深埋长隧道TBM施工关键问题探讨_周建军
TBM隧洞掘进施工安全管理现状及对策
TBM隧洞掘进施工安全管理现状及对策摘要：进入本世纪来，我国交通事业飞速发展，由于我国地质条件所限，高速公路及铁路建设过程中，隧道施工在所难免。
TBM隧道施工，作为掘进作业的核心技术，已经普遍应用与隧道施工中。
施工安全是施工过程中最重要因素之一，做好TBM隧洞掘进过程中的安全管理工作，对发生的各类安全隐患事故提前预防可最低限度降低生命及财产损失。
本文首先总结和分析了TBM隧洞施工中存在的安全和风险要素，然后针对每类安全隐患，进行了总结。
关键词：TBM；隧洞；安全1 引言TBM 隧洞施工是以掘进作业为核心，以掘进、支护、出渣运输为主要作业，通风、供电、供水、排水等为辅助作业进行的。
它具有并行性、协调性、连续性和密集性等特点，这决定了TBM 施工组织管理技术上的特殊性。
TBM 施工速度快、质量好，投入其中的劳动力也不大，而且优化了地下作业的环境，但TBM 前期配套工程项目较多，工程数量较大，因此我们要因地制宜，对影响TBM 施工的因素通盘考虑，做好具体的现场施工安全管理工作，使得TBM 隧洞施工中达到最优。
2 TBM 隧洞施工安全TBM 作为常用的隧道施工设备，能够为地下空间的开发与利用提供先进的技术与装备支持，但其面对众多潜在的风险，如果处理不当，会带来严重的后果。
开敞式TBM 存在的常见风险有：易坍塌、立拱及回填量大、撑靴及拱架失效、易造成设备及人员伤害等，引发TBM 施工风险的因素主要有：地质的复杂性、TBM 的适应性、人认知的局限性和责任性、方案和措施的不合理性等。
可归纳为“地质风险、设备风险、人为风险”，据相关数据统计，其所占比例分别约为40%、30%和30%。
2.1 地质安全详细、可靠的地质资料是TBM 工程成功的基本条件，对项目采用TBM 施工的可行性、TBM 的选型、TBM主要参数的设计、辅助施工设备的选择和应急预案的制定等方面都有着重要影响，直接决定了工程的成败。
TBM 施工的主要地质风险可分为4 类：1）大埋深、高地应力条件下岩爆及围岩大变形风险；2）破碎带、软弱围岩条件下坍塌风险；3）掌子面或周边围岩的渗漏水、涌水风险；4）瓦斯渗漏风险。
TBM在长隧道施工中存在的问题及发展趋势
２００６ ＮＯ．２ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ工 程 技 术火灾本层：各光标灯启动。
方向朝火警点的反方向闪动；各出口标志灯启动应急，关闭处于火警点的出口标志灯。
其他出口标志灯频闪，并语音广播。
火灾层上层：视火灾层火势、烟雾的具体走势而定。
在案例中，火警发生于楼道内，烟雾走向向右，因此火灾层右边的光标灯和出口灯就近指引，而上层右边的光标灯反向，出口灯关闭，因为该楼梯下面正是烟雾蔓延区。
火灾层的下一层及地下层：按默认方式启动应急，即启动应急各出口标志灯及其语音，疏散光流灯、可调向疏散指示标志灯就近指引。
所有底层设备都受控于中央主机，其工作状态，应急方案显示在操作界面上并记录于数据库中，异常状态有声光报警，同时打印输出。
６．结束语我们相信上述系统在具体应用中会不断地推陈出新，顺应市场和迎合客户的需要，凭借其自身的高端品质和开放的技术平台，实施针对每个工程的个性化设计，依据系统自身突出的网络优势和无限拓扑的特点，应用于各类建筑工程项目。
当然，随着科技的进步，建筑的新要求，在这一逃生领域中，还需在智能消防应急照明疏散指示逃生系统上做不断的完善，使其在火灾时发挥更大的作用。
参考文献［１］ 建筑设计防火规范（ＧＢＪ１６－１９８７）． 北京：中国计划出版社． １９９７［２］ 火灾自动报警系统设计规范（ＧＢ５０１１６）． 北京：中国计划出版社． １９９９［３］ 智能建筑设计标准（ＧＢ／Ｔ５０３１４－２０００）． 北京：中国计划出版社． ２０００隧道掘进机英文名称是Ｔｕｎｎｅｌ Ｂｏｒｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ，简称ＴＢＭ。
隧道（洞）长度过长时，用常规钻爆法进行隧道施工将需要相当长的工期，隧道掘进机法施工则适合长隧道施工的需要。
根据国外实践证明：当隧道长度与直径之比大于６００时，采用ＴＢＭ进行隧道施工是经济的。
ＴＢＭ法与钻爆法相比，其主要优点是掘进速度快，所以配套系统是满足连续快速掘进的关键因素，其运输布置、运输能力、供水、排水流量、通风方式及风压、风量以及喷锚、混凝土管片安装、豆砾石喷射、回填灌浆的速度，必须与掘进速度相匹配。
深长隧道TBM卡机致灾原因分析及脱困措施
深长隧道TBM卡机致灾原因分析及脱困措施发表时间：2019-07-24T11:00:50.773Z 来源：《基层建设》2019年第10期作者：任力强[导读] 摘要：山西省中部引黄工程总干3号隧洞采用TBM施工，隧洞埋深大、地应力高、地质条件复杂，TBM在不良地质段极易发生卡机灾害。
山西省中部引黄水务开发有限公司摘要：山西省中部引黄工程总干3号隧洞采用TBM施工，隧洞埋深大、地应力高、地质条件复杂，TBM在不良地质段极易发生卡机灾害。
本文以山西中部引黄工程TBM 2标的卡机问题为例，对现场卡机类型及原因进行了分析，并提出了针对不同卡机形式的脱困措施，最后又给出了预防卡机灾害的建议。
关键词：深长隧道；TBM；卡机类型；脱困措施1 引言全断面隧道掘进机（Tunnel Boring Machine，TBM）工法掘进施工在工期、造价、技术等方面具有显著优势，无论从缩短建设周期、保护环境，还是从控制造价考虑，TBM都是修建深长隧道的最佳选择。
然而当深长隧道TBM掘进施工遭遇断层破碎带和软弱岩体等不良地质时，由于隧道开挖引起围岩应力重分布作用导致围岩承载失效而发生塑性挤压变形，极易导致TBM发生卡机灾害，威胁到TBM设备和施工安全，造成重大经济损失[1]。
本文在查阅国内大量资料后，分析了TBM卡机类型，并以山西中部引黄工程TBM 2标卡机事故为例，给出现场卡机类型，并对卡机后的处理措施进行分析研究，结合隧道卡机段治理方案方案，对预防治理卡机提出自己的建议。
2 工程概况中部引黄工程是山西大水网建设重要骨干工程之一，位于黄河流域吕梁山境内，隧洞总长385km，自黄河取水，设计取水流量23.55m3/s，年供水量6.02亿m3[2]。
其中总干渠3号隧洞穿越黑茶山自然保护区，最大埋深610m，分别设置进洞支洞与通风洞，其中TBM 1标进洞支洞长5.3km，主洞掘进长度为21km；TBM 2标进洞支洞长3.6km，主洞掘进长度为20.3km。
深埋长隧道TBM施工关键点分析
深埋长隧道 TBM施工关键点分析摘要：对现阶段的施工实践进行分析会发现，深埋长隧道的开挖会受各种因素的影响，比如水文状况、温度情况以及地形因素等，所以在施工实践中需要基于多种因素的综合考虑做技术选择和应用。
就当前的施工实践来看，在综合考虑各要素的基础上，具有先进性和应用推广价值的技术是TBM技术，所以对TBM技术的施工利用做分析讨论有突出的现实意义。
总的来讲，任何施工技术的使用都有关键内容和需要注意的事项，因此文章对深埋长隧道TBM施工的关键点做分析，旨在指导施工技术的具体利用。
关键词：深埋长隧道；TBM施工；关键点在工程实践中，要准确的把握深埋长隧道的特点才能够做好施工分析与规划，这样，长隧道的整体施工实效才会更加的突出。
从目前的分析研究来看，深埋隧道和浅埋隧道的区别在多个方面有所体现，其中最为显著的便是进行开挖后，两者存在着不同的力学特点。
其中浅埋隧道的力学特点是完成建造之后隧道会承受所有的覆盖在隧道上的土层压力，而深埋隧道的力学特点是并不承受所有土层压力，只是会承受其中一部分土的压力。
力学特点的差异会影响具体施工的方式方法以及技术，所以在深埋长隧道力学特点认知的基础上总结并应用科学的施工技术于施工质量提高帮助巨大。
1.TBM技术概述在深埋长隧道的具体施工中要使用TBM技术，并实现该技术关键点的分析与控制，必须要对该技术有全面的分析与了解。
就目前的分析来看，TBM是Tunnel Boring Machine的首字母缩写，其指的是全断面隧道掘进制机[1]。
就施工实践来看，这种机械在目前隧道施工中的应用具有广泛性，其能够实现掘进、支护、出渣等施工工序并行连续作业，而且此种设备是机、电、液、光、气等系统集成的工厂化流水线隧道施工装备，具有掘进速度快、利于环保、综合效益高等优点，可实现传统钻爆法难以实现的复杂地理地貌深埋长隧洞的施工[2]。
现阶段，我国交通工程中的大型深埋隧道施工，利用的都是此种机械。
长距离输水隧洞施工中的关键问题及应对措施
长距离输水隧洞施工中的关键问题及应对措施摘要：长距离输水隧洞施工是现在社会中常见的一种施工方式。
工作人员需要做好施工的控制工作，从实际情况着手，明确隧道施工的各项关键要点，优化施工控制，明确施工的类型，保证工程能够顺利推进。
相关的施工单位要把控好每一道工序的施工要点，结合实际情况能做好优化施工，保证工程推进有足够的专业性。
与此同时，相关单位的工作人员还需要注意从实际情况出发，做好安全设置，及时检查施工的安全性，做好地质监测，保证施工环境的稳定性。
笔者结合大量资料，在本文中施工的相关内容展开讨论，希望能对行业发展有所帮助。
关键词：长距离输水隧洞；施工；关键问题；应对措施引言长距离输水隧洞会随着施工深度的不断加深，而面临到越来越大的难题。
所以相关工作人员要能够从实际情况出发，把握好施工的要点，做好重点的控制，才能使施工按照预期顺利推进。
施工单位要从每一道工序着手做好优化工作，结合工程的具体情况来工作的把控。
1长距离输水隧洞施工技术分析1.1全断面开挖光面爆破在进行隧道开挖的时候，可以合理的使用光面爆破来展开工作，使用新奥法理论来进行指导施工。
开挖石方爆破非常重要，其实际效果决定了隧道开挖质量的高低。
爆破可能会引起超欠挖的情况，施工单位要尽可能减少超欠挖量，合理采取一系列措施来做好控制。
如果出现了超挖，会导致多渣的情况，并且一些超挖的地方还要使用混凝土来进行回填，浪费大量的材料和设备，延长工期，让后续施工无法顺利推进，影响整个工程的进度。
要控制超欠挖的量，施工人员在设计光面爆破的时候可以合理的采用直线形槽来进行设计，在开挖轮廓线周边合理布置。
光面爆破后，隧洞轮廓线圆滑保存率可以达到80%，实际应用效果比较良好。
1.2洞内出渣施工单位从实际情况出发来控制工序，给出科学合理的方案来进行出渣。
出渣过程中，一定要注意控制速度，降低出渣的时间。
要能够从实际情况着手来增加运输汽车的数量，以此来保证整个出渣工作的效率。
深埋长隧道TBM施工关键问题探讨_周建军
图 1 初衬+二衬+钢拱架+锚杆等支护方式 Fig.1 Traditional supporting way (initial lining and second linging and steel arch and bolt)
国内外多处深埋长隧道中发生过支护失效等 事故， 见图 2。 阿尔贝格隧道 （Arlberg） 长 13.98 km， 最大埋深 740 m，初始地应力为 13 MPa，围岩为千 枚岩、片麻岩、含糜稜岩的片岩、绿泥岩等。隧道 在施工过程中产生了 20～35 cm 的支护位移，变形 初速度达到 4 ～6 cm/d ，最大达 11.5 cm/d 。Tauern 隧道全长 6 400 m，埋深 600 ～1 000 m，在施工过 程中产生 50 cm 及 120 cm 的位移变形， 最大位移速 度达 20 cm/d。
[5 － 8]
同时，技术已经比较成熟，施工经验丰富，已形成 科学完整系统的施工工艺，且成本较低。但钻爆法 存在掘进速度慢，施工工序繁杂，各工序干扰影响 大，不利于围岩稳定，超欠挖现象严重，断面不规 整，容易诱发冲击地压、岩爆、片帮等灾害，工人 劳动强度大、安全性差、施工质量差，工程质量控 制难度大等问题。 针对支护形式广泛采用管棚 +锚杆+注浆+钢拱 架+ 喷混凝土等联合支护体系，对软弱地层施作超 前小导管支护，由高强度预应力锚杆、锚索及注浆 手段对破碎围岩加固，封闭 U 型钢拱架、可缩性支 架、衬砌、钢筋网等若干种支护形式组成高强联合 支撑，如图 1 所示。然而，多重高强联合支护形式 也很难满足深埋长隧道高地应力开挖损伤和开挖动 力破坏（如岩爆和应力性坍塌等）的控制要求。
在深埋长隧道开挖过程中特殊的工程地质环大不利于围岩稳定超欠挖现象严重断面不规境对隧道的设计与施工围岩稳定性分析具有重要整容易诱发冲击地压岩爆片帮等灾害工人影响许多专家针对深埋岩体提出了不同的研究思劳动强度大安全性差施工质量差工程质量控路和观点推动了深埋长隧道安全优质高效的制难度大等问题
深部复合地层隧道TBM施工风险与设计制造关键技术-PPT精品文档
高水压地下硐室开挖工程危害
涌水事故频发，伴有涌泥、涌 砂，淹没坑道、冲毁机具； 地面沉降、甚至塌陷； 水资源减少和枯竭, 水质污染； 施工被迫中断,重大人员伤亡。
盾构及掘进技术国家重点实验室
（三）高地温
高地温的定义：温度大于28℃ 地温随深度增加而增大，地下硐室随开挖深度增大而 高温热害问题加剧。高地温问题已成为隧道工程、采 矿工程及其他地下工程常见的地质灾害问题。
盾构及掘进技术国家重点实验室
（三）高地温
各地区地温值及梯度各异，主要取决于区域气候、区域地 质构造、地壳深部结构、岩浆作用及构造活动。
高地温致灾机理
1、高温改变岩石力学性质 2、温度变化引起温度应力，即岩石热应力效应 3、温度引起工作人员不适、机器故障
国内外部分隧道的地温值 国名 日本 瑞士 美国 中国 意大利 隧道名称 安房公路隧道 Simplon 特科洛特公路隧道 齐热哈塔尔引水隧道 亚平宁铁路隧道 长度/km 最大埋深/m 温度/℃ 4.35 19.731 6.40 15.63 18.518 700 2140 2287 1700 2000 75 55.4 47 75 63.8
9 10 11
5
盾构及掘进技术国家重点实验室
预计未来5~10年内，将会有越来越多的矿井进入超千 米深部开拓开采阶段，我国也将成为世界上资源开采 深度最大的几个国家之一，深部巷道的掘进比例将会 大幅度提高。目前煤炭开采埋深超1000m的隧道每年 有2200km。
（一）深部复合地层TBM施工的必然趋势
深部复合地层隧道TBM施工风险
与设计制造关键技术
周建军 盾构及掘进技术国家重点实验室
盾构及掘进技术国家重点实验室
引 言 深部复合地层地质特征
超长隧洞TBM施工关键技术分析
超长隧洞TBM施工关键技术分析摘要：我国目前的TBM施工技术无论是设计还是施工方面都正处于形成过程，尚属起步阶段。
本文以“引黄入晋”工程为例, 研究和分析了TBM适用条件、掘进参数确定和隧洞衬砌理论等，同时也对超长深埋岩石隧洞施工中采用TBM 技术的一些关键技术进行了介绍,可提供参考和借鉴给其它类似工程。
关键词：超长隧洞TBM施工关键技术1. TBM工程的建设条件对TBM进行拟采用施工的各类隧洞工程应根据TBM施工作业的特点,对影响布置TBM的使用寿命、围岩、排水和现场地形等基本条件进行考虑。
若存在富水洞段情况,应逆坡布置TBM、逆坡掘进,防止TBM设备在出现断电现象时被淹没以及其他人身事故；每台TBM在一般情况下的平均使用寿命约为20-25km，所以对TBM进行使用时,对其掘进长度应该留有余地；若局部洞段存在软土填充情况,应针对性的采取施工措施或预案；应尽量使进出口场地平坦和开阔, 具备对混凝土预制管片厂和生产生活营地进行布置的条件，同时也要满足TBM设备交通、出碴、进料、拆卸、安装的需要；对包括特殊地质和不可抗拒等其他因素进行考虑。
2.TBM施工的若干关键技术分析2.1 TBM掘进参数围岩强度和类型决定了TBM的掘进速度，如在引黄入晋工程强度适中的灰岩洞段,掘进速度可达 2.4-3.2 m/h，而在红粘土洞段,其掘进速度最多才达到仅5m/d。
因为TBM掘进时会遇到各种异性特征的岩石,所以掘进参数就呈动态变化。
故而在实际工程中若要采用TBM，就需对TBM的原始掘进纪录和管片类型、出碴性状、围岩特征与该岩石隧洞TBM掘进参数之间的相互关系进行查阅和归纳。
对TBM围岩特征、碴石性状、规范分类、围岩分级等指标的相互对应关系进行逐一的建立。
大致确定在不同围岩条件下TBM的掘进参数,当然在实际中，还要结合TBM对围岩和不同工程的具体反应,进一步完善和细化TBM掘进参数。
2.2 TBM在膨胀岩带的施工技术TBM施工受膨胀岩的影响主要体现在2方面: 第一, 衬砌管片受膨胀岩不均匀分布,围岩局部偏压、受力大的影响,容易破坏、失稳和变形；第二, TBM护盾和刀具被膨胀岩的缩径效应挤压,严重时会出现“卡钻”现象。
TBM 在铁路长隧道硬岩地层的施工技术研究
TBM 在铁路长隧道硬岩地层的施工技术研究摘要：某长大隧道所处地层以硬岩为主,区间采用TBM 施工。
本文以此硬岩隧道为例，对盾构长距离穿越硬岩地层时所遇到的技术难题进行研究，采取合理地施工选线、贯通测量、支护、刀具防磨损等措施化解了难题，望对类似工程有所帮助。
关键词：TBM；铁路长隧道；硬岩一、TBM-岩石隧道掘进机TBM-岩石隧道掘进机，是利用刀具在岩石上挤压和回转来破碎围岩、形成隧道开挖断面的隧道掘进施工机械。
相对钻爆法，TBM 集钻、掘进、支护于一体，使用电子、遥测、遥控、信息等高新技术对隧道施工作业进行制导监控，使掘进过程始终处于掘进最佳状态。
TBM 多应用于稳定性良好、中厚埋深、中高强度的岩层掘进施工中。
这类掘进机面临的基本问题是如何破岩，保持掘进的高效率和工程顺利。
TBM 的破岩原理为:主机前部是装有若干滚刀的刀盘,由刀盘驱动系统驱动刀盘旋转,并由推进系统给刀盘提供推进力,在推进力的作用下滚刀切入岩石掌子面。
不同部位的滚刀在掌子面上留下不同半径的同心圆切槽轨迹，在滚刀的挤压下，相邻切槽的岩石在剪切力作用下从岩体上剥落下来形成石渣，石渣则随着刀盘的旋转由刀盘上的铲渣斗自动拾起，经刀盘内的溜渣槽输送到装在主机上的胶带机上，再运到后配套系统处经隧道出渣运输系统运出洞外。
二、TBM 在铁路长隧道硬岩地层中的应用（一）工程概况某铁路线路全长330km，穿越众多山脉，其中A 隧道全长34.538km,隧道穿越A 山，最大埋深1155m，埋深超过400m 的长度约28km，占隧道全长的81%，辅助坑道设置十分困难。
根据隧道实际情况，若全隧采用钻爆法施工，无法通过增设辅助坑道实现“长隧短打”实现设计工期（64 个月）的目标。
为满足设计工期要求，需研究采用TBM 施工，通过缩短隧道施工工期，达到满足建设项目总工期的要求。
（二）施工方案选择敞开式TBM 主要用于岩石整体性较好、围岩有一定自稳能力的隧道施工，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，能充分发挥TMB 快速掘进优势。
深埋长引水隧洞TBM施工关键技术探讨
线洞 ， 其左 、 右 洞部 分 开挖 工作 ， 由 １台 德 国 海瑞 克 公
司制 造 的全 断 面 开 敞 式 Ｔ Ｂ Ｍ 自下游 向 上游 逆 坡 掘 进 完成 （ 长 １ １ ． ５ ｋ ｍ） ， Ｔ Ｂ Ｍ 掘 进 段左 洞 纵 坡 ０ ． ７ ７ ８ ３ ％，
右 洞纵 坡 ０ ． ７ ８ ７ １ ％， 开挖 直 径 ８ ． ５ ３ ｍ。 Ｔ Ｂ Ｍ 施 工 段
走滑 运动 的交 替作 用 ， 导 致 该 区域 一 系列 强 烈 弯 曲并 形成 “ 褶皱” 式 的拱 形 结 构 ， 区域 地 质构 造 极 其 复 杂 ，
断层 众 多 ， 节 理密 集 。
Ｎ— Ｊ 工 程 区 内主 要 分 布两 个 主 断 层 及 多 条 次 生
断层 ， 其 中 Ｍｕ ｒ ｒ ｅ ｅ主 断 层位 于 大坝 右侧 并 横 穿 大 坝 ，
及 卡 机 脱 困等 ， 相 关成 果 可供 国 内外 类 似 地 质 条 件 下 的 工 程 设 计 和 施 工 参 考 。
关 键 词 ： 深 埋 隧 洞 ；Ｔ Ｂ Ｍ 施 工 ；关 键 技 术 ；Ｎ —Ｊ工 程
中图法分类号 ： Ｔ Ｖ ６ ７
文献 标 志 码 ： Ａ
Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． １ ６ ２ ３ ２ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． １ ０ ０ １ —４ １ ７ ９ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ７ ． ０ ０ ５
第４ ６卷 第 ７期
２ ０ １ ５ 年 ４ 月
人 民 长 江 Ｙａ ｎΒιβλιοθήκη ｇ ｔ ｚ ｅ Ｒｉ ｖ ｅ ｒ
Ｖｏ １ ． ４６． Ｎｏ． ７ Ａｐ ｒ ．， ２ ０１ ５
文章编号 ： １ ０ ０ １ — ４ １ ７ ９ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ７— ０ ０ １ ９— ０ ３
浅谈TBM隧洞掘进施工现场安全管理
If others treat you well, you must be able to repay you in the future. If others treat you badly, you must strive to be able to raise your eyebrows one day.勤学乐施天天向上（页眉可删）浅谈TBM隧洞掘进施工现场安全管理为了确实搞好TBM隧洞掘进施工现场安全管理工作，有效杜绝安全隐患和安全事故的发生，根据《煤矿安全规程》、《TBM 安全操作规程》、国家有关安全法规，特对现场施工安全进行了专项布置和整改：一、隧洞施工安全1、TBM掘进安全（1）在隧洞工地工作的人员，最低限度须使用以下安全用品：安全帽、履尖带钢板的劳保鞋、护目镜、护耳器（耳套及耳塞）。
并且还须使用工地安全管理规定或地方安全法律所要求的劳保用品，比如自我抢救用品、矿灯、安全带等。
千万不能独自进洞。
如果使用了标签牌，进出隧洞应及时取走或放回各自的标签。
（2）切记遵守所有工地安全制度及操作程序，同时也应遵守地方安全法规。
在进洞前接受必要的培训和所需的证书。
（3）所有人员进入隧洞须识别机器起动的信号，同时也须识别其他的听觉或视觉警报信号。
（4）千万不可把移动的传送带当作运输设备或用来载人。
（5）尽量避免直接观看激光光束，尽管其功率很小，但也会对眼睛造成损伤。
（6）千万不能站在可能因附物或移动的机器部件而致伤的地方。
这对操作地机承重设备的人员（比如：对从事管片或支撑安装人员、操作升降、切割设备的人员）来说尤为重要。
（7）仔细检查隧洞外露面或刀盘前面的拱顶是否有潜在的落石存在。
清除散放的物体，必要时提供支撑。
在任何可能的时候对机器进行维修以前应继续打钻直到碰到坚硬的岩石，时刻提防石头从运输机、隧洞拱顶或机器顶部掉落下来的可能性。
（8）绕机器爬行时须特别小心。
为了避免滑落，应将扶手、走道和梯子保持干净并使其处于良好的工作状态。
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
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深埋长输水隧洞TBM卡机事故分析及处理措施
深埋长输水隧洞TBM卡机事故分析及处理措施摘要文章首先介绍了作为新型隧洞开挖设备的挖掘机在其工作中有哪些原因易造成TBM卡机出现事故，对一些常见的事故可以采取哪些措施可以进行预防和处理，使得挖掘机可以在高效的效率下进行工作。
关键字隧洞；挖掘机；措施随着科技的发展，隧洞工程应用于各个领域当中，而TBM（岩石掘进机）目前已广泛应用于隧洞工程当中，TBM作为一种新型的隧洞开挖方式，具有经济、快捷、安全的优点。
在应用中的过程中也体现出了一些缺点，其中体现最为明显的是TBM对所开隧洞的地质条件要气较高，所以在施工中会有塌方、隧洞变形、卡机、TBM下沉之类的问题出现，其中最常出现的问题就是卡机问题，下面就针对TBM卡机事故进行分析并给出一些处理的措施。
1 TBM卡机事故现象在深埋长输水隧洞工程中，经常出现的TBM卡机事故通常有以下几种现象：第一，卡刀盘，在隧洞的挖掘过程中国掌子面围岩被破碎之后无法自稳而出现坍塌、进而被破碎的大连石块、石碴就会夹杂着泥水而涌入TBM的刀盘内，这时设备皮带机的出碴量就会突然增加，刀盘扭矩和电机电流急剧上升，最终导致刀盘无法转动，皮带机无法运转。
第二，卡前盾，在隧洞施工的过程中围岩会发生非常大的变形，此时围岩发生破碎的应力就会作用在盾壳上，二者之间就会有摩擦力产生，这个摩擦力往往会比主推进油缸的最大推力要大，所以掘进机就会停止前进，前盾卡在一个位置，在最严重的时候，前盾和外伸缩盾之间的连接螺栓都会出现断裂。
第三，卡支撑盾，同卡前盾的原因相同，也是由于施工的过程中围岩会发生非常大的变形之后挤压支撑盾，掘进机在进行换步的时候，推油缸的压就会不断的增大，如果这个压力达到了700bar（可以承受的最大极限值），此时支撑盾就无法实现向前移动和换步。
这中卡机事故是在深埋长输水隧洞施工的过程中最常见的。
第四，卡尾盾，在隧洞施工的工程中围岩会不断受到地应力的作用，久而久之由于持续的收敛就会产生变形，使尾盾产生挤压而向内收缩，管片同尾盾是紧挨在一起的，连管片的楔形块都无法进行安装。
超长深埋TBM隧洞施工影响因素及灾害防治研究
超长深埋TBM隧洞施工影响因素及灾害防治研究摘要：超长深埋TBM隧洞掘进期间，现场岩爆、塌方和突涌水严重影响施工效率。
本文以某超长深埋TBM隧洞为研究背景，研究了超长深埋TBM隧洞施工影响因素，提出了相应的防治方法。
研究认为，隧洞掘进期间岩爆、塌方和突涌水等因素严重制约TBM掘进效率。
岩爆段开展岩爆微震监测与预警工作，岩爆段平均日进尺提高约27.8%；塌方段及突涌水采用超前地质预测预报工作，有效提高了防治效率。
结果表明，上述方法能够有效提高现场施工效率。
研究成果能够为相近超长深埋TBM隧洞灾害防控提供参考。
关键词：超长深埋TBM隧洞，灾害防治，岩爆，塌方，突涌水1 引言超长深埋TBM隧洞掘进期间灾害频发，岩爆、塌方已成为影响施工的关键因素，上述因素极易造成工期延误，甚至设备损坏和人员伤亡。
2009年11月28日，锦屏水电站排水洞“11.28”极强岩爆，价值上亿元的TBM被埋，掌子面后方近30m支护被摧毁，隧洞停工长达半年以上[1]。
2016年6月3日Neelum-Jhelum水电站掘进期间，ST8+897~ST8+888段发生塌方，最大塌方深度约1.0m，延洞轴线最大长度约9m，造成现场停工约7天[2]。
学者们对岩爆、塌方治理进行了广泛研究。
针对岩爆防控，南非和加拿大随着研究的深入，逐步建立了相应的岩爆防控手册。
在国内，冯夏庭等根据岩爆等级开展岩爆防控支护措施，针对强烈岩爆和极强岩爆建立了“三步走”防控策略[3]；同时依据施工过程中揭露的地质条件，采用了岩爆动态调控方法，具体包括动态调整开挖、应力释放孔和支护方案[4]；此外，王斌等从岩爆发生的动力学机制角度，提出岩爆防控的动静组合支护原理，通过提高支护系统的承载力，使其能够让压变形以吸收岩爆孕育过程中的能量，实现对岩爆的防控[5]。
针对塌方防治，董勤银等以后山坪隧洞塌方事故为工程背景，提出根据水平砂岩地质特征及塌方情况，采用混凝土回填塌腔，预注浆固结塌体，而后施作大拱脚初支的方案，并成功应用于该工程中[6]；李吉艳以某超长深埋TBM隧洞为研究背景，研究了塌方的发生区段，并提出了结合超前地质预报的方法建立了塌方防治方案[7]；袁福银等[8]结合某轨道交通工程岩溶隧道施工中突泥、突水的工程实际,进行施工处理技术研究，提出并分析了3种处理方案,即封堵方案、引排方案、封排结合方案,通过技术、风险、投资估算和效果分析,确定封排结合方案最优,并制订了合理可行的封排结合方案和具体措施,顺利完成了施工，既降低了施工成本又缩短了施工工期。
TBM施工中遇到问题的分析及对策
轴 承 密封 的齿轮 油 润 滑工 作 中 ， 状 态 如 没 有得 到有
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － １ ２ 一 Ｏ ９
掘进 时产生 大量 热量 ， 同样 会产 生冷凝 水 效应 ， 久之
沉积 在润滑 油腔 底 部 ， 为此 ， 可 利 用停 机 阶段 ， 在 润
中经常 出现 的 Ｔ Ｂ Ｍ 主轴 承 润 滑 系 统 污染 、 刀具 异
为 系统需要 的压力 值 ， 润 滑 压 力 的缺 失 将 导 致 润 滑
不 良、 高温， 粘 温特性 的交 互作 用使 轴承 胶合 几率 大
大增 加 ， 滚道 产生磨 粒脱 落 、 划伤、 凹坑 ， 恶性循 环 的
结 果造成 整体 轴承 报废 。 现 场施 工 可 能 的原 因 ： 缺 乏对 主 轴 承润 滑 系 统 相关 设备 的有 效监 控 ， 环 境 变 化 时未 对 设 备 进 行 有 效调 整 ， 没有 及时 根据 现 场 条 件 变化 进行 相 应 掘 进
辽 宁大 伙房 输 水 隧 道 ＴＢ Ｍ 主轴 承严 重磨 损 ， 洞内 整 体更 换 ， 工期延 误半 年 ， 损 失 巨大 。
１ ． １ 污 染 原 因 分 析 及 应 对 措 施
处， 紧邻 溜渣 槽底 部 ， 最 容 易 进 入 岩粉 ， 若唇 口圆周
焊 接 紧贴唇 口的小 间 隙 Ｌ型 断 面 的防 尘 护 圈 ， 可以 有 效 阻挡岩粉 进入 。
润 滑系 统正 常运转 的基 础 。主轴 承润 滑系 统一旦 污
更 换密 封时若 涉及 上 述 螺 栓 应 采取 防范 措 施 ， 严 密
封堵 ； 刀盘张 紧螺 栓孔 也 是 岩 粉 进入 润滑 油 腔 的 可 能 途径 ， 建议 将 内孔 用 硅胶封 堵 ； 唇形 密封迷 宫 出 口
浅谈TBM施工安全管理
浅谈TBM施工安全管理随着城市化进程的加快，地下工程建设越来越受到人们的关注和重视。
而地下工程建设离不开先进的施工工艺，其中TBM隧道掘进技术应用越来越广泛。
TBM（Tunnel Boring Machine）是一种以机械方式掘进地下洞穴的机器，它可以让工程现场人员更加安全和高效地进行隧道掘进工作。
但是，在使用TBM隧道掘进技术需注意安全问题，下面笔者就来谈谈TBM施工安全管理。
一、施工前的安全准备施工前进行充分而周到的安全准备是施工安全工作的重要保证。
TBM施工时，要进行现场勘探，勘察地层、预判障碍，制定合理的施工工艺，准备优质的工程材料和工具，并安排好工人的工作，避免人员交叉作业和冲突。
同时，对TBM机器的状态进行全面检查，确保机器各个部位无缺陷，保证TBM施工时的高效和精确。
二、对施工现场的管理施工现场的管理是TBM施工安全管理的重点，切实做好现场管理，才能有效保障施工安全。
管理人员需要分配好各人员任务，做好工作的指导和培训，以使工人遵守安全操作规程，密切关注各种危险因素，在TBM施工的全过程中查找隐患，发现问题及时处理，避免事故的发生。
三、防护措施的实施在TBM施工中，防护措施是保证人身安全的必要手段，防护工作就包括了现场秩序管理、安全防护措施、节能环保等方面。
TBM施工现场应设置明显的安全标志和警示灯，并使用专业的安全设备，如安全带、耳塞、手套、护目镜、口罩等，保证工人的安全。
同时，针对一些特殊情况，如高温、高寒、水淹等，也要采取相应的防护措施，做到应对有度，保证TBM施工工人的身体和健康。
四、事故应急处置尽管TBM施工工艺是安全、高效的，但是事故还是时有发生，因此，TBM施工安全管理也需要做好事故应急处置。
在TBM掘进过程中，必须设置好救援通道，并配备有效的救援设备，提供及时有效的救援工作。
同时，需要建立完善的事故应急预案，以备不时之需，提前制定疏散预案，确保及时有效的救援工作。
总之，TBM施工安全管理是一项系统工程，需要从施工前的准备到现场的管理和防护措施，以及必要的救援工作等各个方面进行科学合理的安排和布局，以保障施工人员的生命和健康。
基于时间序列双护盾TBM隧道管片结构内力监测分析
深圳地铁 8 号线梧沙区间隧道大体呈东西走向，起 于梧桐山站，止于沙头角站，左线隧道长约 4 127.6 m， 右线隧道长约 4 144.3 m。区间纵坡采用“人”字纵坡， 线路出梧桐山站后以 5‰（坡长 2 400 m）坡度上行，之 后以 18.764‰（坡长 1 700 m）坡度下行到沙头角站。隧 道不仅侧穿梧桐山管理区大楼、下穿桥桩基础和既有隧 道洞口，还穿越梧桐山山体。
该区间隧道上覆 Q4ml 素填土、填碎石、Qel 硬塑粉 质黏土，下伏基岩为微～全风化侏罗系凝灰岩，部分段 为燕山期侵入花岗岩。隧道穿越地层主要为微～全风化 凝灰岩，隧道围岩综合分级为Ⅱ～Ⅴ级。隧道埋深 11.1 ～ 253.1 m。
基金项目：国家863计划课题（2012AA041803）；深圳市地铁集团有限公司科研课题（ZHDT-KY035/2017）；中铁建投科技创新计划 （2016）01-3；中铁隧道局集团科技创新计划（隧研合2018-06）
2 管片内力试验监测
解定理，Cox 和 Jenkins 首先用 d 阶差分方法充分提取 非平稳时间序列蕴含的确定性信息，然后可利用 ARMA
2.1 试验仪器设备
模型对非平稳时间序列进行随机分析。
为获取管片结构内力情况，本试验监测内容主要
ARMA（p，q）模型是用来表达一个平稳的、正态
有管片主钢筋应力和混凝土应力。钢筋应力监测采用 GXR-1011 型钢筋应力计，分辨率≤ 0.05 % F.S，最大 压应力为 100 MPa，最大拉应力为 200 MPa。混凝土应 力 采 用 YXR-4050 混 凝 土 应 变 计，
工程实践
基于时间序列双护盾 TBM 隧道管片 结构内力监测分析
雷江松1，王利明2，3，周建军2，3，张兵2，3
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2.2 TBM 全断面掘进法 TBM 是普遍应用于地铁等浅埋隧道开挖的专
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ刊 2
周建军等：深埋长隧道 TBM 施工关键问题探讨
301
用工程机械，具有开挖切削土体、输送土渣、拼装 隧道衬砌、测量导向纠偏等功能。在国内有两种提 法，一种是岩石掘进机（ TBM ） ，另一种是盾构。 TBM 仅指适合硬岩掘进的隧道掘进机，即 TBM。 其中， 硬岩 TBM 又可分为敞开式 TBM、 护盾式 （单 护盾、 双护盾） TBM。 图 3 为双护盾全断面掘进机。
2
2.1
深埋长隧道掘进与支护
钻爆法 深埋长隧道的施工工法仍以传统钻爆法为主，
(a) 锚杆支护失效 (b) 钢筋网支护失效
采用分部开挖工法以期满足特殊地层 （或不良地层） 的施工要求。 钻爆法对地层适用性强，适用范围广，当地质 条件变化时可及时对施工方案进行调整， 灵活多变。
Fig.2
图 2 隧道支护失效 Supporting failure of tunnel
图 1 初衬+二衬+钢拱架+锚杆等支护方式 Fig.1 Traditional supporting way (initial lining and second linging and steel arch and bolt)
国内外多处深埋长隧道中发生过支护失效等 事故， 见图 2。 阿尔贝格隧道 （Arlberg） 长 13.98 km， 最大埋深 740 m，初始地应力为 13 MPa，围岩为千 枚岩、片麻岩、含糜稜岩的片岩、绿泥岩等。隧道 在施工过程中产生了 20～35 cm 的支护位移，变形 初速度达到 4 ～6 cm/d ，最大达 11.5 cm/d 。Tauern 隧道全长 6 400 m，埋深 600 ～1 000 m，在施工过 程中产生 50 cm 及 120 cm 的位移变形， 最大位移速 度达 20 cm/d。
收稿日期：2014-03-31 基金项目：863 计划课题（No. 2012AA041802，No. 2012AA041803） ；国家国际科技合作专项（No. 2011DFB71550 ） ；洛阳市应用技术研究与开发资 金项目（No. 1301065A） 。 第一作者简介：周建军，男，1969 年生，博士，教授，主要从事岩石力学地下工程技术方面的工作。 E-mail: jianjzhou.ycl@
[5 － 8]
同时，技术已经比较成熟，施工经验丰富，已形成 科学完整系统的施工工艺，且成本较低。但钻爆法 存在掘进速度慢，施工工序繁杂，各工序干扰影响 大，不利于围岩稳定，超欠挖现象严重，断面不规 整，容易诱发冲击地压、岩爆、片帮等灾害，工人 劳动强度大、安全性差、施工质量差，工程质量控 制难度大等问题。 针对支护形式广泛采用管棚 +锚杆+注浆+钢拱 架+ 喷混凝土等联合支护体系，对软弱地层施作超 前小导管支护，由高强度预应力锚杆、锚索及注浆 手段对破碎围岩加固，封闭 U 型钢拱架、可缩性支 架、衬砌、钢筋网等若干种支护形式组成高强联合 支撑，如图 1 所示。然而，多重高强联合支护形式 也很难满足深埋长隧道高地应力开挖损伤和开挖动 力破坏（如岩爆和应力性坍塌等）的控制要求。
第 35 卷增刊 2 2014 年 10 月
文章编号：1000－7598 (2014)增 2－0299－07
岩 土 力 学 Rock and Soil Mechanics
Vol.35 Supp.2 Oct. 2014
深埋长隧道 TBM 施工关键问题探讨
周建军 1, 2，杨振兴 1, 2
（1. 中国中铁隧道集团有限公司 盾构及掘进技术国家重点实验室，郑州 450001；2. 中国中铁隧道集团有限公司，河南 洛阳 471009）
。例如，为解决超千米深井巷道建设
支护难的问题，刘泉声等 [9]引入全断面岩石巷道掘 进机 （RBM） ， 其开挖、 支护原理类似于盾构 （TBM） 。 为解决深埋长斜井建设周期长、造价高的问题，何 川等[10]深入分析了深部围岩工程及 TBM 施工的研 究现状，继而从施工技术、支护体系等方面归纳了 TBM 施工深埋长距离斜井尚需解决的问题。 何满潮 等[11]认为在深部岩体所属的非线性力学系统中，传 统的理论、方法与技术大部分已失效，深入进行深 部岩体的基础理论研究势在必行。 隧道掘进机（TBM）以其安全、优质、高效、 经济、有利于围岩稳定等优点在浅埋隧道中得到广 泛应用。然而，TBM 在深埋隧道中的应用比较少， 且在工程应用中出现了一些难题，诸如岩爆、TBM 对前方地质适应性差以及卡盾问题尤为突出。 例如， 锦屏二级水电站 1#、3#及排水洞采用 TBM 施工开 挖，但在开挖过程中由于地应力较大，围岩出现岩爆 及片帮等灾害影响 TBM 施工； “引大济湟”调水总 干渠工程隧洞施工过程中因不可预知的不良地质条 件，先后累计十余次因较大的围岩收敛变形、塌方 导致 TBM 卡机/卡盾。同时，卡盾现象也在“引洮供 水” 、 “引红济石”工程中多次出现。因此，TBM 是 否可以应用于深埋长隧洞，工程界仍没有明确定论。 随着我国基础建设过程的进一步深入，在深埋 长隧道施工中高应力围岩开挖损伤及开挖动力响应 的控制已经成为影响工程进度和安全的重要问题。 本文针对深埋长隧道，分析总结传统钻爆法、TBM 法、TBM 导洞扩挖法的优缺点，对 TBM 应用于深 埋软岩、硬岩层长隧道施工中的关键问题进行探 讨。
Key words: deep long tunnel; tunnel boring machine(TBM) construction; TBM bored pilot and enlarging method; rock mechanics;
jamming
1
引
言
118 km，最大埋深 2 525 m，最大洞径达 13.0 m。 由于高地应力作用，隧道施工过程中大理岩围岩多 处发生强度不一的板裂化岩爆与板裂化片帮 [1]。淮 南朱集煤矿埋深大于 1 000 m，巷道多处底板出现 裂缝，U 型钢支护严重破坏[2]。 由于地质条件和经济等多种原因，深埋长隧道 开挖施工仍多采用新奥法施工，开挖施工工法采用 全断面开挖法、台阶开挖法和分部开挖法，支护采 用超前预制管棚+锚杆+钢拱架+喷混凝土等复合式
Abstract: Aiming at high water-pressure, great ground stress, high ground temperature, large deformation, difficult supporting and
other problems in the construction of deep and long tunnels, the superiority and disadvantage of tunnel construction method are conducted, such as drill-blasting method, TBM method, and TBM bored pilot+enlarging method. TBM bored pilot+enlarging method provides a new idea for tunnelling design of deep and long tunnels. Due to the remarkable differences in geological condition between deep tunnels and shallow tunnels, there are three crucial problems for TBM construction, namely, rockburst, TBM jamming (large deformation), and construction accidents (water gush, mud burst, etc.) attributed to inaccurate geological prediction. In order to detect the occurrence of TBM jamming, theoretical analysis and numerical simulation of TBM construction are conducted in deep soft rock and hard rock under certain geological conditions. The results show that the jamming occurs in deep soft rock, but never happens in intact hard rock.
300
岩
土
力
学
2014 年
衬砌形式[3 －4]，即便如此，深埋隧道仍出现了大变 形、支护失效等事故，因此，必须尽快发展适应深 埋隧道特点的掘进技术和围岩稳定控制理论与技 术。在深埋长隧道开挖过程中，特殊的工程地质环 境对隧道的设计与施工、围岩稳定性分析具有重要 影响，许多专家针对深埋岩体提出了不同的研究思 路和观点，推动了深埋长隧道安全、优质、高效的 开挖支护
摘
要：针对深埋长隧道开挖所面临的高水压、高地压、高地温、大变形、难支护等问题，分析总结传统钻爆法开挖与支护
技术、全断面隧道掘进机（TBM）施工技术、TBM 导洞扩挖技术应用中的优劣，TBM 导洞扩挖法为深埋长隧道开挖提供了 新的设计思路。由于深埋长隧道的建设环境与浅埋隧道建设环境存在显著差异， TBM 施工将面临 3 个关键问题——岩爆问 题、卡盾（大变形）问题和未准确探测前方地质而发生的施工事故（涌水、突泥等） 。为揭示 TBM 施工过程中卡盾的存在性， 分别针对某一特定地质条件下深埋软、硬岩 TBM 施工进行理论分析和数值模拟研究。结果表明，软岩地层 TBM 施工发生 卡盾，而硬岩完整地层 TBM 施工未发生卡盾。 关 键 词：深埋长隧道；盾构（TBM）施工；TBM 导洞扩挖法；岩石力学；卡盾 文献标识码：A 中图分类号：U 452