孔的合理布置提供理论支持。     

复杂地质条件下海底隧道大断面钻爆法安全掘进施工技术

结合翔安隧道工程实践,对高风险海底隧道施工中如何应用超前地质预报技术,如何设计减震爆破技术,如何处理软弱富水围岩,如何预防及应对突泥、涌水等突发事件等进行了系统的研究和应用,总结出一套适用于复杂地质条件下,大断面、高难度、高风险隧道施工的安全掘进方法,为工程安全施工提供技术保障。     

昌奉高速公路工程地质条件及岩土工程问题分析

江西省南昌至奉新(简称"昌奉高速")高速公路是江西省18条地方加密高速之——南昌至铜鼓高速公路的前段,论文在详细分析昌奉高速公路沿线工程地质条件的基础上,针对性地分析了公路沿线存在的软土、高填方、高液限粘土、边坡失稳、隧洞围岩等不良工程地质问题,并进行了稳定性分析。根据分析结果得出了相应的结论并提出了工程防护处理措施及建议。结果表明昌奉高速公路全线工程地质条件复杂,沿线的不良地质较发育,形成这些不良地质的条件有地形地貌、地层岩性、地质构造、地下水等多方面的因素。