超特长隧洞集群TBM试掘进阶段存在的问题与施工技术发展方向

北疆供水二期工程总长540 km,其中隧洞段长度516 km。隧洞采用以TBM为主并结合钻爆法进行施工,其中支洞施工采用2台TBM,正洞施工采用18台TBM和3台盾构。单台掘进长度均超过15 km,最长掘进26km。TBM施工面临着集群掘进、不良地质及极硬岩穿越、超长距离施工等风险和难题,对隧洞的设计与施工技术提出了新的挑战。通过试掘进阶段的工作总结与分析,为进一步提高TBM的安全高效掘进技术水平,文章提出了超特长隧洞TBM施工今后发展的几个研究方向:1)适应TBM快速掘进的实时超前地质预报技术;2)地质适应性更强的TBM装备;3)智能化掘进技术;4)设备状态实时监测技术;5)围岩分级方法及相应的支护体系;6)辅助破岩技术;7)超长距离隧洞独头高压通风技术;8)超长距离皮带运输技术。通过改进TBM设备性能、优化隧洞设计和施工技术,从而提高设备对各种地质的适应能力,实现超长隧洞TBM的安全高效掘进。     

兰州市水源地建设工程输水隧洞TBM1施工段关键技术研究

兰州市水源地建设工程输水隧洞TBM1施工段工程地质条件、工程设计和布置较为复杂,施工中面临连续皮带机出碴、变坡段排水、不良地质段处理、超前地质预报等关键技术问题。通过对上述问题的分析研究,文章提出了针对性的处理措施或方法:重点关注转弯段及上坡段连续皮带机的稳定运行,针对常见故障提出了相应处理方法;设计了TBM支洞下坡段及主洞上坡段掘进的排水系统;TBM掘进过程中采用地质分析、施工地质描述、物探方法相结合的综合超前地质预报方法对掌子面前方的地质条件进行预报,根据预报结果采取针对性的应对措施,避免或减轻地质灾害的发生。TBM1的掘进实践表明,所采取的措施效果良好,保障了TBM1快速、安全施工。     

隧道隧洞施工安全“先知”

知己知彼,百战不殆。在施工前对隧道隧洞不良地质进行分析和超前预报,就可事先做好施工地质灾害评估与临近警报,防患于未然。据统计,我国每年开工修建的隧道隧洞多达千余座。俄罗斯自然科学院院士、石家庄铁道大学二级教授、江苏交通科学院副总工程师刘志刚在《隧道隧洞超前地质预报》绪论里提出,超前地质预报工作是保障隧道隧洞施工的重要保证。长期以来,我国隧道隧洞施工队伍中一直存在着‘塌方越多,地质条件越复杂'的错误观念。     

福建省高速公路隧道超前地质预报工作分析与展望

隧道工程施工过程中,经常遇到大变形、坍塌、突泥、涌水等地质灾害,给施工安全带来重大灾难和无法估量的经济损失。为了确保隧道施工安全,对掌子面前方不良地质体的发育情况进行准确及时预报,是当前隧道建设中亟待研究与解决的关键问题。本文结合福建省高速公路隧道建设情况,首先介绍我省隧道超前地质预报技术的应用特点;然后,重点介绍和分析福建省内隧道超前地质预报工程典型案例,给出技术层面和管理层面存在的主要问题;最后,结合多年的实践,总结隧道不良地质体预报的有效方法和将要开展的研究热点和难点,并对下一步所要开展的工作进行深入探讨,对我国推动隧道超前地质预报技术的创新提供帮助和指导。     

极端复杂地质条件下TBM隧道施工关键技术研究及应用北大核心CSCD

大瑞铁路高黎贡山隧道、引汉济渭秦岭隧洞、滇中引水香炉山隧洞等工程的相继开工建设,使富水破碎极软地层带来的TBM卡机、高地应力极硬岩地层带来的岩爆等TBM施工问题日益凸显。文章首先对比阐述了国内TBM隧道工程建设过程中常遇到的软弱破碎、极硬花岗岩等典型不良地质及其对TBM掘进所带来的影响,在总结分析辽西北供水、引松供水、引洮供水等工程建设过程中出现的隧道局部塌方、TBM卡机等案例及其影响因素的基础上,以极端复杂地质条件TBM掘进关键技术为对象进行了系统研究论述,结果表明:(1)超前地质预报技术是TBM施工应对极端复杂地质的重要手段,但目前尚无法对前方中远距离地质状况进行准确量化预测;基于微震监测分析结果,根据可能发生的轻微、中等、强烈等不同等级的岩爆,制定对应处置措施;节理发育、炭质板岩、断层破碎带等不同软弱破碎地层,应采取针对性的防卡机措施,同时可根据不良地质段的长度来选择合适的脱困方案;(2)TBM推力、推进速度、刀盘转速及扭矩等掘进参数的异常波动,是表征掌子面前方地质条件状态的重要指标,TBM掘进前,根据前期预判的全断面硬岩、软弱破碎等围岩条件,分别选择合适的掘进参数;TBM掘进过程中,应基于掘进参数异常变化,纠正地质条件预判并采取对应的调控措施,进而确保TBM处于最佳掘进状态;(3)针对既有TBM难以适应现有地质条件的情况,以引洮供水隧洞、引红济石隧洞、引汉济渭隧洞等工程为例,对TBM改造技术进行了分析论述。最后,针对极端复杂地质条件下的TBM隧道工程建设新问题及其应对措施进行了展望与探讨。     

应用HSP法的TBM隧道施工地质预报技术研究

为了减少地质预报工作对施工工序的影响和实现TBM隧道的快捷地质预报,文章结合TBM的施工环境,分析了TBM施工隧道地质预报的重难点,介绍了适用于TBM施工的HSP法原理和探测方案。该HSP法以刀盘滚刀破岩产生的震动信号为震源信号,采取多通道、长时间序列接收,通过相关干涉、聚焦成像等处理技术,获取前方地层特征参数,实现对TBM施工隧道掌子面前方不良地质的探测。通过在某双护盾TBM施工隧道中运用HSP法进行地质预报,预报结论与揭露情况一致性较好。应用结果表明,HSP法是适用于TBM隧道施工地质预报的高效方法之一。     

隧道特殊不良地质钻探法超前地质预报

对于一些重大、长大隧道的特殊不良地质地段(如岩溶、瓦斯等),应特别加强超前钻探预报工作.文章在对超前钻探技术特点分析基础上,主要对岩溶和瓦斯两种特殊不良地质隧道超前地质钻探技术进行深入探讨.对岩溶隧道,介绍了超前钻探施工工序、钻孔布置、钻机准备、施钻、钻探记录及描述、分析判断及成果报告等.对瓦斯隧道,从瓦斯隧道施工特点出发,提出"以地质法为基础,以物探为主要手段,结合超前钻探和瓦斯浓度监测的综合方法"的预报技术,并对钻孔布置、参数测定等进行了详细介绍.超前钻探预报技术具有更直接和更准确的特点,它必将在特殊不良地质隧道施工中发挥更重要的作用.     

基于超前地质预报技术的隧道不良地质探测方法分析

随着我国综合国力的不断增强,大量的隧道建设工作也在不断深入,西部地区成为构筑国家完整公路体系中的关键一环.大量的隧道位于山体深部,地质条件复杂且存在多种不良地质体,隧道施工安全受到地质灾害的威胁.本文通过分析隧道主要超前地质预报方法的优缺点,并研究隧道中不良地质情况,对各类超前地质预报方法以及适用性进行研究,并讨论了综合超前地质预报的工作布置.     

超前地质预报技术在向莆铁路青云山特长隧道施工中的应用研究

青云山特长隧道采用以综合地质编录、素描为基础、并结合多种钻探的预报方法,形成了"长短结合、点面结合、定性分析与定量实测相结合"的施工地质超前预报技术,提高了隧道穿越复杂地段的断层带、挤压破碎带、涌水带等不良地质体的超前预报效果,较好地修正了勘察设计阶段的地质资料,有效地控制了施工安全风险,优化了相应的工程措施,为同类工程施工积累了经验。     

综合地质预报方法在铜锣山隧道施工涌水预报中的应用

在富水隧道施工过程中,常突发涌水、突泥等工程地质灾害,对施工安全危害极大。工程实践表明,单一的地质超前预报方法造成漏判、误判严重,难以确保隧道施工安全。文章结合铜锣山隧道工程地质条件,提出采用综合地质超前预报技术对铜锣山隧道施工涌水进行地质超前预报,充分发挥TRT法、瞬变电磁法和超前水平钻法技术的各自优势。工程应用效果表明,该种组合的综合地质超前预报技术为该隧道施工决策提供了有效的地质参考依据,在一定程度上避免了隧道涌水、突泥等地质灾害的发生。     

基于岩体指标和掘进参数的TBM净掘进速率预测模型

净掘进速率是TBM施工速度的主要评价指标,与围岩物理力学性质、TBM掘进参数之间存在一定相关性。文章以兰州水源地建设工程输水隧洞双护盾TBM施工为背景,基于现场实测数据,选择岩石单轴抗压强度、抗拉强度、变形模量、泊松比、岩石耐磨性CAI值等岩体指标,以及刀盘推力和刀盘转速等掘进参数,进行TBM净掘进速率与有关影响参数之间的单因素相关性分析,得到相应拟合公式;基于TBM净掘进速率与岩体指标、掘进参数之间的相关性,利用多元非线性回归方法建立了TBM净掘进速率预测模型。通过将兰州水源地建设工程输水隧洞实测TBM净掘进速率和预测结果进行对比,验证了TBM净掘进速率预测模型的合理性。研究结果表明:(1)在复杂的多种地质条件下,TBM净掘进速率与岩石单轴抗压强度、抗拉强度、变形模量、岩石耐磨性CAI值、刀盘推力以及刀盘转速呈负相关关系,与泊松比呈正相关关系;(2)干湿状态对岩石耐磨性CAI值有一定影响,饱和状态下岩石耐磨性CAI值与TBM净掘进速率之间的相关性更显著;(3)建立的多元非线性回归预测模型,预测精度较高,可为相似地质条件下TBM净掘进速率估算提供参考。     

大伙房引水隧洞不良地质洞段围岩变形监测及支护措施分析

文章对采用TBM法施工的超长隧洞中含有断层和破碎带的不良地质洞段围岩进行的收敛变形监测数据进行了非线性回归分析,判断出了支护结构对围岩变形的影响。结果发现,支护初期围岩变形很大,仰供浇筑后围岩变形速率明显减小。因此在TBM施工过程中,对不良地质洞段除了一般的支护措施以外,应及时进行仰拱封闭施工;对不良地质洞段围岩变形进行定量分析,判断支护参数的合理性,为TBM顺利通过后面的不良洞段提供经验教训。本成果对同类工程的施工也有一定的借鉴价值。     

大断面TBM组装洞室设计与施工

TBM在隧洞内组装,受场地、空间限制,对组装进度影响很大,因而组装洞室设计与施工、关键设备选型、组装方案、场地布置等就愈发显现其重要性;同时由于组装洞室断画大、工程量大、施工工艺复杂、施工质量要求高,因而需要予以高度重视.文章以锦屏二级水电站引水隧洞为实例,介绍如何根据设备参数、地质条件和组装方案进行大断面TBM组装洞室的设计及施工,可供类似工程借鉴.     

高频地震反射法在大坪隧道施工中的应用

随着西部大开发战略的实施,我国西部地区公路隧道工程的数量越来越多,工程等级也不断提高。然而在隧道施工中难免会遇到诸如岩溶突水、岩爆、围岩大变形、塌方等地质灾害问题,为了将地质灾害影响程度降到最低,在隧道施工前进行地质超前预报是十分必要的。文章以大坪隧道为例,介绍了TGP12(高频地震反射法)探测系统的原理、数据处理、解译技术,通过对比分析验证了预报结果的准确性,并总结了应用TGP12进行地质超前预报的体会,展示了TGP12探测系统在隧道施工地质超前预报中的广阔应用前景。     

盾构施工对环境的影响

由于各种原因,盾构施工造成严重影响环境的事故仍时有发生。综合国内外学者为减少乃至杜绝类似事故阐述的观点,并结合上海地铁施工的经验,提出了盾构施工对环境影响的程度、对环境影响的机理以及盾构施工如何对环境影响最小化等方面的分析和建议。     

双护盾隧道掘进机(TBM)技术浅谈

隧道掘进机(TBM)是现代隧道施工的先进机械技术,双护盾TBM更因其施工速度快、适用岩层广、施工质量优等特点成为长大隧道施工的首选对象。文章对双护盾隧道掘进机的结构与掘进模式、适用条件、技术特点等作了简述,并对其应用前景进行了展望。     

综合地质超前预报在岩溶隧道施工中的应用

文章针对岩溶隧道的地质特征及病害类型,在介绍地质超前预报的内容、技术特点及所用方法优缺点的基础上,提出了综合地质超前预报法,并结合广西靖西至那坡高速公路各固隧道施工实例,探讨了该方法的使用效果。实践证明,该方法能全面、及时、准确地预报隧道掌子面前方地质情况。     

大伙房输水工程特长隧洞TBM选型及施工关键技术研究

大伙房输水工程隧洞长85.32 km,开挖洞径8.03 m,属于深埋特长隧洞.隧洞施工采用以TBM为主、钻爆法为辅的联合施工方式.隧洞穿越区域水文地质条件复杂,开挖中面临的主要工程地质问题有围岩稳定性、隧洞涌水、石英砂岩的掘进效率及岩爆等三大关键技术难题.文章通过对大量文献资料和工程实例的研究,概述了TBM近一个世纪的发展及其在隧道建设中的应用现状和主要问题.通过对大伙房特长隧洞所穿越区域的地质条件以及主要工程地质问题进行分析,并结合国内外已有的TBM施工经验,以及对特长隧洞TBM选型进行分析,决定选用锚喷支护+模筑混凝土复合衬砌结构支护系统代替管片衬砌结构,采用连续皮带机高速度出碴、TBM掘进独头长距离施工通风以及TBM洞内组装和检修等技术,对大伙房输水工程特长隧洞高速度、高标准、高质量的建成发挥了重要的保证作用,也可为今后类似工程提供参考和借鉴.     

上海西藏南路隧道盾构进洞地基处理技术

因受施工场地和地质条件等因素的限制，上海西藏南路隧道东线盾构接收井洞口采用高压旋喷桩加降水进行地基处理，保证了大型泥水平衡盾构机顺利进洞。详细叙述了高压旋喷桩布置、降水措施的设计思路、施工控制、实施效果等内容，可为今后类型工程提供借鉴。