TBM隧道施工中高地应力区的应对措施
隧道高应力区施工技术方案
隧道高应力区施工技术方案1.工程概况：第二合同段隧道共计11座，其中控制性隧道4座，其他隧道7座。
隧道群地处云南省境内，经过横断山脉、喀斯特地区等复杂地貌，其属于高应力区，根据区域地质构造，以及各个隧道地层岩性推断隧道有发生岩爆以及围岩大变形可能性。
施工期间应加强超前地质预报和监控量测，及时掌握围岩情况。
2.岩爆施工方案：2.1岩爆现象辨识（1）岩爆现象：在极高地应力和高压力地段，坑壁岩石象炸弹一样突然飞出，并伴随着巨响，气浪和震动，破坏洞身工程设施或造成人身伤亡事故。
轻微的岩爆仅剥落岩片，无弹射现象。
严重的可测到4.6级的震级，一般持续几天或几个月。
（2）岩爆辨识的观测方法：岩体在钻孔过程中或爆破后出现深部或浅部爆裂声或伴随着呈片状剥离掉块和岩体自行辟裂现象时，一般情况下，可先考虑有岩爆的可能性；整体性较好、弹性脆性层状岩层层面某部位突然出现呈贝壳凹穴状（片状剥落）以及岩块弹射的情况等可认定为岩爆现象。
（3）岩爆判断的简易技术方法——岩爆发生的最小埋深判据一般情况下，岩爆与隧道埋深有着密切的关系。
据经验，一般埋深超过1000m 时，隧道一般会发生岩爆现象。
根据工程需要，对于岩爆的临界埋深需要一个大致的了解，以便在施工过程中做好防范。
2.2岩爆分级注：σθ/σc与围岩强度比不同；其中，σθ为地下工程围岩最大切向应力，σc岩石单轴抗压强度。
2.3防治岩爆的施工方案及措施：根据隧洞实际情况，采用的防治岩爆的方法是在施工阶段中进行的，立足于减轻或避免岩爆伤人、毁机及导致围岩大面积失控的目标，按照“安全第一，稳扎稳打，不盲目冒进”的指导思想，遵循“预防为主，防治结合，多种手段，综合治理”的原则进行施工和防治岩爆，具体方法如下：（1）岩爆地段的防护措施1）在岩爆段开挖前，注意收集开挖过程中的岩爆地质资料，包括岩爆类型、规模、分布里程与岩爆具体位置，作到事先预报，提前做好岩爆防治的技术准备和施工准备工作。
2）给施工人员配戴钢盔、穿防弹背心，主要防止弹射型岩爆伤人。
高地应力软岩大变形隧道施工技术
高地应力软岩大变形隧道施工技术介绍隧道是连接地理上两个地区的重要交通工程。
然而，由于地质条件的复杂性和多变性，隧道的施工过程也面临着许多问题。
其中一个主要挑战是位于高地应力软岩区域的大变形隧道的施工。
高地应力软岩区域的隧道工程面对着较高的岩压和地质风险。
本文将介绍高地应力软岩大变形隧道施工技术。
问题施工大变形隧道有着诸多的问题，其中最主要的是与软岩的高地应力作斗争。
高地应力使得软岩的负荷能力下降。
因此，高地应力软岩区域的隧道工程施工需要考虑如何应对高地应力、软岩变形、母岩裂隙和软岩胀缩等问题。
解决方案从长期的施工技术来看，隧道施工工艺一直在不断更新和改进。
对于高地应力软岩区域的大变形隧道施工，采取以下措施可以提高施工效率和减少风险。
1.钻孔爆破工艺在高地应力软岩区域的隧道爆破中，采用钻孔爆破工艺可以减少振动，降低噪音和对基岩的影响。
另外，钻孔爆破还有利于控制隧道标准的大小和形状，确保隧道的结构稳定性。
2.预应力支护技术在高地应力软岩区域的大变形隧道施工中，预应力施工技术可以可靠地支撑隧道。
预应力施工技术通过钢缆、锚杆和桩体等材料，使支护结构承受预设的拉应力和压力。
预应力支护技术的应用可以避免因阻力降低、松动积土或地下水位变化引起的隧道变形等问题。
3.岩土混掘技术岩土混掘技术是一种将土与岩石混合起来，挖掘的同时稳定周围的土体。
这种技术可以有效地减少振动和噪音，并可以运用于软岩变形、母岩裂隙和软岩胀缩等的隧道施工。
同时，岩土混掘技术的应用可以改善施工现场的高地应力环境。
结论高地应力软岩大变形隧道施工是一项复杂的技术。
有效地解决高地应力、软岩变形、母岩裂隙和软岩胀缩等难题是成功的关键。
本文提到的钻孔爆破工艺、预应力支护技术和岩土混掘技术是现代大变形隧道施工的重要技术。
这些技术的有效应用可以保障隧道施工的安全、高效和稳定。
高地应力地质条件下盾构隧道施工风险评估与控制策略
高地应力地质条件下盾构隧道施工风险评估与控制策略一、引言盾构隧道施工是一项复杂的工程，涉及到地质、工程结构、施工工艺等多个方面。
在高地应力地质条件下，盾构隧道施工面临着更大的风险与挑战。
因此，本文将就高地应力地质条件下盾构隧道施工的风险评估与控制策略展开讨论。
二、高地应力地质条件下盾构隧道施工的风险评估1. 高地应力地质条件的特点高地应力地质条件下，岩石的固结应力较高，岩体的变形和破坏潜力增大。
因此，盾构隧道施工面临着地质灾害风险、坍塌风险、地震风险等多种风险。
2. 风险评估方法针对高地应力地质条件下盾构隧道施工的风险评估，可以采用定性与定量相结合的方法。
其中，定性分析可通过地质调查、岩土力学测试和地质构造分析等手段，对地质风险进行评估。
定量分析可以采用有限元模拟、数值计算等方法，对盾构隧道施工过程中的应力与变形进行分析。
3. 风险评估指标高地应力地质条件下盾构隧道施工的风险评估指标包括地应力值、岩石应力释放、岩体变形、岩层破坏等。
这些指标可以通过实地观测和监测来获取，并进行综合评估以确定风险等级。
三、高地应力地质条件下的盾构隧道施工风险控制策略1. 前期工程准备在高地应力地质条件下，前期的工程准备至关重要。
包括详细的地质调查、岩土力学试验、地质构造分析等，以了解地下环境的特点和潜在风险。
2. 施工技术与工艺优化选择合适的盾构机和掘进工艺，以适应高地应力地质条件下的施工要求。
采用合理的刀盘压力和推进速度，控制地应力的释放，减小岩体变形和破坏的潜力。
3. 支护结构设计与安全监测针对高地应力地质条件下的盾构隧道，应根据地质特点设计合理的支护结构，如混凝土衬砌、锚喷等。
同时，进行实时的安全监测，包括地震监测、应力监测、变形监测等，及时发现和处理施工风险。
4. 紧急预案与救援措施在高地应力地质条件下，随时准备好紧急预案和救援措施，以应对可能出现的地质灾害、坍塌等紧急情况。
提前组织好应急救援队伍，确保施工人员的安全。
深埋高地应力TBM隧道挤压大变形及其控制技术研究 (1)
第34卷第11期岩石力学与工程学报V ol.34 No.11 2015年11月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Nov.，2015深埋高地应力TBM隧道挤压大变形及其控制技术研究陈卫忠1，2，肖正龙1，田洪铭1(1. 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，湖北武汉 430071；2. 山东大学岩土与结构工程研究中心，山东济南 250061)摘要：深部岩体构造复杂、地应力高，对于挤压性地层开挖后容易产生挤压大变形，大量实践经验表明，若不及时合理处置应对将造成巨大的经济损失。
关注TBM隧道，介绍围岩挤压大变形的机制、关于挤压性地层的提前预报方法和监测辨识指标，讨论预测围岩收敛变形的方法并详细介绍人工智能和非确定性分析方法，最后总结归纳常用的应对挤压性地层的处置手段。
各种关于TBM隧道挤压大变形的辨识公式、预测方法以及处置手段都是依托相应的工程案例而建立，盲目的套用并不一定能起到预期的效果，建议具体工程问题应具体分析，综合比选，各取所长。
关键词：隧道工程；高地应力；挤压大变形；TBM隧道中图分类号：U 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2015)11–2215–12RESEARCH ON SQUEEZING LARGE DISPLACEMENT AND ITS DISPOSING METHOD OF WEAK ROCK TUNNEL UNDER HIGH IN-SITUSTRESSCHEN Weizhong1，2，XIAO Zhenglong1，TIAN Hongming1(1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering，Institute of Rock and Soil Mechanics，Chinese Academy of Sciences，Wuhan，Hubei 430071，China；2. Geotechnical and Structural Engineering Research Center，Shandong University，Jinan，Shandong 250061，China)Abstract：Without timely and reasonable treatments，the large convergence displacement due to high geostress and complex tectonic stress of ground squeezing will result in economic losses. TBM tunnels were the focus of the study. The mechanism of large displacement due to ground squeezing was described. The prediction and recognition methods were presented. The prediction methods of convergence displacement of tunnel including AI method and uncertainty analysis method were discussed in detail. Finally the common disposal methods for grounds under different squeezing levels were summarized. The formulas for recognition，the prediction methods and the disposal technologies of large squeezing displacement of TBM tunnels were developed for corresponding projects，so blindly using these methods yielded no effect. We suggested the choosing of these methods with caution.Key words：tunnelling engineering；high geostress；squeezing large displacement；TBM tunnel收稿日期：2015–07–19；修回日期：2015–07–28基金项目：国家重点基础研究发展计划(973)项目(2015CB057906)；国家自然科学基金杰出青年基金项目(51225902)；国家自然科学基金资助项目(51379007)作者简介：陈卫忠(1968﹣)，男，博士，1990 年毕业于山东矿业学院采矿工程专业，现任研究员、博士生导师，主要从事隧道及地下工程方面的教学与研究工作。
高地应力隧道的预判及应对
高地应力隧道的预判及应对摘要：地质构造和地层岩性的不确定性，给隧道施工带来了极大困难。
在施工过程中，加强超前地质预报，提前预判岩爆风险，采取相应的应对措施，对保证人身安全和施工安全有着极为重要的意义。
关键词：隧道；岩爆；超前地质预报。
1.前言目前，我国公路、铁路隧道均在朝长大、深埋的方向发展，随之，伴随深埋隧道的是较大的地应力，高地应力引起的岩爆，是一种突发性地质灾害，不仅影响人身、设备的安全，影响施工进度，并且在一定程度上容易造成超挖、破坏初期支护等。
因而，对岩爆有准确的预判，同时根据地质预报及试验室得出的相关岩体数据，计算得出岩爆深度，采取与之相对应的应对措施尤为重要。
1.岩爆预测方法岩爆是较为复杂的地质灾害问题，影响的因素较多，在表现形式上为多样性、复杂性。
国内外很多学者已针对隧道岩爆深度做进行过相对较多地研究,预判的方法已较多,但仍在一些实际地下隧道建设施工设计中,多次建议使用隧道岩爆临界深度预报法。
此研究方法也是第一个由我国侯发亮教授研究组在1989年所提出来的,即使隧道在完全不需考虑地质构造应力变化的地质条件情况下,因隧道围岩埋入深度过大,上覆的岩体自重增大仍不可避免引起隧道岩爆。
式中：H—岩爆临界深度；cr—岩石饱和抗压强度；Rbμ—泊松比；γ—岩石的容重。
1.岩石单轴抗压强度R测定方法b用饱和状态下形成的岩石立方体试件的相对抗压强度进行试验，进一步分析或评定该岩石单轴相对的相对抗压强度。
选择压力试验机、钻石机、切石机、磨石机、抛光游标卡尺机及试验水池等测试仪器设备。
立方体的试件,边长一般要求为70mm。
每一小组的被试件数量6个。
用游标卡尺量取试件尺寸边长(精确至0.1mm)时,对其中每个立方体试件可分别在各立方体顶面的下面和从其两个底面上再分别对各面向下量取其任何两个底面边长,以计算立方体的各个顶面在上下底面相互的平行的方向内的其任意的两个面边长及其和的任何两个面算术平均值时即可进行计算而求得的其承压面积A。
TBM法施工遇到不利地质条件时的应对措施
| 工程技术与应用 | Engineering Technology and Application ·78·2019年第12期TBM 法施工遇到不利地质条件时的应对措施陈艺平（中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550081）摘 要：随着TBM 在国内施工中的广泛应用，TBM 的选型往往决定着工程的成败。
国内也有很多因为TBM 选型不当造成工程大大延迟不能按期交工的案例。
在工程在进入论证阶段时，综合水文地质条件对施工方法的选择、TBM 的选型决定了工程的快慢甚至成败。
文章主要探讨了TBM 遇到不利地址条件时应对的主要措施，并给出了相应的解决方法。
关键词：TBM 法；施工；不利地质；应对措施中图分类号：TV554 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2019）12-0078-03作者简介：陈艺平（1967—），男，本科，高级工程师，研究方向：工程管理。
隧洞全断面掘进机（Tunnel Boring Machine ，简称TBM ）的发展史已有一百多年，从1846年Henri Joseph Maus 开始将一组机械岩钻安装在钻架台车上试掘进，人类一直在探索一种能代替传统钻爆法的施工机械。
此后的几十年间，TBM 掘进机的应用得到了很大推广，从而使TBM 掘进机能够批量生产并投入使用，从软岩到中硬岩，均取得了成功。
TBM 施工方法的选择包括三方面：第一，长隧洞采用钻爆法施工与TBM 法施工之间的选择；第二，开敞式TBM 与护盾式TBM 之间的选择；第三，同类型TBM 之间的结构、参数比较选型。
1 采用超前地质预报对照勘测阶段的地质资料可能存在的不利地质条件，进行预测、预报地质条件的变化及其对施工的影响是非常必要的。
如断层及破碎带的预报、侵入岩接触带预报、富水地层预测预报、煤层预测预报、岩爆的预测预报。
1.1 可采用的超前地质预报的方法根据开挖岩渣，对岩渣的岩性、块度、成份和变化趋势应作出判断；根据TBM 的运行参数作出判断。
敞开式TBM施工重难点应对措施浅谈
敞开式TBM施工重难点应对措施浅谈靳党鹏，肖军，王涛，张文强（中交天和机械设备制造有限公司，江苏常熟 215500）［摘要］本文针对TBM施工过程中存在的不良地质条件和施工难点如破碎带、岩爆、突水突泥、软硬岩交替等进行针对性的技术方案设计，提出相关解决方案，为类似工程提供参考依据。
［关键词］敞开式TBM；破碎带；高地应力；突水突泥［中图分类号］TD421.5 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X（2018）09-0075-04Discussion on the key and difficult countermeasures of open type TBM JIN Dang-peng，XIAO Jun，WANG Tao，ZHANG Wen-qiang自1851年美国人Chrles Wilson发明了第一台全断面隧道掘进机以来，经历了170多年的发展，功能与种类也越来越全面［1，2］。
TBM在针对高强度岩土地层时，不仅掘进速度快，而且施工安全可靠，其在硬岩隧道的成功案例在全世界得到了广泛的认同。
本项目采用敞开式TBM掘进机，在施工对应较完整、有一定自稳性的围岩时，能充分发挥出优势，特别是在硬岩、中硬岩掘进中，强大的支撑系统为刀盘提供了足够的推力。
因为当地山区的高海拔和断裂带的分布，掘进机主机同时配置临时支护设备如钢架安装器、锚杆钻机、钢筋网安装机、超前钻、管棚钻机、喷混凝土机及注浆机等，如遇有局部破碎带及松软夹层岩石，则掘进机可由所附带的超前钻及注浆设备预先固结周边岩石，然后再开挖，提高了施工的多样性与应对机制。
1 工程地质条件根据本次工程地质调绘及钻探成果，隧址区地层主要为第四系冲洪积卵石、崩坡积碎石、冰水堆积碎石、泥盆系上统天格尔组凝灰质砂岩、志留系阿河布拉克组石英片岩及华力西早期侵入花岗岩。
岩石最大抗压强度90MPa。
根据地质资料显示，Ⅴ级围岩全长2205m，占全长的10.6%，Ⅳ级围岩全长11872m，占全长的56.7%，Ⅲ级围岩全长5619m，占全长的26.8%，Ⅱ级围岩全长1254m，占全长的5.9%。
隧道高地应力的特点分析以及处理建议
隧道高地应力的特点分析以及处理建议隧道高地应力的特点分析以及处理建议摘要：针对工程施工中的隧道高地应力的力学进行了探究和分析，并针对隧道高地应力的挤压变形之特性，对隧道施工的过程中高地应力引起的隧道变形进行了详细分析。
介绍了大变形的机理，另外，对典型的地段也进行了清晰的研究，并确定出了大变形地段合理、安全、经济的支护参数。
以宜巴高速公路的峡口隧道段为例，详细的介绍了应对隧道高地应力特点的有效的施工措施和技术对策等，可确切保证隧道施工的安全性。
峡口隧道高地应力的施工实践给隧道高地应力区域的施工保留了有意义和价值的技术经验，可供类似的隧道工程借鉴。
关键词：隧道高地应力力学分析大变形施工技术Abstract: based on engineering construction of the tunnel of high geostress mechanical study and analysis, and in the light of the tunnel of high geostress extrusion of the characteristics of tunnel construction process of the high ground stress caused by the deformation are analyzed in detail. Introduces the mechanism of the large deformation, in addition, the typical area were also clear research, and determine the large deformation area the reasonable, safe and economic support parameters. With appropriate and highway tunnel segment of the throat for example, detailed introduces the characteristics of the high geostress tunnel to effective construction measures and technical countermeasures, and so on, can guarantee the safety of the exact tunnel construction. The throat tunnel construction practice of high geostress for tunnel construction of the regional high geostress have retained the meaning and value of technical experience, the reference for similar tunnel engineering.Keywords: tunnel high geostress large deformation mechanics analysis of construction technology峡口隧道是瓦斯、高地应力隧道，这种隧道的构造应力容易引起对隧道的挤压使之大变形，因此，高地应力隧道施工过程中相关的特殊技术的使用尤为重要。
高地应力岩爆地段施工预案
高地应力岩爆地段施工预案高地应力地区的主要地质灾害有：（1）岩爆是主要的地质灾害，隧洞开挖后的围岩应力调整过程中，由于岩体弹性应变能量释放，造成岩体发生一种带有爆裂声响的岩体开裂、岩片或岩块弹出或剥落的一种地质灾害现象。
（2）高地应力作用下软弱围岩可能会向已经掘进完成的隧洞挤压。
在高地应力隧洞施工中，以地质预报为先导，根据地质预报结果提前作好准备工作。
其主要方法有如下三种：超前探孔为主，辅以地震波、电磁波、钻速测试等手段。
开挖面及其附近的观察预报，通过地质的观察素描，分析岩石的“动态特征”，主要包括岩体内部发生的各种声响和局部岩体表面的剥落等。
针对硬岩洞段的高地应力可按以下措施处理：(1)在以有的刀盘喷水设施基础上增设喷水设备，增加掘进过程中掌子面的喷水量，降低开挖面的岩石温度和脆性。
减少岩爆的发生可能。
(2)对局部出露的岩石及时喷洒高压水，降低岩石的强度，增强其塑性，减弱岩体的脆性，降低岩爆的剧烈程度。
同时可以起到降温除尘的作用。
(3)岩爆强烈地段可以利用超前钻机施作应力释放孔。
应力释放孔的布设根据现场的具体情况确定。
(4)岩爆非常剧烈时，为了安全，在安全距离进行躲避，直至岩爆平静。
重新开始掘进施工时，检查伸缩护盾位置有无可能影响护盾伸缩移动的剥落岩石，如果有及时清除。
在岩爆地段施工，首先要有施工经验的专职安全员来重点监测岩石的状况，施工人员和设备要有必要的防护措施，确保施工安全。
针对高地应力下软岩洞段的施工措施：根据超前预报的结果，如果软岩变形轻微，可以边进行掘进边进行处理。
对于变形严重的洞段，必须停止掘进施工对岩层进行超前加固处理。
并对加固效果进行检验达到强度后才能进行掘进施工。
（1）在围岩易变形区域施工时，首先用扩挖刀加大开挖直径，同时要加强观测，尽量减少刀头喷水，发现有围岩膨胀现象，应立即停止喷水，并加快速度尽快通过。
（2）由于挤压作用使TBM被卡住，首先采取加大推进油缸推进力并在护盾与围岩间强行注入润滑剂，以减少机身与围岩间的摩擦力，如果上述方法不能解困，需从TBM盾体上开工作窗口，通过窗口对TBM机身前后、上下进行扩挖，并对扩挖区进行有效支护，并对围岩进行监测。
TBM施工风险分析及控制
TBM施工风险分析及控制摘要：TBM施工过程中隧道内渗漏水会导致积水，存在排水处理问题。
为解决该问题，设计了一种将隧道内管片壁后积水分段抽排的排水系统，将管片背后积水分段抽排，减少隧道管片渗漏水，避免大量积水产生，降低施工过程中积水处理及水淹设备的风险，同时排水系统在设备盾尾位置设置应急排水泵并布设应急排水管接至沉淀池，以应对前方突发涌水风险。
因此，总结影响TBM施工的主要因素，从地质资料、TBM选型、设计、制造；从科学管理、队伍建设入手积极总结TBM施工风险的因素及采取相应对策，是提高TBM施工速度和安全性的重要举措，从TBM施工风险、影响TBM施工的因素及对策等方面进行阐述。
关键词：TBM；风险；控制引言TBM掘进机施工的优点是速度快，施工安全、成洞质量高、环境影响小，开挖速度一般是常规钻爆法的3～5倍以上，但TBM的掘进效率很大程度上由水文、地质条件和施工队伍的施工经验、熟练程度决定，岩石的强度和石英含量决定刀具的消耗成本。
同时，TBM在施工过程中不可避免会碰到各种不良地质段，若经验不足，处置不当，会严重影响进度甚至造成安全隐患。
因此，分析TBM施工中的风险因素，及时总结相应的应对方法，是提高TBM施工效率和降低安全风险的重要措施。
1TBM机型及适应性目前,TBM主要分为以下3种类型,并分别适应于不同的地质。
（1）敞开式TBM。
其常用于完整性较好的硬岩隧道施工。
在敞开式TBM上,配置了钢拱架安装器和锚喷支护等辅助设备,以适应地质的变化。
当采用管棚等辅助支护手段时,敞开式TBM也可应用于短距离断层破碎带等软岩隧洞掘进。
（2）单护盾TBM。
单护盾TBM利用管片提供掘进反力,其作业过程类似于盾构,掘进与安装管片交替作业,施工速度较慢。
（3）双护盾TBM。
不弱于Ⅳ类围岩为主且强度应力比大于3的隧洞较适合采用双护盾TBM施工,对围岩收敛变形较为敏感。
双护盾TBM配置有2套推进系统,同时具备撑靴功能,常用于混合地层的掘进。
超长深埋高地应力TBM隧道修建关键技术
超长深埋高地应力TBM隧道修建关键技术
洪开荣
【期刊名称】《铁道学报》
【年(卷),期】2022(44)3
【摘要】我国西部地区基础设施建设相对滞后。
随着新时代的发展,西部地区铁路、公路和水利等基础设施建设进入一个快速发展阶段,隧道工程是其重要的选项;但西
部地区大多处于青藏高原,山高谷深,隧道工程将会具有明显的超长、深埋的特点;同时该区域地质构造活跃,其水平地应力相对其他区域均偏高,隧道工程具有高地应力
的特点。
通过对类似TBM工程的研究与实践,阐述了超长深埋高地应力TBM隧道的主要问题,从隧道解重构行为特征出发,分析了典型的四类不良地质对TBM施工
的影响,提出了相应的TBM选型要求、TBM针对性设计、掘进参数控制、支护技
术方法等;以色季拉山隧道为例,深度分析了该隧道TBM选型的相关问题,以及该隧
道TBM针对性设计要点;最后提出了开展超长深埋高地应力TBM隧道修建智能技术研究的建议。
【总页数】23页(P1-23)
【作者】洪开荣
【作者单位】中铁隧道局集团有限公司;盾构及掘进技术国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】U455.3
【相关文献】
1.高地温深埋特长隧道热害综合防治关键技术研究
2.高地应力深埋隧道超前预应力释放卸压现场试验研究
3.高地应力深埋隧道施工过程中围岩应力分布规律数值模拟分析
4.长江科学院承担的《超长深埋隧洞深层高地应力软岩变形及防治技术研究》项目课题顺利通过验收
5.高地应力区深埋隧道三维应力场数值模拟
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
隧道高地应力变形原因及控制策略
隧道高地应力变形原因及控制策略1、引言隧道施工中会发生大变形，导至支护系统开裂、发生塌方、结构破坏等情况，严重影响施工进度与安全，增加施工成本。
兰渝铁路隧道施工过程中，受高地应力影响，多座隧道围岩和初期支护喷射砼片状错裂、崩块掉落、钢架扭曲、仰拱填充砼隆起等破坏现象，严重影响施工。
本文以四方山隧道施工过程中对地应力变形原因进行了深入分析，结合现场实际地质情况制定有效控制变形的技术措施，通过现场施工实践对控制地应力变形的难题得出了一些结论，可为同类隧道工程设计与施工控制提供理论依据，并有待继续研究和完善。
2、工程概况兰渝铁路四方山双线隧道全长7668m，为高瓦斯隧道。
位于构造侵蚀低山区，单面山跌岭山貌；洞身地形起伏较大，坡面覆盖2～10m 坡崩积粉质粘土；地面坡度19°～37°，局部呈陡崖状，地面标高560m～967m，相对高差407m。
隧道区覆盖层主要为第四系全新统坡洪积层、残破积层、崩坡积层，下覆基岩为白垩系剑閣组、剑门关组砂岩、泥岩，呈中厚层状。
在施工过程中许多隧道出现掌子面及上台阶围岩开裂、初期支护喷射砼开裂崩块掉落、型钢扭曲变形、仰拱填充砼隆起等破坏现象。
3、施工过程围岩变形情况施工中，喷射砼后约24h开裂，1-2d三肢格栅开始变形，2d后钢格栅扭曲变形，大多呈麻花状，初支砼开裂掉块。
仰拱填充隆起1-445mm，中心水沟挤压严重，局部位置中心水沟侧壁开裂。
经量测数据分析：开挖后8d内围岩收敛速率较大，最大水平收敛速率达191mm/d，最大拱顶下沉速率达103mm/d；最大水平累计收敛值为673mm，最大拱顶累计下沉值为462mm。
结构破坏图片如下：4、变形原因调查与分析四方山隧道围岩变形严重影响施工进度、危及施工安全，个别地段导致了二衬结构破坏。
虽多次采取加强初支措施，但未能有效阻止四方山隧道强烈变形与严重破坏，甚至愈演愈烈。
其根本原因是对围岩变形破坏机制的认识不够、原因分析不彻底、针对性控制变形措施不强，必须认真分析变形破坏根本原因，正确制定各项措施指导开挖、支护和返修等工作，方可保证工程顺利推进。
隧道高地应力特点分析及处理建议
| 工程前沿 | Engineering Frontiers·34·2020年第18期隧道高地应力特点分析及处理建议韦 猛，童 源，李劲锋（成都理工大学，四川 成都 610059）摘 要：近年来，在社会经济稳步发展的背景下，我国隧道工程事业发展迅速。
但是，在隧道工程实际工作开展过程中，也面临一些较为困难的问题。
比如，隧道高地应力在防控不当的情况下会对隧道工程造成较大的灾害，使施工地段发生大变形、施工地段初期支护效果丧失等，进一步影响隧道工程施工的质量及安全性。
为了提高隧道工程施工质量、保障施工安全，文章根据某隧道工程实例，分析了高地应力隧道变形特点及隧道高应力区域施工稳定性特点，提出了针对隧道高地应力危害的相关处理建议，希望能为相关工程提供参考借鉴。
关键词：隧道；高地应力；处理建议；施工质量中图分类号：U451.2 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2020）18-0034-02作者简介：韦猛，男，副教授，研究方向：隧道与地下工程。
相关研究表明，不同的国家对高地应力的定义存在差异[1]。
高地应力不等于水平地应力，且比垂直地应力大，高地应力属于地质学的范畴，指的是岩石抗压强度和地应力之间的比值。
高地应力对隧道工程造成的灾害非常严重，以硬脆性岩体为例，岩爆对软岩的影响主要表现为洞室大变形。
笔者根据多年的隧道工程施工经验，发现隧道高地应力易影响隧道施工的进度、质量及安全，此类隧道的构造应力易导致隧道受到挤压，进一步产生大变形。
因此，在高地应力隧道施工期间，落实有针对性的处理技术非常关键。
通常情况下，高地应力隧道施工过程中需控制好工程的进度，保证工程能够顺利完工；同时，对隧道大变形地段，需加强施工监管，落实现代化科学施工技术，确保整体隧道施工的质量及安全。
因此，文章围绕隧道高地应力的特点及处理建议进行分析研究具备一定的价值意义。
1 隧道工程项目实况某隧道工程为国内某高速公路当中的一段区域，其左线长度为3163m ，右线长为3177m ，归类为大隧道类型。
高地应力软岩大变形隧道施工技术措施
高地应力软岩大变形隧道施工技术措施软岩大变形是指在高地应力环境下，隧道开挖后围岩发生侧鼓、底鼓等严重挤压变形，挤压变形量超出常规围岩变形量的现象，是围岩柔性破坏时应变能很快释放造成的一种动力失稳现象。
1.工程概况某隧道为铁路单线隧道，隧址区内新构造运动强烈，活动断裂发育，存在构造应力相对集中的地质环境条件，局部埋深较大的隧道可能遭遇高地应力工程环境，特别是隧道埋深过大时，板岩、千枚岩等软质围岩可能发生软岩大变形；局部构造应力强烈的区域，破碎的硬质岩也可能出现大变形现象。
沿线易发生软岩大变形的地层主要为三叠系、泥盆系及志留系千枚岩、板岩地层.该隧道埋深大、软质岩发育地段，以Ⅰ级及Ⅱ级软岩大变形为主。
隧道在DK28+888～DK36+415段主要为绿泥片岩及片岩，层厚普遍小于3cm，属极薄层～中薄层，灰绿色为主，矿物成分以绿泥石、云母、石英为主，变晶结构，薄片状构造为主，岩质软弱，节理裂隙发育，岩体破碎，部分段落呈中厚层状构造，岩体较破碎，该段落富水程度中等，绿泥片岩浸水后强度急剧降低。
其中DK29+765～DK36+415段具轻微～中等的变形潜势。
2.软岩大变形段的基本特性（1）变形量大：变形量远超常规预留变形量。
（2）初期支护变形速度快：隧道变形量测开始阶段，变形速率快，最大变形速率时间一般发生在边墙下台阶落底至仰拱闭合成环前。
（3）变形持续时间长：大变形区段变形时间从开挖至衬砌浇筑前，一般30d 或更长。
（4）施工难度大，安全风险高：开裂变形持续不断，易发生大面积失稳坍塌，处置塌方难度大。
3. 软岩大变形段的施工情况软岩大变形表现形式多样，主要表现在边墙挤压纵向变形开裂，拱顶下沉环向变形开裂，钢架凸起变形、扭曲，边墙变形侵限拆换拱，初支喷射混凝土鼓包掉块，隧底初支受力鼓起，掌子面岩石崩解滑坍，应力集中部位明显开裂掉块，局部二衬开裂等现象。
4. 软岩大变形控制技术措施及施工技术从主动加固围岩，发挥围岩自承能力，控制围岩塑性区发展出发，提出高地应力软岩隧道大变形主动控制技术要点为“加深地质、主动控制、强化锚杆、工法配套、优化工艺”二十字方针。
TBM不良地质条件应急处理措施
双护盾硬岩TBM遭遇不良地质条件时的表象及应急处理措施文摘：本文就双护盾硬岩隧洞掘进机－TBM在施工中遇到常见的几种不良地质条件时，TBM各部位所显示出的信息和施工人员所应采取的措施进行了论述。
关键词：湿陷性黄土红粘土溶洞涌水硬岩隧洞掘进机－TBM掘进地下隧洞这项独特的施工新工艺引进我国已有十余年了，在每一条隧洞的掘进过程中，都遇到过断层构造带或裂隙发育带，有时还会遇到溶洞，红粘土，湿陷性黄土，涌水等多种不良地质条件，造成了TBM掘进偏离轴线，管片安装误差增大，甚至出现了卡机，被迫停工等事故，严重影响了施工进度和成洞质量，增大了施工难度，也增加了施工费用。
这就需要施工人员具有较强的业务素质和丰富的施工经验，根据TBM各部位所显示出的信息，迅速做出判断并采取有效的处理措施，避免对TBM造成损害，从而免遭重大经济损失。
这里就几种常见的工程实况予以讨论。
1.湿陷性黄土TBM在引黄入晋主干线6＃－7＃－8＃隧洞的掘进过程中，均碰到过第四系Q3湿陷性黄土。
Q3黄土，土质均匀，结构疏松，大孔隙及垂直节理发育，自稳能力差，在一定压力下遇水具有湿陷性，土结构迅速破坏。
本文阐述的乃是TBM有史以来首次在黄土中掘进，无先例可借签，尤其是在通过主干7＃洞出口段，桩号为50.73米（出口处桩号为零〕时，发生了沉陷还伴随着塌方，冒顶等事故，直接威胁着TBM的安全，给施工带来很大的困难，严重影响了成洞质量，故只有充分了解其各种性状，才能有所针对地调整施工措施。
当TBM通过黄土区域时，TBM施工人员可以看到下列几种情况：－－TBM出渣黄土含量由少变多；－－TBM机头向下偏移；－－TBM掘进推力降低，掘进速度加快；－－TBM前支撑（STABILIZER〕和后支撑（GRIPPER〕伸出后反作用力降低，甚至消失；－－TBM出渣量迅速增加，当远远大于理论开挖量时，可以初步断定掌子面塌方。
施工人员边掘进，边调整，最后得出的处理措施为：－－渣中一发现黄土就开始逐渐减少至完全关闭刀头部喷水，防止机头湿陷下沉；－－开始将TBM机头部抬高，使TBM保持向上掘进的趋势；－－降低刀盘转速，减小掘进推力，使涌入机头部的渣尽快输送出去；－－将前支撑和后支撑收回，靠辅助推力缸抵住已安装好的管片环来推进TBM；－－如果发生大的塌方，则需要封堵刀盘边缘几个进渣口，而且拆掉刀盘上除边刀与中心刀以外其余的刀片，以增大正面进渣量，从而减少超挖量；－－在该区域安装配筋量大的重型管片；－－尽量不停机，快速通过该区域；－－从防渗与安全方面考虑，可在隧洞打通后对该区域进行二次衬砌或拆除掉管片进行现浇混凝土。
某工程TBM掘进过程中地质问题预防及处理方案
某工程TBM掘进过程中地质问题预防及处理方案1 工程概况某工程地处**河流域中游，坝址位于**县**乡下游1.5km，距下游**市直线距离63km。
开发任务以灌溉、发电为主，兼顾防洪和供水。
水库正常蓄水位4095m、汛期限制水位4093.5m、死水位4066 m、电站装机容量160MW、灌溉面积65.28×104亩。
水库总库容12.3×108m3，工程规模为Ⅰ等大（1）型工程。
地震基本烈度为Ⅷ度。
枢纽主要由碾压式沥青混凝土心墙砂砾石坝、泄洪洞、泄洪兼导流洞、发电引水系统、发电厂房和灌溉输水洞等组成。
输水洞总长16827m，洞轴线方向：进口及洞身为S21°W，至出口转为S79°W。
进口底板高程4061.60m，出口底板高程4044.84m。
钻爆法施工洞段为圆拱直墙洞室，开挖尺寸4.0m×4.0m，TBM施工洞段为圆形洞室，开挖洞径4.0m。
灌溉输水洞为无压隧洞，建筑物级别为3级，设计引用流量10.0 m3/s，洞内最大流速2.02m/s，进口布置于**河支流—扒曲的右岸、坝址上游约200m，靠近泄洪洞进口附近。
出口布置于澎波曲的支流—白曲的左岸，无名沟右侧约605m山坡坡脚处，洞身近乎直线布置，轴线方位SW201°22′0″，于出口段折向SW259°5′55″。
灌溉输水洞全长16.827km，可分为引水渠、进水口、输水隧洞、出口段等部分。
引水渠长79m，为梯形渠槽；进水口为竖井式，底板高程4061.6m；输水隧洞洞身段纵坡1‰；出口底板高程4044.87m，出口段全长155m，由出口陡坡及其前后两段出口明渠组成，后接入白曲。
我公司承担的第Ⅱ标段：采用钻爆法和TBM法联合施工的输水洞中间洞段工程(桩号1+500m～桩号13+830m)及采用钻爆法施工的#1、#2施工支洞工程；支洞和主洞施工特性分别见表1-1、1-2。
表1-1 施工支洞特性表表1-2 主洞施工特性表本工程TBM施工洞段桩号为0+3164～0+13129，工期共53个月，从2011年6月1日开始施工，2015年10月31日竣工。
高地应力条件下隧道开挖施工方案课件
施工过程中需加强地质勘察和监测， 及时调整施工方案；同时加强人员培 训和安全管理，确保施工安全。
05
未来研究方向
高地应力隧道施工技术的改进
优化施工工艺
强化支护措施
研究更高效、安全的隧道开挖方法， 降低施工风险，提高施工效率。
研究更有效的支护结构形式和材料， 提高隧道结构的稳定性和安全性。
04
案例分析
某高地应力隧道施工案例
工程背景
某山区高速公路隧道，长度约5 公里，地质条件复杂，地应力较
高。
施工难点
高地应力导致围岩稳定性差，易 发生坍塌和变形。
解决方案
采用适当的开挖方法、加强支护 措施和地应力释放等技术手段。
应对高地应力的措施及效果
开挖方法
采用分部开挖法，减小 一次开挖面积，增加工
材料应用研究
研究新型支护材料在不同地质条件下的适用性和 可靠性，为推广应用提供依据。
高地应力条件下隧道施工的安全性研究
地质灾害防治
研究高地应力条件下隧道施工可能引发的地质灾害及其防治措施 ，降低施工风险。
施工监控与预警
建立完善的施工监控系统，实时监测隧道施工过程中的位移、应力 等关键参数，及时预警异常情况。
安全标准与规范
制定针对高地应力条件下隧道施工的安全标准和规范，为施工安全 提供指导和依据。
THANKS
感谢观看
体内部产生温度梯度，进而产生应力。
高地应力的影响
总结词
高地应力会对隧道、矿井等地下工程的建设和运营产生重要影响，如隧道变形、破坏等 。
详细描述
高地应力对地下工程的影响主要体现在隧道变形、破坏等方面。在高地应力作用下，隧 道开挖后容易发生变形，甚至出现坍塌、破坏等现象。此外，高地应力还可能影响地下 工程的稳定性，增加施工难度和风险。因此，在设计和施工过程中需要充分考虑高地应
隧道高地热及高地应力段施工控制要点[全面]
![隧道高地热及高地应力段施工控制要点[全面]](https://img.taocdn.com/s3/m/9f3dc16349649b6649d7476e.png)
隧道高地热及高地应力段施工控制要点1.超前预报1.1洞内、外观察隧道洞内、洞外观察:隧道洞内观察分开挖工作面观察和已施工区段观察两部分,开挖工作面观察在每次开挖后进行,内容包括节理裂隙发育情况、工作面稳定状态、涌水情况及底板是否隆起等,当地质情况基本无变化时,每天进行一次.观察后绘制开挖工作面地质素描图.对已施工区段的观察每天一次,观察的内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的状况,以及施工质量是否符合规定的要求.在观察过程中如发现地质条件恶化,初期支护发生异常现象,将立即通知施工负责人采取应急措施,并派专人进行不间断.1.2超前水平地质钻探采用钻机在洞内掌子面向隧道正前方钻5-10米的水平超前地质探孔,观察探孔出水情况及水温,发现异常情况时及时汇报,制定相应的施工方案.1.3 TSP地震波探测仪探测在高温地热段采用地质雷达每20米检测一次,确保对掌子面前方的工程地质情况(围岩性质、地质结构构造、围岩完整性、地下水和溶洞)做出正确的预测.2.监控量测2.1洞内温度及出水量检测安排专人每四小时对隧道洞内温度、掌子面温度、涌水温度测量一次,并对每次测量数据进行记录;现场技术员及时要对掌子面涌水量的变化进行记录.2.2洞内沉降观测初期支护完成后,在拱顶、拱脚及边墙标高处埋设测点进行拱顶下沉和水平收敛量测.测试元件采用直径12米米圆钢加工而成,每根元件25厘米,锚入初期支护体20厘米,外露5厘米,以防震动影响量测结果.量测频率开始8h观测一次,然后根据变形量的减小而减小量测频率.根据量测及时掌握施工中围岩和支护的力学动态及稳定程度,调整施工工序及预留变形量、开挖进尺等,便于指导施工,确保施工安全.3.砼质量控制要点高温地热段的衬砌混凝土:在高温(如70高温)的岩体及喷混凝土上浇注二次衬砌混凝土时,厚度再薄,水化热也不易逸出.由于混凝土里面和表面的温差,在早龄期有可能存在裂缝.因此为防止二次混凝土衬砌出现裂缝,应采取下述措施:(1)为了防止高温时的强度降低,应选定合适的水灰比,并考虑到混凝土对地热水的耐久性,宜采用高炉渣水泥(分离粉碎型水泥).混凝土配合比和掺合剂应作试验优选.(2)在防水板和混凝土衬砌之间设置隔热材料,可隔断从岩层传播来的热量,使混凝土内的温度应降低.(3)把一般衬砌混凝土的浇筑长度适当缩短.(4)用防水板和无纺布组合成缓冲材料,由于与喷射混凝土隔离,因此,混凝土衬砌的收缩可不受到约束.(5)适当设置裂缝诱发缝,一般在两拱脚延长方向设置.4.安全控制要点(1)为保证隧道施工人员进行正常的安全生产,我国有关部门对隧道施工作业环境额卫生标准都有规定.如铁道部规定,隧道内气温不得超多28℃;交通部规定,隧道内气温不宜高于30℃.国外的资料介绍,日本规定隧道内温度低于37℃.为达到规定的标准,在施工中采取通风和洒水及通风洒水相结合的措施.温度较高时可增加大型通风设备予以降温,并在正洞开挖工作面前放一段距离,利用平导超前钻探,如有热水涌出,可在平导内增建降水、排水设施和排水钻孔,以降低正洞的水位.如正洞施工中仍有水涌出时,可采用水玻璃水泥系药液注浆,以发挥截水及稳定围岩的作用. (2)中暑症的防治措施:在高温条件下施工除采用降温措施外,还应该注意中暑症的防治工作.中暑症可分为热痉挛症、热虚脱症和热射症三种类型,起症状及处置如下:①热痉挛:由于出汗过多,体内的水分、盐类丧失而引起.其症状为在作业中和作业后,发作性内痉挛和疼痛.对此症应采取充分地摄取水和盐类予以缓解症状.②热虚脱:由于循环系统失调而引起.起主要症状为血压降低、速脉、水脉、头晕、头痛、呕吐、皮肤苍白、体温轻度上升、采取的措施是,循环器官有异常的人员严禁参加施工.对有症状者增加补水次数,并在阴凉出静卧休息.③热射症:由于体温调节中枢失调,体温上升.症状为:体温高、兴奋、乏了和皮肤干燥等.采取的措施,对高温不适应者应避免在洞内作重体力劳动.在高温施工地段采用冷水喷雾等方法降温,必要是对患者可采取医疗急救处置.(3)合理安排高温作业时间:根据洞内的高温程度、劳动强度和劳动效率,确定劳动工时,以保施工人员的健康和安全.(4)隧道施工各班组间,应建立完善的交接班制度.在交接班时,交班人应将本班组的施工情况及有关安全事宜及措施向接班人详细交待,并记载于交接班记录本上,工地值班负责人(领工员)应认真检查交接班情况.每班开工前未认真检查工作面安全状况,不得施工.(5)施工中应对围岩加强检查与量测.对不良地质段施工,应采取弱爆破、短开挖、强支护、早衬砌、先护顶等小循环的施工方法.隧道施工要充分利用监测手段预测预报围岩位移与支护结构受力状况,量测要为生产安全服务.(6)如发现隧道内有险情,必须在危险地段设置明显标志或派专人看守,并迅速报告施工现场负责人,及时采取措施处理,情况危险时,应将工作人员全部撤离危险区,并立即上报.(7)所有进入隧道工地的人员,必须按规定配带好安全防护用品,遵章守法听从指挥.5.施工案例大丽高速下山口隧道进口左线于3月19号13:30掌子面施工到ZK82+327时,掌子面右侧拱脚处出现一股涌水,流量约100 米³/h,水温61℃,在拱部热水呈淋雨状,掌子面空气温度约40℃,掌子面拱部出现掉块现象,施工单位立即对掌子面进行初喷封闭围岩,初喷一直持续到下午14:30,但并没有起到稳定围岩的作用,拱部出现塌方,涌水也一直持续不断.施工队立即停止初喷撤离施工人员,并将情况向监理和业主汇报.掌子面塌方一直持续到晚上23点后基本稳定,塌方体约500米3,塌落的较大石块将超前支护压弯,卡在拱顶.3月20日上午业主、设计代表、监理和施工单位现场查看,掌子面涌水流量约100 米³/h,水温61℃,洞内空气温度高达40℃,四方会议决定暂停施工,加强警戒和观测,并制定了相应的处理措施.6.处理方案6.1关于洞内降温的处理由于高温地热的出现,导致隧道无法按正常情况施工,要求施工单位根据此情况调整施工组织计划,确保施工安全、质量和工期.(1)在隧道现有的通风设备基础上增加一台150KW通风机,在掌子面附近配以适当数量的移动式小型风机进行通风降温.具体配置如下表:(2)视通风降温的效果,必要时对掌子面围岩、初期支护喷射砼表面喷淋冷水降温.(3)缩短开挖、支护、二衬工班等作业时间,增加作业人员,并加强劳动保护,做好防暑降温工作.各个班组作业时间如下表:6.2关于塌方段掌子面和支护参数的处理方案(1)首先采用C25喷射砼封闭塌方体及掌子面围岩,然后开槽埋设Ф165的钢管集中降水、引排地热水.然后对塌体打设Ф42*4米米注浆小导管注浆固结塌体,小导管梅花形布置,间距1米,长度平均3.5米.(2)退后2榀钢架打设9米长Ф76自进式锚杆,打设角度20°,完成后打设第二层Ф42*4米米长4.5米注浆小导管,打设角度7-10°,小导管与自进式锚杆交叉打设,每层环向间距40厘米,圆心角120°范围内布置.由于高温热水的影响采用双液注浆,采用R425水泥,水灰比1:1;水玻璃模数2.9～3.1,波美度35;水泥浆与水玻璃体积比1:1,注浆压力1～2米pa.超前自进式锚杆打设两个循环.注浆工程量由现场监理签认.(3)待注浆加固后再进行开挖,开挖采用三台阶法,每循环开挖进尺一榀60厘米,短掘短进.(4)加强监控量测及涌水量、水温等观测,安全员跟班作业.(5)左线K82+275-K82+315段加宽带支护参数由SJ-Ⅳ型衬砌类型变更为S-Ⅴa型衬砌类型施工,其中锁脚采用Ф42*4米米注浆小导管,每处两根.(6)由于左线K82+277～K82+286右侧为行车横洞位置,K82+275～K82+290从拱顶至水沟顶标高位置范围内打设Ф42*4米米长4.5米注浆小导管,梅花形布置间排距60×60厘米.(7)左线K82+275-K82+315段加宽带二衬砼标号由C25调整为C30.(8)左线K82+275-K82+315段加宽带增设环向Ф70打孔波纹管紧贴围岩加密布置,间距5米.隧道高地应力端施工控制要点1.概念存在高地应力段隧道,易发生岩爆现象,危及人员设备安全,危害性极大.1.1岩爆定义是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放,导致岩石爆裂并弹射出来的现象.1.2岩爆原因围岩强度适应不了集中的过高应力而突发的失稳破坏.1.3岩爆特点(1)岩石砂岩为主,岩石坚硬干燥,在未发生前,无明显的征兆,虽经过仔细寻找,并无空响声,一般认为不会掉落石块的地方,会突然发生岩石爆裂声响,石块一般应声而下.(2)岩爆发生的地点多在新开挖的掌子面及距离掌子面1～3倍洞径范围内,个别的也有距新开挖工作面较远.(3)岩爆时围岩破坏的规模,小者几厘米厚,大者可达数吨重.小者形状常呈中间厚、周边薄、不规则的鱼鳞片状脱落,脱落面多与岩壁平行.(4)岩爆围岩的破坏过程,一般新鲜坚硬岩体均先产生声响,伴随片状剥落的裂隙出现,裂隙一旦贯通就产生剥落或弹出,属于表部岩爆.(5)由于爆破振动影响,造成开挖洞段应力重新分布,造成碛头较大面积岩爆、爆落出的小块鱼鳞片状碎屑甚至堵塞整个巷道.2.施工原则由于高地应力往往伴随着岩爆现象,所以要控制和改变围岩的应力状态与围岩的岩性条件,做好岩爆与软岩变形的预报,初期支护和衬砌要紧跟开挖面.3.岩爆预测3.1地质预报隧道高应力段在施工时,一方面可直接根据施工掌子面的地质条件,如岩体结构面产状、岩体的破碎程度、岩石的变质程度、岩体强度及地质应力等,再结合设计岩爆地段,对掌子面前方的岩体条件、产状及完整性进行预测,用以指导采取预防措施.另一方面,按设计要求,采用超前探测孔和TSP地质预报对前方地质进行探测,得出数据后,进行地质预测,在开挖中结合掌子面地质情况应证和纠正;并不断提高预测水平.3.2岩体二次应力场现场测试采用钻孔应力解除和应力恢复测试方法,分段对洞壁及掌子面现场测定围岩表层岩体二次应力场.同时进行现场岩石点荷载强度试验,利用洞壁切向应力洞壁岩石单轴抗压强度Rb来预报岩爆和判定等级.4.改善措施4.1喷洒高压水掌子面开挖后立即向工作面及附近洞壁岩体喷洒高压水,喷洒范围延伸到离掌子面100米处.施作锚杆时,利用锚杆孔向岩体深处注水,以增强岩体的塑性,减弱岩体的脆性.保持岩体的潮湿状态,可有效降低岩爆的强烈程度.4.2超前应力解除在强烈岩爆区,可在隧道两侧拱脚附近打设应力释放孔,孔深3.0米,间距0.5~1.0米,拱部则以0~10的仰角打超前应力释放孔,孔径42米米以上,孔深可根据钻机性能,尽可能加深,使前方拱部围岩的高地应力提前释放.掌子面周边拱线处钻两排4.5米~5米深的炮眼,炮眼间距50厘米,外插角30度左右,间隔装药,引爆后在拱部2~3米以上的岩体内部形成一个爆破松动圈,避免岩体内部应力集中,使岩体本身形成一个保护层.4.3光爆技术改善(1)采用光面爆破技术,在中等以上岩爆区,周边眼间距控制在25厘米以内,采用隔眼装药,堵塞炮泥,增加光爆效果,以达到开挖轮廓线圆顺.尽量避免凹凸不平造成应力集中,以达到减弱岩爆的发生.(2)调整钻爆设计,采用“短进尺,弱爆破”.改其为浅孔爆破,缩短循环进尺,减少一次用药量.拱部采用小药卷光面爆破措施,拉大不同部分炮眼的雷管段位间隔,从而延长爆破时间,减少对围岩的爆破扰动,减少爆破动应力的叠加,控制爆发裂隙的生成,避免由于爆破诱发岩爆,从而降低岩爆频率和强度.5.施工防护高地应力段围岩开挖后,加强围岩情况观测,提高工人警惕性,一旦出现异常情况,及时撤离,待岩体稳定后再恢复施工.增设临时防护设施,对靠近开挖工作面,高地应力区段的主要施工机械安装防护网和防护棚架,施工人员配发钢盔和防弹背心,掌子面加挂钢丝网.轻微岩爆段:对可能发生岩爆段围岩喷射钢纤维砼(掺量5%左右),厚度8~10厘米,以确保初支面能够承受较大变形而不开裂.中等岩爆段:采用打设锚杆加挂网喷砼稳固岩体,可改变掌子面岩体的应力状态,从而防止岩爆的发生.锚杆施作应及时,长度为2.5米左右,间距视现场情况而定.岩爆特别严重段:打设锚杆后,增加格栅钢架支护,间距0.8米左右,拱架之间用Φ22钢筋焊接并与系统锚杆焊接成一个整体.6.监控量测高地应力区段的隧道围岩类别较低时,易发生崩塌及软岩塑性大变形等变形破裂现象,可建立一套围岩变形跟踪监测系统,来了解和判断围岩变形情况.这个系统由长度分别为3.5米、3米、2米、1米、0.2米的Φ22钢筋简易位移传递杆组成,钢筋用锚固剂固结在孔底.由于钢筋所处径向位置越远钢筋周围岩体越稳定,其变形越小,3.5米传递杆可视为座标杆.通过定时测量它与其他不同深度的传递杆的相对位移,可以得到围岩不同深度的径向位移量,再辅以其他常规测量方法得出的数据,作为判断围岩变形量大小的依据,从而预报岩爆的发生.7．安全防护措施(1)给施工人员配发钢盔、防弹背心;对主要施工设备安装防护棚架;掌子面架设移动防护架,防止岩块飞出伤人,有效地保护人员及设备安全.(2)加强现场岩爆监测、警戒及巡回找顶,必要时及时躲避.组织专门人员全天候巡视警戒及监测.岩爆一般在爆破后2 h左右比较激烈,以后则趋于缓和,多数发生在0～50 米范围和掌子面处.从地质方面来看,岩爆发生的地段有其相似的地层条件和共性条件,使短距离的预报成为可能.听到围岩内部有沉闷的响声时,应尽快撤离人员及设备.特别是强烈岩爆地段,每次爆破循环后,作业人员及设备均应及时躲避一段时间,待岩爆基本平静后,立即洒水喷混凝土封闭岩面,以保证后序作业的进行.巡视、警戒人员要对岩爆段,特别是强烈岩爆段岩石的变化仔细观察,发现异常及时通知,撤离施工人员及设备,以保证安全.(3)加强对施工人员岩爆知识教育.强化作业人员安全纪律教育以及岩爆常识、防护知识的学习;严格执行有关技术和安全操作规程;危险地段增设照明并设醒目标志.。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
２高地应力主要表现形式及应对措施
２．１围岩变形及应对措施 由于中天山隧道越岭隧道区内分布多条近东
４）喷射钢纤维混凝土宜采用逐层加喷作业， 并在隧道纵向预留间隙。 ５）支护总压缩量应与预留变形量一致。
７４ 万方数据 ２０，２ ｃ”）ｃｏＮｓＴＲＵｃＴＩＯＮ
ＭＥＣＨＡＮＩＺＡＴＩＯＮ
２．２岩爆及应对措施
个，部门规章５个，安全技术规范３３个，有关 标准数百个。尤其是制造、安装监检等的实施， 起到了很好的作用。但对于地市级的年度检验来 讲，有些地方的监督把关就显得差强人意。主要 问题是：年度检验形同走过场，关键的问题发现 不了；对企业的指导不够；组织举办的培训班效 景不佳。这种情况也要得到其上级部门的监督方 能杜绝。
固
（编辑张磊庆）
［文章编号］１００１
［收稿日期］２０１
２
１３６６（２０１２）１卜００８３
０９ ０５
０３
（上接第７５页） 的突发性使接近掌子面的作业人员尤其是对ＴＢＭ 进行换刀的作业人员受到威胁，因此在岩爆段换 刀时应迅速退机，使刀盘和掌子面保持一定距 离，并用冷水喷洒或喷射混凝土后再进行作业。 ３．２加强现场管理与安全警戒 加密围岩收敛点，测量人员进行２４ｈ严密监 控。 岩爆地段必须布设警示牌，派专职人员进行 岩爆地段的松石、危石的清理并负责２４ｈ作业面 的安全巡查工作。 岩爆发生的时机、部位不定．无明显预兆，持 续时间长短不一。施工时，要派专人观察，加强安 全警戒。强岩爆发生时，暂停施工，人员撤至安全
万方数据
ｔ筑机械化２０１ｚ（¨）７５
不高，对起重机械的性能不了解，对安全没有起 到把关作用；四是没有摆正工期、效益与安全的 关系，只是抢工期、重效益而忽略安全；五是领 导盲目指挥，不尊重科学、不尊重技术人员的意 见，指挥操作人员蛮干；六是对分包队伍自带及 租赁的起重机械管理没有纳入整个项目的安全体 系中来，以包代管、以租代管现象普遍。
２岩爆防治措施
岩爆防治应从预测预报人手．像其他地质灾 害一样，岩爆发生前也有前兆，主要表现在：坑 壁出现微破裂，可听到劈开的声音；钻ｆＬ岩芯出 现饼化现象，岩饼中间厚０．５～３ｃｍ．四周薄， 端口新鲜，常有间切擦痕，一般来说，越靠近坑 道周边，岩饼越薄。同时可用声发射仪进行监测， 确定高应力集中点．即岩爆地点。采取控制围岩 应力和变形的措施如下。 １）围岩加固 围岩加固措施是针对已经开挖
本文链接：/Periodical_jzjxh201211020.aspx
２．１岩爆分类及特征
岩爆是高地应力区的地下工程在开挖过程中 或开挖完毕后，围岩因开挖卸荷发生脆性破坏而 导致储存在岩体中的弹性应变能突然释放且产生 爆裂松脱、剥落、弹射甚至抛射现象的一种动力 失稳的地质灾害。岩爆的特征可从多个方面去描 述，根据岩爆特征、岩爆危害方式、危害程度以 及对其防治对策等因素主要分为破裂松脱型、爆 裂弹射型．爆炸抛射型。此外，还有冲击地压型、 远围岩地震型、断裂地震型等，但隧洞施工中很 少遇到。 通过对已发岩爆的地下工程作调查，可对 岩爆的特征归纳为以下几点：①岩块从开挖的坑 壁迅速飞出．严重时整个掌子面瞬问破坏；②在 世界各地的深矿山中经常发生，在非常深的矿山 中有衬砌瞬间破坏的情况．多是附近矿山开挖所 致；③在深度超过７００ｍ的情况发生的居多；④ 岩质不同发生的方式不同；⑤有涌水时不易发 生；⑥与地层的方向，节理、夹层等强烈相关， 例如顺层的发生多；⑦岩块的大小各式各样，但 多是扁平的；⑧在ＴＢＭ隧道掘进机开挖过程中 掌子面的岩爆发生较多。
２
⑦中等程度的岩爆在掌子面上喷射混凝土，布置 系统的摩擦型锚杆，锚杆长度要求２倍进尺深 度，同时进行锚网加强支护，特殊地段进行超前 喷射混凝土；③剧烈的岩爆在某些特殊情况下． 如岩爆发生频繁且较剧烈，通常采用钢筋网、单 钢筋加强网片或钢支撑配合锚喷支护进行加固， 特殊地段进行超前喷射混凝土。 ２）超前应力解除法超前应力解除法是在施 工过程中，超前钻孔释放应力，即在掌子面向应 力集中区打钻孔，进行松动爆破或注入高压水， 使岩体产生裂隙，促使一部分应力释放，减小应 力集中。 ３）洞顶施做应力释放孔在正常支护措施完 成后，隧道环向施做应力释放孔，孔深大于锚杆 长度，呈梅花形布置。 ４）改变围岩性质对富含瓦斯的岩层．经常 使用对围岩预注水的方法，使部分瓦斯融解于水 以达到改变岩层的性质。
隧洞的周边加固以及掌子面前方的加固。这些措 施可以改善掌子面本身以及ｌ～２倍隧洞直径范 围内围岩的应力状态并可防止弹射、塌落。从工 程实践来看，按照岩爆的程度不同，目前采取的 加固措施大致有以下几种：①岩石剥落，破坏不 严重在掌子面上喷射混凝土，安设摩擦型锚杆， 按要求使用垫板，锚杆长度应为２倍循环进尺－
４起重机械安全监管的问题
这里讲的安全监管包括企业内部和国家技术 监督部门两方面，企业内部的监管是关键，同时 国家技术监督部门的监管是不可缺失的。企业内 部必须设立监督部门或人员，而且要有职有权。 对在监督过程中发现的没有按照有关制度实施或 安全隐患没有及时整改的情况要有处罚措施，而 且必须到位。重要的是让被处罚者改正错误，以 便在公司内部形成一个良好的氛围。现在部分规 模较大的公司部门，人员、制度等齐全，但实施 起来效果不佳，而规模较小的公司尤其是个体私 营公司部门人员建制不全，这都是起重机械安全 管理的大忌。 近些年，国家质检总局在特种设备方面尤其 是起重机械安全管理方面连续出台了法律法规５ 呻固分类号］ＴＨ２１３
ＴＢＭ隧道施工中高地应力区的应对措施
Ｔｈｅ
ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ＴＢＭ ｔｕｎｎｅｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｈｉｇｎ ｇｒｏｕｎｄ ｓｔｒｅｓｓ
ａｒｅａｓ
李海龙／Ｌ！Ｈａｉ一１０ｎｇ
（中铁十八局集团有限公司隧道工程公司，天津３００２２２）
【摘要】中天山隧道是南疆线增建吐库二线穿越天山的特长隧道，采用敞开式ＴＢＭ掘进机施工。由于隧 道埋深大，高地应力大，表现形式主要有围岩变形．岩爆等。本文介绍了在高地应力区施工采取 的应对措施。 【关键词】ＴＢＭ掘进机，高地应力；施工，岩爆－围岩收敛
地带躲避，待岩爆减弱或停止时，先行喷水喷混凝 土，再进行锚杆、挂网复喷混凝土等作业。
４结语
ＴＢＭ长大隧道施工中高地应力引起隧道发生 围岩收敛变形与岩爆等现象屡见不鲜，不同地质环 境情况所表现的性质特征不同。围岩收敛与岩爆的 防治需要吸取国ＩＮ＃ｌ，的施工经验，理论与实际相结 合，针对不同工况总结出相对应的防治措施。
［文献标识码］Ｃ
５结语
起重机械的安全管理是一项系统工程，必 须依靠各环节的技术、管理、操作、起重、检修 等人员去共同把关才可能减少乃至杜绝事故的发 生。同时，还要得到各级领导的重视和支持。我 们相信，只要脚踏实地，按照国家质检总局关于 对特种设备的一系列要求去做，起重机械的安全 管理工作一定能做好。
９５０ｍ。山岭南北两侧地形
切割剧烈，山高坡陡，基岩裸露，沟壑纵横，地 形复杂，植被稀疏，相对高差８００～ｌ ２００ｍ。中 天山隧道是南疆线增建吐库二线穿越天山的特长 隧道，主隧道总长２２ ３３３ｍ，隧道半径４．４ｍ，隧 道最大埋深１ ７００ｒａ，采用全断面敞开式ＴＢＭ掘 进机施工，其中埋深在ｌ ５００ｍ以上的占总长度 ２／３，高地应力区范围较大。 中天山隧道工程区分布沉积岩、火成岩及变 质岩三大岩类及Ｆ２～Ｆ４三条区域性大断层，地 质条件非常复杂。初露地层岩性复杂多变，受多 期构造的影响严重，洞口基岩裸露，岩质较硬， 节理较发育，岩体较为破碎。隧道通过区褶皱构 造发育，洞身通过的地层岩性为变质砂岩夹片 岩、混合岩夹片麻岩、花岗岩、闪长岩体。隧道 工程区地下水类型主要分为基岩裂隙水、构造裂 隙水及岩溶裂隙水。
囫
（编辑张磊庆）
［中固分４５８
［文章嫡号】１００１—１３６６（２０１２）１１—００７４－０２
【收稿日期】２０１２－０８—３１
万方数据
建筑机械化２０１２（”）８５
TBM隧道施工中高地应力区的应对措施
作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 李海龙， LI Hai-long 中铁十八局集团有限公司隧道工程公司,天津,300222 建筑机械化 Construction Mechanization 2012,33(11)
２．２
３工程实例
中天山隧道由于埋深大，且岩石单轴抗压强 度大，裂隙水不发育，开挖过程中由于高～极高 地应力作用发生岩爆次数较为频繁。中天山隧道 施工采用敞开式全断面ＴＢＭ掘进机．在应对高 地应力施工区主要采取的措施。 ３．１采取针对性支护 对于围岩收敛变形进行锚杆、网片、超前喷 射混凝土、钢筋加强网片等加强措施进行支护。 对于轻微岩爆的处理方法为钻环向应力释放 孔进行应力释放，然后在进行锚杆、网片，喷射 混凝土支护。 对中等和强烈的岩爆的处理办法除了施做 环向应力释放孔释放一部分应力之外，还必须进 行锚杆、网片，喷射混凝土、钢筋加强网片等支 护措施．特殊地段需采用钢拱架、封钢板回填注 浆等措施来控制落石．必要时进行循环喷射混凝 土，防治高地应力引起隧道大塌方影响施工安全 和施工进度。 由于掌子面上岩爆发生频率高于洞壁，岩爆 （下转第８５页）
西向的全新世纪活动的逆一逆掩断裂，反映出
ｌ工程概况
中天山特长隧道位于托克逊、和硕中天山东 段的岭脊地区，穿越中天山北支博尔托乌山中山 山地，海拔ｌ
１００～２
区域构造应力场受近南北向挤压应力控制。在软 弱、破碎等围岩地段开挖隧道，受较高的地应力 影响，造成隧道挤压产生大变形。 隧道开挖过程中不可避免的对岩体产生不同 程度的扰动和破坏，引起围岩变形。一般隧洞中 常见的变形破坏方式除拱顶下沉、坍塌外，还有 片帮和底鼓、底围隆破，隧洞表现出强烈的整体 收敛和破坏。如果围岩变形过大，可能会诱发塌 方等隧道事故。由于软岩隧道变形收敛速度高， 在短时间内收敛值就会很大，在常规无仰拱支护 的情况下，强烈的底鼓往往会将整个隧道封闭， 所以软岩隧道的来压快。一般的锚杆长度不够， 往往不能伸入围岩弹性区进行锚固，这是许多软 岩隧道锚喷支护失败的根本原因。 对应围岩变形破坏，维持隧洞的结构稳定， 支护结构应具备下列要求。 １）支护体系应采取及时支护、限制变形、先 柔后刚、封闭成环的原则。 ２）支护可采用可缩钢架、可缩锚杆和多层钢 纤维的喷锚等。 ３）采用可缩式钢架时，应快速封闭成环。