某隧洞工程TBM不良地质处置探究
TBM在不良地质洞条件下的施工技术
１ 工程概 况
别 大约 为 ５ 、６及 ６ ａ其 间发 育规 模 较大 的断 ４５ ０ＭＰ ，
层 有 Ｆ ０ Ｆ ０—１ Ｋ ３及 Ｆ ７ 洞室 平 均埋 深 为 １０ ２ 、２ 、Ｆ ２， ８
～
辽宁省 大伙房 水库 输水 工程 主体建筑 物为 超长
输水 隧洞 ， 洞全 长 ８ ．２ ｋ 开 挖 直径 为 ８ ０１。 隧 ５ ３ ｍ、 ． １ ３
ｓ ｏ ｌ ｅ ｏ ｅ ｏ ｅ ｆ ｓｐ ｏ ｉｇｍ ｔｏ ｎ ｅｉ ａ ｍｅ ｒ ｕ ｅ ａ ｄ ｅ ｌ ｃ ｌｏｅ ａｔ ｔｏ ， ｒａ ｈ ｕｄｂ ｎ ｒ ｙ ｕ ｐ ｓ ｎ ｅ ｄａ ｄｄ ｓ ｎｐ ｒ ｔ ｓ ｍｍ ｒ ｗ ｓ ｄ ｔ ｖｉ ｈ ｇ ａ ｅ ．Ｓ ｙ ｍａ ｅ ｎｇ ｏ ｇ ａ ｆ ｃｓ ｍｅ ｄ ｔ ｔ ｉ ｏ ｉ ｒ ｈ ｅ・ ｍ ｎ ｍ ａｕ ｅ ａ ｄ ｄ ｆ ｍａ ｏ ｏ ｉ ｒ ｇｍ ｔｏ ｎａ ｏａ ｌ ｇ ｏ ｇ ａ ｔ ｎ ｌ ｇｃ ｎ ｉｏ ｉ ｅ ａ ｅ ｅ ｔ ｅ ｓ ｒ ｎ ｅ ｒ ｔ ｎｍ ｎｔ ｉ ｅ ｄ ｉ ｕ ｆｖｒｂｅ ｅ ｌ ｃ ｌ ｕ ｅ ｎ ｏ ｄｔ ｎｗ ｔ ｆ ｌ ｃ ｓ ． ｓ ｏ ｉ ｏｎ ｈ ｎ ｏ ｉ ｎ ｉ ｉ ｈｉ ｄ
超长隧洞 ， 然而在不 良地质洞段 中 Ｔ Ｍ掘进缓慢 ， 至有 卡刀可能 ， Ｂ 甚 反而不如 钻爆法灵活 ， 这就需要根据 围岩性状 采取特殊技术处理措施 ， 以监控量测手段对 支护方案进行验证 、 辅 调整支护措施 、 正设计参数等 。结合 辽宁大伙 修 房输水隧洞工程 ， 总结 了在不 良地质洞条 件下的超前地质预报方法 、 良地质段处理措施 以及 围岩变形监测方法。 不 关键词 ： 超长 隧洞 ； 良地 质 ；Ｂ 不 Ｔ Ｍ法 ； 超前地质预报 ； 变形监测
不良地质段TBM施工技术分析
不良地质段TBM施工技术分析以某输水工程引水隧洞TBM施工为例，分析了施工中存在的主要工程地质问题，提出通过超前地质预报加强对不良地质体的预报与预测，并分析了不同地质情况可采取的处理措施。
标签：输水隧洞；不良地质段；TBM施工某水库引水工程设计引水隧洞长度在km，其中有大约60.84km隧洞由法施工为主，辅以钻爆法的施工方式。
设计隧洞断面为圆形，直径为m。
考虑施工空间及地质条件因素，工程确定设备型式为开敞式，并结合全环内通式衬砌模板台车对隧洞进行同步衬砌。
1、工程地质工程区域地质条件较为复杂，区域断层分布较多，仅主洞线附近约有29条断层，其中F3、F11、F13、F14、F41等大型压扭性断层对围岩稳定性影响最为严重，使得隧洞围岩破碎程度较大，Ⅳ、Ⅴ类围岩所占比重较大，影响了隧洞正常开挖与后期围岩稳定性。
1.1 工程地质问题对隧洞施工标段地质条件进行调查，得到引水隧洞施工主要面临的工程地质问题有以下两个方面：其一，围岩岩稳定性较差。
施工标段围岩主要为微风化—新鲜，岩性抗压强度较高，稳定性良好。
但隧洞围岩赋存条件十分复杂，区域断层分布较多，仅主洞线附近就有29条断层；断层类型以压扭性断层为主，对区域围岩稳定性影响最为严重。
同时在高地应力作用下，围岩破坏与失稳类型多样，并有发生岩爆的可能。
其二，隧洞涌水。
隧洞施工标段整体涌水量较小，仅部分异常地段涌水量会增加，预计最大单宽流量在m3/h。
2、超前地质预报由于输水工程线路较长，工程地质勘探中不免存在遗漏之处。
为保证隧洞施工的顺利进行，需要加强对不良地质体的超前探测与预报。
工程超前地质勘探采用采用法，并结合钻探、、等综合勘探措施，对不良地质体进行判别。
掘进工作面在临近不良地质体前，往往有一些地质征兆，如掌子面围岩破碎情况、渣料成分、块度大小、掘进机工作参数等，通过综合分析以了解地质体情况。
结合工程施工情况，对施工中常见不良地质体前兆标志进行简要分析。
2.1 断层破碎带遇断层破碎带之前，隧洞掘进出围岩节理裂隙发育程度将明显增加，岩体破碎情况加剧，强度下降，岩体风化程度有显著增强；挖掘出的渣石颜色异常，有黄、红、褐等不同颜色。
TBM在隧道不良地质条件下的施工技术探讨
TBM在隧道不良地质条件下的施工技术探讨作者：刘利斌来源：《科技视界》 2014年第8期刘利斌(中铁十九局集团第二工程有限公司，辽宁辽阳 111000)【摘要】TBM施工方法具有快速、高效、安全可靠、施工质量好、成本低等优点，成为目前国内外隧道工程首选的关键技术设备与施工方法。
本文在对文献资料的积累及本人施工工作经验的基础上，针对某隧道工程应用中不良地质条件下的施工技术应用做了分析和阐述。
【关键词】TBM；隧道工程；不良地质；施工技术1 工程概况1.1 工程概况某隧道建设工程左侧隧道长8.7km，右侧隧道长8.4km。
为上、下分离式双洞，围岩主要为Ⅱ-V级。
主要设计标准：（1）道路等级：双向四车道高速公路；（2）设计速度：80km/h：（3）行车道宽度：2×3.75m(单洞)；隧道建筑界限：行车道宽度为2×3.75m，左侧向宽度为0.5m，右侧向宽度为0.75m，两侧设检修道宽0.75m米，净高5m。
人行横洞建筑界限：净宽2m，净高2.5m。
车行横洞建筑界限：净宽4.5m，净高5.0m。
（4）路面设计荷载：公路I级。
1.2 工程地质情况隧道经过的地区是某山脉的北延部分，穿越的山峰海拔在150-200m之间，无区域性大断裂通过，区域构造相对稳定，但局部地应力较大。
根据勘察，已发现5条断层、1个大向斜构造、1座山峰和1条河流谷地。
洞室Ⅱ、Ⅲ类围岩占洞线总长度的88.5％，IV、V类围岩仅占11.5％。
围岩以中硬岩为主，饱和抗压强度一般为15-40MPa。
2 TBM在隧道不良地质条件下的施工技术本隧道工程采用TBM开挖段总体上地质条件较好，但仍然存在少量的破碎松散地带、涌水等不良地质条件。
在地下洞室开挖过程中，在工程地质勘测阶段的预测基础上，结合施工中出现的新情况，采取了有效的工程措施。
2.1 不良地质段施工超前加固（1）管棚支护：采用2台超前钻机钻孔。
选用89×8mm，长6m的钢管。
TBM安全快速通过不良地质段施工技术
TBM安全快速通过不良地质段施工技术摘要：随着城市化进程的不断加快，隧道工程的建设数量逐年增加，这对于促进当地经济发展十分有益。
在工程建设数量不断增加的基础上，施工单位也需要加大对环境的保护和重视建设标准的提高。
由于施工现场、地质条件等因素的制约，隧道工程施工难度较大，是工程质量控制的重点。
文中主要针对隧道TBM 隧道安全快速通过塌腔段及瓦斯隧洞施工技术研究，结合隧道TBM隧道机器设备性能及现场实际情况制定切实可行的施工措施进行论述和分析，为隧道TBM隧道快速通过不良地质段提供解决方案和思路。
关键词：TBM；不良地质；技术引言近年来，随着跨流域调水项目的增多，TBM隧道在长距离调水隧洞施工中占距了主导地位，随之而来的也出现了越来越多的隧道TBM隧道施工过程中遇到的问题。
为此，本文根据施工中出现的问题，结合隧道TBM隧道机器设备性能及现场实际情况，着重研究了隧道TBM隧道在经过连续不良地质段的处理措施。
1隧道不良地质段的概念阐述随着经济水平的提升，交通运输业的发展速度得到了非常快速的提升，在此大环境下，隧道的建设也得到了相应的增加，由于地质条件的不同，一些隧道在实际施工的过程中经常会遇到一些不良的地质条件，其中最常见的地质条件为湿陷性泥土和高温带等，所以，相关建设人员必须要对此种不良地质进行高度的重视，掌握较高水平的施工技术，制定较高水平的施工方案，从而为不良地质段的隧道工程顺利施工提供技术保障。
一般而言，倘若隧道工程中的不良地质段施工不能得到有效的处理，那么就很容易在实际的施工过程中出现诸多的安全事故，例如，突泥和高地温灾害等，从而对整个隧道工程的施工质量、施工成本以及施工进度等造成严重的影响，甚至还会对建设人员及周边居住人员的人身安全造成一定的威胁和影响。
因此，施工人员在不良地质段进行隧道施工时，首先要对施工现场的不良地质条件进行全面的勘察和细致的分析，找出其中存在的问题，并制定出相应的解决措施，只有这样才能确保隧道工程在不良地质段的施工得以顺利性开展。
TBM在隧道不良地质条件下的施工技术探讨
1工程概况1.1工程概况某隧道建设工程左侧隧道长8.7km,右侧隧道长8.4km。
为上、下分离式双洞,围岩主要为Ⅱ-V级。
主要设计标准:(1)道路等级:双向四车道高速公路;(2)设计速度:80km/h:(3)行车道宽度:2×3.75m(单洞);隧道建筑界限:行车道宽度为2×3.75m,左侧向宽度为0.5m,右侧向宽度为0.75m,两侧设检修道宽0.75m米,净高5m。
人行横洞建筑界限:净宽2m,净高2.5m。
车行横洞建筑界限:净宽4.5m,净高5.0m。
(4)路面设计荷载:公路I级。
1.2工程地质情况隧道经过的地区是某山脉的北延部分,穿越的山峰海拔在150-200m之间,无区域性大断裂通过,区域构造相对稳定,但局部地应力较大。
根据勘察,已发现5条断层、1个大向斜构造、1座山峰和1条河流谷地。
洞室Ⅱ、Ⅲ类围岩占洞线总长度的88.5%,IV、V类围岩仅占11.5%。
围岩以中硬岩为主,饱和抗压强度一般为15-40MPa。
2TBM在隧道不良地质条件下的施工技术本隧道工程采用TBM开挖段总体上地质条件较好,但仍然存在少量的破碎松散地带、涌水等不良地质条件。
在地下洞室开挖过程中,在工程地质勘测阶段的预测基础上,结合施工中出现的新情况,采取了有效的工程措施。
2.1不良地质段施工超前加固(1)管棚支护:采用2台超前钻机钻孔。
选用89×8mm,长6m的钢管。
将钢管加工成3m/根,钢管丝口和钻机钻头丝口匹配,每根钢管套丝长度不小于l0cm,管棚总长视地质情况而定,超前钻仰角6-8度,孔间距30-40cm。
通过管棚施工,为掘进提供较为安全的施工环境,保证刀盘的顺利掘进。
(2)超前小导管注浆:采用超前钻机,通过弧梁可在拱部84度范围进行钻孔施工。
超前注浆范围根据围岩破碎情况及拱部塌落高度确定,由于掘进机刀盘护盾长约5m,沿护盾后缘的导向套以6度仰角在刀盘上部84度区域内钻高12m深的钻孔,钻头直径64mm,成孔直径70mm。
TBM通过不良地质段施工技术简要分析
TBM通过不良地质段施工技术简要分析摘要：简要阐述TBM通过不良地质段的施工技术，结合那邦水电站10km 引水隧洞工程，对TBM通过不良地质段的技术措施作以简单介绍，以资其他工程借鉴。
关键词：TBM 不良地质段快速通过应对措施Abstract: Brief description of the TBM by adverse geological construction technology, combined with that state hydropower station 10km diversion tunnel works by adverse geological section of the technical measures provided for other projects draw a brief TBM.Keywords: TBM, poor geological section, fast by the response measures1.引言TBM因其施工功效高、安全等优越性，在近年来的隧道、地铁、较长的水工隧洞等地下工程施工中得到广泛应用。
但是，TBM对不良地质条件的适应性，却突显出受地质条件影响较大，甚或出现TBM损坏或难以继续掘进的情况。
遇不良地质情况致使TMB停止掘进，在我国的天生桥水电站引水隧洞施工中就曾出现过。
基于TBM的施工特点，在通过不良地质段时，要求必须根据TBM的结构、布局特点进行必要的初期支护，且必须保证初期支护的质量，初期支护应能承受地层的反作用荷载，确保TBM能够快速通过。
TBM初期支护具有较大的局限性，不如钻爆法在初期支护方面灵活，施工中应予以充分考虑。
云南省那邦水电站10km引水隧洞采用TBM施工，通过不良地质段特别是断层破碎带时，针对实际地质条件，采取了地质预报、局部勘探洞、超前预加固、早期支护等相应的技术措施，成为云南省第一条采用TBM施工贯通的引水隧洞。
某输水洞TBM掘进过程中地质问题及处理方案
输水洞TBM掘进过程中地质问题及处理方案输水洞TBM掘进过程中地质问题及处理方案1工程概况某水利枢纽工程地处西藏自治区拉萨河流域中游，坝址位于某县乡下游1.5km，距下游拉萨市直线距离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。
灌溉输水洞总长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，进口布置于拉萨河支流—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。
我部承担的第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。
复杂不良地质下TBM施工处置方法及费用解决方案探讨
复杂不良地质下TBM施工处置方法及费用解决方案探讨摘要：合理选择复杂不良地质下TBM施工处置方案,才能更好地发挥TBM的掘进效率和控制投资。
因此，对于复杂不良地质下TBM施工处置方法的选择及费用解决方案的探讨具有重大的意义。
关键词：不良地质；施工处置方法；费用解决方案1 引言TBM施工具有快速、优质、安全、环保、自动化、信息化程度高等特点，在长大隧道工程中运用较多。
但TBM也存在着一定的局限性，如：地质适应性较差、不适应中短距离施工、断面适应性差、设备购置及使用成本高等。
TBM施工遭遇复杂不良地质，只有合理选择施工处置方案,才能更好地发挥TBM的掘进效率和控制投资。
因此，对于复杂不良地质下TBM施工处置方法的选择及费用解决方案的探讨具有重大的意义。
2 TBM掘进不良地质段定义TBM掘进不良地质段一般定义为对隧道TBM施工、结构安全等方面造成极不利影响的地质环境段落，主要表现为掘进地层设计为Ⅳb和Ⅴ级围岩，同时处于断层破碎带、蚀变岩及节理密集带、突泥涌水、岩爆、软质岩变形、高地应力、高地温等一种或多种特殊工况条件。
3 不良地质对TBM掘进影响TBM遭遇不良地质后，导致TBM设备无法持续工作，需针对不同情况采用不同处理方案及时脱困。
在TBM停机过程中，TBM设备自身的撑靴、液压、电气、通风制冷、数据采集传输处理、内循环等系统仍在工作，其配套的人员及设备效率低下，对施工及成本造成较大影响。
4 TBM遭遇不良地质处理方案4.1现场不良地质预判除采用多种地质预报手段相互印证预判外，亦可通过掘进参数、渣样、涌水携渣及地质素描说明掌子面围岩变化情况。
4.1.1掘进参数推力降低说明围岩强度降低；扭矩/皮带机压力增大说明掌子面垮塌，护盾压力增大说明盾体区域围岩垮塌或沉降变形。
4.1.2渣样渣样呈细颗粒砂状，说明围岩风化程度高；呈碎块状说明完整性差，出现大块则局部垮塌；均匀呈片状，说明围岩完整性好，渣体含水量大，说明地下水发育。
某隧道不良地质处理方案
主要不良地质处理方案1地下水的处理原则为避免隧道施工突水涌泥的出现，导致对周围环境的破坏，并有利于施工，采取对预测的较大涌水点进行超前防渗封堵。
隧道地下水处理采用“以堵为主、以排为辅、堵排结合”的原则，采取“先预报、再探测、预注浆、全评判、后开挖、补注浆、再衬砌、长观测”的方法对地下水进行系统处理。
2本隧道可能遭遇的地质灾害隧道地质围岩较好，一般Ⅳ、Ⅴ级围岩节理发育，主要是基岩裂隙水和地下构造水，有突水突泥以及坍方的可能。
3不良地质处理方案1、地下水超前处理方案根据地质勘探资料显示，隧道DK786+460、DK786+710处侏罗纪南园组（J3n）晶屑熔结凝灰岩与花岗斑岩脉成侵入接触；节理、裂隙发育，岩体较破碎；地下水为构造裂隙水，较发育;该段涌水量为500m3/d判定有突水突泥可能，采用帷幕注浆，注浆范围6米，注浆终压6MPa、浆液进浆量＜20L/分钟。
当超前探孔预报掌子面前方地下涌水量较小时，采用在掌子面局部钻孔，对涌水裂隙进行封堵地下水。
漏水量小，且地层较完整时，一次钻到设计孔深（30m），采用全孔一次灌浆法；当涌水量较大或岩石较破碎时，采用自上而下分段灌浆。
2、施工中发生涌水、突泥的处理预案在富水地段，超前钻探过程中可能会出现高压力、大流量涌水，这也是灌浆堵水工作的重点。
遇有这种情况，必须先进行灌浆封堵。
封堵的方法有原孔灌浆封堵法和解压分流封堵法。
原孔灌浆封堵法原孔灌浆封堵法是指在涌水的钻孔中用钻机的机械力将高压灌浆塞固定在孔口部位，然后进行双液或单液灌浆堵漏。
施工工艺见下图。
解压封堵法当涌水压力过大造成膨胀式液压灌浆塞无法安设时，应在涌水孔旁设置解压分流孔，其孔位布置在受涌水影响较小的位置，降低单孔封堵难度。
钻进角度要通过计算，以保证在富水部位与涌水孔接近，并进入富水构造。
如下图所示。
在钻进侧孔时，开孔孔径要大于正常孔径一级，并根据岩石的完整情况开孔1～2m，镶铸孔口管。
新开的孔作为灌浆孔，涌水孔作为引水降压孔。
单护盾TBM通过不良地质洞段应对措施探讨
图 １单 护盾 Ｔ Ｍ 单护 盾模 式及 单护 盾 Ｔ Ｍ 掘进 图示 Ｂ Ｂ
中国新技术新产品
一１ ７ — １
Ｖ
３ ． 围岩收敛 及坍 塌影 响 ， 砾等 涌 人 ８受 砂 盾尾 开 口， 则需 在管片安 装前进 行大 量的清 碴 工作 ， 响管 片正 常安装 。 影
３ ． ９掘进后 的隧洞底板 由于积水泥化严
重 ， 载力满足 不了 Ｔ Ｍ稳定需 要 ， 承 Ｂ 导致 Ｔ Ｍ Ｂ 掘进姿 态难 以控制 ， 出现 Ｔ Ｍ 刀盘严 重低头 、 Ｂ 盾体 下沉 等现 象 ，导致 掘进 方 向超 出偏 差 范 围 、 片安 装 困难 、 管 管片破 损严重 、 管片错 台导 致止水 功能丧失 、 已安装管 片下 落或位 移变形 等严重 后果 。 ３ ０Ｔ Ｍ施 工 管片 背后 充 填 豆砾 石 前 ， ． Ｂ １
氆
口 翔 霉
＠
③ 安装 管片 （ 对应辅助油缸收回 ） ④ 再掘进
出碴能力不足和掌子面前方形成较大的塌空 区。同时做好人 工清渣 的准备 。 ４ ． 据 已施 工段 对 Ｔ Ｍ姿 态控 制 的经 ４根 Ｂ 验， 提前做好姿态调整的技术总结 ， 在进入不 良地 质洞段 前做好 Ｔ Ｍ姿态 调整 ，控制好 盾 Ｂ 体与 管片 的滚 动 。 ４ ． Ｔ Ｍ 出现 被抱 死趋 势前 通 过前 盾 ５在 Ｂ
兰 － Ｃ ｉ ａＮｅ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓａ ｄ Ｐ ｏ ｕ ｔ ｈｎ ｗ Ｔ ｃ ｎ ｌｇｅ ｎ ｒｄ ｃｓ
工 程 技 术
单护盾 Ｔ Ｂ Ｍ通过不 良地质洞段应对措施探讨
不良地质地段的TBM施工技术论文
不良地质地段的TBM施工技术论文【摘要】TBM施工技术在不良地质段的应用在我国甚至整个世界上都有很高的发展全景，它能给隧道工程的施工带来有用的技术帮助，但同时这种施工技术在隧道的施工中也遇到了一些困难和措施【关键词】不良地质地段；TBM施工技术，探讨1 引言在不良地质地段采用TBM施工技术施工的隧道，虽然这种技术能发挥出巨大的作用，但也会遇到一些困难。
在整个过程中，经常会遇到一些棘手的地理问题，这些地理问题就使这种施工方法遭受到了巨大的困难。
地质问题是任何施工过程中都很难克服的一个问题，但经过一些经验终结，在不良地质地段应用TBM施工技术时，也获得了很多有益的经验和许多有效的措施。
2 TBM施工技术在不良地质段施工中的优点2.1 TBM施工技术的快速的优点TBM施工技术是一种集各种技术和设备到一身的先进的隧道施工技术，TBM施工技术中包含机器、电压、液压、传感、信息技术等很多东西的综合性科学技术。
由于这些东西的融合，这种技术在现代的隧道建设中实现连续掘进的功效，这项技术可以同时完成破岩、出碴、支护等作业过程，正是这些因素，就大大地提高了TBM施工技术在不良地质段中施工效率。
2.2 TBM施工技术具有优质的优点TBM施工技术在施工的过程过采用滚刀进行破岩合打洞，在整个过程作就远远地摆脱了传统的爆破作业，这就使成洞周围的岩石不会被爆破的影响而晃动，并且整个洞壁完整光滑，这样就可以使整个隧道在施工的过程中永远保持优质性。
2.3 TBM施工技术的高效的优点TBM施工技术由于具有快速的特点，就大大地节约了很多的俄工作时间，就大大地缩短了工期，从而提高了工作效率；TBM施工技术由于没有使用传统的爆破方法，从而节约了大量的爆破费用；TBM 施工技术也减少了劳动力的投入，从而提高了工作效率。
2.4 TBM施工技术的安全的优点TBM施工技术用TBM不但改善了作业人员的洞内劳动条件，而且还减少了体力劳动力的投入，同时还没有使用传统的爆破，从而就大大减少了施工人员的伤亡人数，从而就使整个施工过程变得安全。
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。
探讨TBM通过不良地质洞段的施工方法
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水工隧洞不良地质段的处理方式的探讨
水工隧洞不良地质段的处理方式的探讨摘要：近年来，我国的水工建设有了很大进展，水工隧道工程建设越来越多。
从当前地层掘进作业实际情况来看，双护盾TBM得到了广泛应用并获得了较为显著的应用效果，具有适应性强、效率高与掘进性良好等优势。
而在地理环境十分复杂的地质环境中，人们要采取科学合理的方法来提高水工隧洞施工的连续性和安全性，这也是双护盾TBM施工中的一项重点内容。
同时，随着社会的不断进步与发展，水力发电成为了一种十分环保的发电方式，而在水利发电发展过程中需要建设水工隧洞，但在实际建设过程中经常会出现各种各样的问题。
本文就水工隧洞不良地质段的处理方式进行研究，以供参考。
关键词：水利工程；隧洞；不良地质；支护方式引言混凝土是建筑物使用最广泛的一种材料，建筑物混凝土拆除方法主要有人工拆除、爆破拆除和机械拆除等。
某水电站设计洪水成果经复核较可行性研究阶段成果增加较大，现有的泄洪能力不满足防洪度汛要求，需要对泄洪洞出口段拆除后进行重建。
1形成不良地质段的原因1）岩体松散破碎，出现断层。
2）地下水位较高出现严重渗水现象。
3）页岩层理倾角较大，几乎垂直，并且层理有夹层。
4）影响围岩稳定的主要因素是爆破冲击波，爆破产生的冲击波造成了不同程度的扰动；5）地下水渗漏量较大会严重影响水工隧洞围岩稳定。
2不良地质段主要的处理方法2.1超前地质预报目的深埋隧洞的地质条件复杂多变，通过地面勘察很难完全查清隧洞的实际地质条件。
相对于钻爆法，TBM法对不良地质条件的适应性差。
当在没有预警的情况下突遇不良地质条件时，可能会造成卡机、掘进受阻、设备受损及人员伤亡等严重后果。
因此，在TBM施工中，需要对掌子面前方围岩进行超前地质预报，避免隧洞地质灾害的发生或降低不良地质条件对TBM施工的影响。
2.2提高TBM及其配套设备的寿命与可靠性先是要对刀盘进行严格审查，确保其强度和刚度得到明显提升，随后再对耐磨设计进行合理优化，重点监管刀盘焊接工作，后期也要针对刀具和刀盘进行检查与维护。
浅谈TBM法在不良地质地段施工技术的研究分析
浅谈TBM法在不良地质地段施工技术的研究分析摘要：目前在隧道的施工中,TBM施工技术相对来说是较为先进和安全的一种施工方法,特别是在不良地质地段地采用TBM施工技术，显的更为突出，在通过不良地质地段时,TBM法施工同时也有遇到很多问题。
本文就TBM法施工中的优势做了一个简单的介绍，并对TBM法在不良地质地段施工中的技术进行了研究分析和总结。
关键词：不良地质地段；TBM；施工技术Abstract: At present the construction of the tunnel, the TBM construction technology, relatively speaking is a more advanced and secure a construction method, especially in poor geological Lot TBM construction technology, significantly more prominent, through lots of bad geologicalTBM construction method also encounter many problems. In this paper a simple introduction to the advantages of the TBM construction method, and TBM technology in the construction of unfavorable geological Lot were analyzed and summarized.Key words: Bad Geological Section; of TBM; Construction technology一、TBM法在施工中的优点（1）快速。
TBM是一种集机、电、液压、传感、信息技术于一体的隧道施工成套设备，可以实现连续掘进，能同时完成破岩、出碴、支护等作业，实现了工厂化施工，掘进速度较快，效率较高。
敞开式TBM硬岩掘进机施工中不良地质段塌方处理的措施（一）
敞开式 TBM硬岩掘进机施工中不良地质段塌方处理的措施（一）摘要：敞开式TBM硬岩掘进机针对不良地质塌方的预防及处理，目前施工技术仍然是比较薄弱，本文依据KS项目TBM硬岩掘进机在施工中遇到的不同塌方所采取的处理方式，重点进行介绍。
对于后续TBM施工中出现类似情况提供参考，对于保障TBM安全高效掘进以及提高其利用率和经济性具有重要意义。
关键词：全断面隧道掘进机（TBM）；塌方；处理措施一、工程背景本文中关于TBM硬岩掘进机在施工中遇到的不同塌方所采取的处理方式是基于新疆某项目。
该项目主体为地下隧洞工程，主洞采用1台φ7.0m的敞开式TBM施工，TBM施工洞段分为两段，其中第一段长10640m，第二段长11050m，全长21690m。
二、敞开式TBM硬岩掘进机支护局限性由字面意思可知：TBM主要应用于硬岩地层的开挖，设备上自有的支护手段有：钢拱架，钢筋排，锚杆，人工挂网，喷混，可增设超前钻机。
掘进过程中对于软弱围岩塌方洞段的应对手段就非常捉襟见肘。
但是，超长地下洞室或多或少都会遇到一些不可预见的不良地质段，本文就是从该角度去阐述TBM掘进机在掘进过程中遇到不良地质段的几种处理方法。
三、施工中遇见的几种塌方形式本文所依托的施工项目，在当前施工过程中共遇到各类塌方9次，从塌方形式上归类为2种。
分别为出露型和隐蔽型。
出露型是指TBM掘进通过，在护盾后方，塌方部位、尺寸等发展形式可见的洞室岩壁塌方，可直观采取相应的处理措施，一般在掘进过程中就可处理；隐蔽型是指TBM掘进时，刀盘前方出现不明塌方将刀盘、护盾单方面或同时卡死，需要采取勘察、超前探测等方式了解塌方的具体情况，通过探测分析确认塌方的形式后而采取相应的处理措施，一般被迫停机处理，处理周期较长。
文中仅对出露型塌方处理措施进行描述。
出露型塌方其塌方部位分为洞室边墙和拱顶，根据其塌方的部位不同，其处理方式也略有不同。
四、塌方的处理措施塌方在出现前一般都会有明显的现象：如掘进中掘进推力骤降（这里一般指推进力小于8000kN时），推力较小时掘进速度快，出渣皮带上渣量突然增多，护盾上有落石砸下的声音等。
试论隧洞施工中常见的不良地质以及处理措施
试论隧洞施工中常见的不良地质以及处理措施【摘要】隧洞施工中常见的不良地质是施工过程中的重要问题，如果不及时处理将会对工程造成严重影响。
本文通过分析常见的不良地质类型，地质预测技术，治理措施，支护措施和排水处理等内容，探讨了如何有效应对这些问题。
在结论部分指出加强地质勘察是预防不良地质发生的关键，科学施工规划和强化监测预警也是提高隧洞施工质量的重要手段。
通过本文的研究可以为隧洞施工提供参考，帮助工程人员更好地应对不良地质问题，保障工程的顺利进行和质量可靠。
【关键词】隧洞施工、不良地质、地质预测、治理措施、支护措施、排水处理、地质勘察、施工规划、监测预警。
1. 引言1.1 研究背景隧洞施工是地下工程中常见的施工方式，其关键问题之一就是不良地质条件。
不良地质条件会给隧洞施工带来诸多困难和风险，因此如何有效地处理不良地质，保障隧道施工的安全和顺利进行，成为了工程领域的重要课题。
在隧洞施工过程中，常见的不良地质类型包括岩溶洞、软弱地层、断层带、地下水等。
这些不良地质条件会导致隧道施工困难，甚至造成工程事故。
针对不同类型的不良地质，需要采取相应的地质预测技术和治理措施。
地质预测技术包括地质勘察、地质雷达探测、地层探测等，可以帮助工程师提前了解地下地质情况，为施工提供参考依据。
治理措施包括地质灾害防治、地下水处理、爆破技术等，可以有效应对不良地质条件带来的问题。
加强地质勘察、科学施工规划和强化监测预警成为了隧洞施工中处理不良地质的重要措施，有助于提高工程施工质量和安全性，为工程建设提供保障。
1.2 研究意义隧洞施工是现代交通建设中不可或缺的一环，而在隧洞施工过程中常常会遇到各种不良地质问题，如地层塌陷、地表沉陷、地下水涌入等，给施工带来了诸多困难和风险。
对隧洞施工中常见的不良地质及其处理措施进行研究具有重要的意义。
研究不良地质在隧洞施工中的影响，有助于提高施工过程中的安全性和效率。
了解各种不良地质类型的特点和规律，能够有效预防和应对地质灾害的发生，确保施工人员和设备的安全。
不良地质下TBM隧道掘进技术
不良地质下TBM隧道掘进技术摘要：TBM在应用中具备挖掘、支护、出渣等功能，在实际的施工中可以达到连续作业的目的，因此在隧道施工中可以实现一次成洞的效果，具有高效、高质、环保等优点。
而在隧道施工中，若是遇到不良地质条件，则需要严格的按照规定要求来制定相应的TBM施工技术方案，以此来对TBM施工技术进行合理的运用，这样可以保证TBM更加安全、稳定地进行掘进施工，从而提高工程的实际施工效益。
关键词：不良地质；TBM隧道掘进技术1 引言随着我国基础设施建设的不断推进，隧道工程在交通、水利、地下能源等领域发挥着越来越重要的作用。
然而，不良地质条件下隧道的建设和掘进面临着诸多难题，如围岩稳定性问题、涌水涌泥、地层变形等。
TBM（Tunnel Boring Machine，隧道掘进机）作为一种高效、安全的隧道掘进设备，在我国得到了广泛的应用。
本文以某隧道工程为背景，探讨了不良地质下TBM隧道掘进技术的应用及应对措施，以期为类似工程提供借鉴。
2 TBM施工技术在不良地质段施工中的优点2.1 TBM施工技术快速的优点TBM施工技术是集聚多种先进设备和技术于一身的隧道施工技术，TBM施工技术中包括机器、传感、液压、电压、信息技术等许多的综合性科学技术。
因为这些技术合在一起，在当今的隧道建设中具有了持续掘进的作用，这项技术能够一起完成破岩、出碴、支护等施工过程，实现了工厂化的施工，恰好是因为这些因素，就很大程度上地提高了TBM施工技术在不良地质段中施工效率。
2.2 TBM施工技术优质的优点TBM施工技术可以使整个隧道在施工过程中永保优质性，它采用的是滚刀进行破岩合打洞，这种做法不仅远离了危险而传统的爆破作业，同时也不会造成因为爆破的影响而使洞周围岩石晃动，而且还会使得整个洞壁光滑完整。
2.3 TBM施工技术具有高效的优点TBM施工技术因为具有快速的优点，这样就很大程度上节约了施工时间，就更快的缩短了工期，因此大大提升了工作的效率；TBM施工技术也节约了很多爆破的费用，因为其没有采用比较传统的爆破方式；TBM施工技术由于劳动力的投入减少了从而使工作效率也提高了。
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收稿日期:2018-10-11;修回日期:2019-08-31第一作者简介:刘飞香(1963 ),男,湖南湘阴人,1983年毕业于西南交通大学,工程机械专业,本科,教授级高级工程师,西南交通大学兼职教授,主要从事隧道建造智能装备研制与规划工作㊂E-mail:liufeixiang@㊂某隧洞工程TBM 不良地质处置探究刘飞香1,2,于㊀洋1(1.中国铁建重工集团股份有限公司,湖南长沙㊀410100;2.西南交通大学,四川成都㊀610031)摘要:为解决某隧洞工程面临的断层破碎带㊁软弱围岩大变形㊁塌方㊁大坡度㊁涌水突泥㊁岩爆㊁高地热等不良地质问题,设计具有电液混合脱困㊁刀盘扩挖㊁护盾延长㊁超前钻机㊁应急排水㊁空气冷却装置等功能的敞开式TBM,并在实际应用中增加螺旋清渣机㊁钢拱架顶升等功能,与拦水坝㊁超前注浆㊁管棚支护等施工手段相结合,有效度过最大涌水量达772.57m 3/h 的涌水段㊁232m 的岩爆段㊁445m 的蚀变段㊁塌方段㊁60m 的涌泥涌沙段,最后根据实际应用效果,指出针对性设计存在的不足和需要改进的地方㊂关键词:隧洞工程;不良地质;敞开式TBMDOI :10.3973/j.issn.2096-4498.2019.09.017文章编号:2096-4498(2019)09-1515-08中图分类号:U 45㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码:A开放科学(资源服务)标识码(OSID ):TBM Technologies in Bad Geology of a Tunnel ProjectLIU Feixiang1,2,YU Yang 1(1.China Railway Construction Heavy Industry Co.,Ltd.,Changsha 410100,Hunan ,China ;2.Southwest Jiaotong University ,Chengdu 610031,Sichuan ,China )Abstract :According to the unfavorable geological problems,such as fault fracture zone,large deformation of soft surrounding rock,collapse,large slope,water and mud inrush,rock burst,high geothermal,etc.,encounter during TBM boring in a tunnel,an open TBM with functions of electro-hydraulic mixed jamming release,cutterhead enlargement cutting,shield extension,advance drilling rig,emergency drainage and air cooling device is designed;and functions of screw slag cleaner and steel arch frame jacking are added in practice.By cooperating with dam,advance grouting and pipe roof support,the TBM has successfully passed through the water gushing section with maximum water gushing capacity of 772.57m 3/h,rock burst section of 232m,alteration section of 445m,collapse section,and mud gushing section of 60m.Finally,according to the practical experience,the shortcomings of the targeted design and the improving direction are put forward.Keywords :tunnel engineering;bad geology;open TBM0㊀引言TBM 施工具有快速㊁优质㊁高效㊁安全㊁环保㊁自动化等优点,目前已广泛应用在国内各长大隧洞引水工程中[1],但TBM 也因其自身结构特点存在一些不足之处,如进洞后改造困难㊁施工手段单一㊁对于地质条件适应性差等[2]㊂因TBM 无法适应地质而导致施工失败的情况,国内外时有发生,如昆明掌鸠河引水工程上公山隧洞㊁台湾坪林公路隧道㊁印度Dul Hasti 水电工程引水隧洞[3],其中大多数都是TBM 通过不良地质地段时发生了突水㊁塌方㊁卡机等工程事故,严重影响了工程安全㊁质量㊁经济与社会效益㊂自我国使用TBM 进行隧道(洞)施工以来,针对复杂地质条件下TBM 施工技术,很多学者进行了不同方面的研究,例如:杨晓迎等[4]以辽宁大伙房输水工程为例,对深埋地层TBM 卡机问题进行了分析,采用导洞法绕到刀盘前方,进行人工开挖,衬砌完成后TBM 步进通过;董泗龙[5]以某供水工程为例,介绍了固结灌浆及超前管棚预注浆的脱困处理;邓青力[6]以中天山隧道为例,采用自进式锚杆及化学注浆方法处理TBM 卡机问题;徐虎城[7]以新疆某引水工程为例,通过超前地质预报和化学灌浆相结合的方法使TBM 顺利脱困㊂为应对不良地质,也有不少学者在TBM 设计方面进行了研究,例如:秦岭TB880E TBM 采用液压马达驱动刀盘慢速旋转,用于换刀㊁检修㊁脱困等,但是没有隧道建设(中英文)第39卷㊀实现电液混合驱动[8];邢阿龙等[9]对锦屏二级水电站ϕ12.43m TBM 指形护盾现场改造;洪开荣等[10]对高黎贡山隧道ϕ9.03m TBM 的隐藏式超前钻机㊁前置式喷混等关键技术进行研究和创新㊂以上研究的TBM 开挖直径均在7m 以上,空间较为充裕,本文将结合某隧洞工程ϕ6.53m TBM 施工中遇到的涌水㊁岩爆㊁蚀变段㊁塌方㊁涌泥涌沙等不良地质,阐述电液混合脱困㊁刀盘扩挖功能㊁护盾延长㊁超前钻机㊁螺旋清渣机㊁钢拱架顶升等针对性设计的应用㊂1㊀工程概况某隧洞工程隧洞长41.823km,最大埋深约2268m,纵坡1.77ɢ㊂采用2台开挖直径6.53m 的敞开式TBM 施工,相向掘进,每台TBM 掘进长度超过18km,但根据地质情况,存在不确定性㊂输水隧洞施工分段见图1,图中填充图案为TBM 施工洞段㊂F7断层位于输水隧洞下游侧,断层破碎带及影响带宽400~500m,采用钻爆法开挖,TBM2掘进至断层附近后停机等待,在TBM 一侧开挖旁洞绕到TBM 前,钻爆开挖F7,待F7贯通后,TBM 空推通过,继续后续洞段掘进㊂图1㊀输水隧洞施工分段示意图Fig.1㊀Diagram of sectioned construction of water conveyancetunnel2016年10月,TBM1开始掘进,截至2018年10月底,已由支洞进入主洞,累计掘进4km㊂施工较为顺利㊂TBM2自2016年8月开始掘进以来,截至2018年10月底,已累计掘进2832m㊂施工中遇到的不良地质见图2㊂图2㊀TBM2施工不良地质区间示意图Fig.2㊀Diagram of bad geological section in TBM2construction section2㊀TBM 不良地质处置方案2.1㊀突涌水处置方案2016年10月9 16日,隧洞内出现突涌水,最大涌水量达772.57m 3/h,为本段设计最大出水量的5.2倍,单点涌水量最大为7.78m 3/h㊂涌水导致主梁下部积水最深处达90cm㊂对此进行了如下设计㊂2.1.1㊀后配套拖车抬高突水现象发生时,大量的涌水容易造成后配套台车被淹,故对后配套台车进行专门的抬高设计㊂配置水位检测装置,当超过允许最高水位要求时,系统自动报警,保护人员和设备的安全,如图3所示㊂图3㊀后配套台车布置图Fig.3㊀Layout of matching trolley当水压较大时,在后配套设备及人员工作区部位设置有防护棚(板),防止大的水压对人员及设备的冲击㊂2.1.2㊀超前地质探测利用主梁上方的超前钻机,向前方进行钻孔,根据出水量判断前方是否有水,并提前采取应对措施,如图4所示㊂图4㊀超前地质钻探Fig.4㊀Advance geological drilling2.1.3㊀合理配置排水系统TBM 上配置了以下2套排水系统㊂1)正常排水:TBM 在正常掘进时产生的污水量比较小,系统选用2台流量50m 3/h㊁扬程25m 的排沙泵,分别布置在TBM 主梁和支腿处,将污水泵送到后配套拖车污水箱内㊂污水箱内安装了2台流量6151㊀第9期刘飞香,等:㊀某隧洞工程TBM 不良地质处置探究㊀50m 3/h㊁扬程50m 的排沙泵,将污水箱内沉淀后的污水泵送到隧道中间的中继蓄水池内,再由蓄水池内的排沙泵排放到隧道外㊂污水箱和蓄水池都安装有液位开关,可远程实现泵的启停和保护㊂2)紧急排水:TBM 在正常掘进时,突然发生大量涌水,系统选用2台流量400m 3/h㊁扬程27m 的排沙泵,分别布置在TBM 主机和后支腿附近处,将涌水泵送到隧道的中继蓄水池㊂设备上正常排水时使用的污水排放系统也可以同时运行㊂总排水能力达到900m 3/h,可以应对隧道最大涌水量㊂2.1.4㊀施工拦水坝TBM2为上坡掘进,主机区域涌水自流到铺轨区域,造成铺轨困难,TBM 施工缓慢㊂因此,施工中在后支撑前部设置有拦水坝,将涌水挡在主机区域,通过应急排水系统排到后配套尾部㊂2.2㊀岩爆处置方案2016年10月8日开始进入岩爆段,岩性为花岗岩,洞室干燥㊁岩石较脆,埋深600m 左右,设计资料显示该段具备轻微岩爆条件,实际施工中发生轻微岩爆20余次,区间长度176m,中等岩爆10余次,区间长度56m,最大爆坑深度达1.5m㊂在轻微 中等岩爆地段,现场采用的施工方式为:TBM 开挖 危石清理及高压水冲洗 及时实施防岩爆锚固措施(包括快速锚杆㊁挂网㊁钢拱架等) 及时喷射纤维混凝土覆盖岩面(见图5) 后续实施系统锚杆支护㊂本阶段发生的岩爆对设备造成的影响较小,对施工人员造成的恐慌较大,项目部进行了安全教育,理性面对岩爆,主机区域工作人员配备钢化头盔㊂经采取以上措施,安全度过了岩爆段㊂图5㊀纤维混凝土Fig.5㊀Fiber reinforced concrete2.3㊀蚀变段处置方案针对蚀变段围岩整体强度较低,围岩呈碎块㊁碎屑状散体结构,遇水潮解㊁崩解,自稳能力极差等问题,TBM 进行了针对性设计,TBM2安全度过了累计长约445m 的蚀变段㊂2.3.1㊀钢筋排+钢拱架快速支护系统本隧洞工程TBM 配置了钢筋排+钢拱架快速支护系统,钢筋排覆盖范围可达顶拱150ʎ,储存钢筋排长度3.5m㊂钢筋排+钢拱架快速支护系统为目前敞开式TBM常规配置,其对于岩爆㊁不良地质段的积极作用已得到广泛验证,在此不再赘述[11-13]㊂2.3.2㊀护盾延长敞开式TBM 护盾较短[14],在围岩好的情况下有利于调向,在围岩大变形的情况下也可防止卡盾㊂但遇到破碎地层时,刚裸露出来的洞壁会因为支护不及时而大量落渣,增加清渣工作量和支护难度㊂鉴于以上矛盾,本台TBM 进行了以下针对性设计㊂1)侧护盾区域加长防护板,使侧护盾长度与顶护盾长度相同,覆盖范围达拱顶270ʎ,在不影响调向和导致卡机的前提下,尽量减少落渣和防止岩爆对人的伤害,如图6所示㊂图6㊀侧护盾区域加长防护板Fig.6㊀Extended shield panel in lateral shield2)设计有护盾延长装置,每块延长护盾弧长1173mm,覆盖角度21ʎ,轴向长度1500mm,板厚25mm,质量400kg,共计7块㊂平时无需安装,遇到破碎地层安装在顶护盾㊁搭接护盾㊁侧护盾上,7块延长护盾同时安装,共计耗时12h 左右㊂安装完成后可以在护盾保护范围内完成2榀钢拱架及钢管片的拼装加固,待钢拱架随TBM 掘进露出护盾后,可有效封闭围岩,弥补钢筋排支护刚性不足的问题,减少石渣掉落,确保支护质量,提高TBM 掘进效率㊂护盾延长防护设计见图7㊂护盾延长装置可承载压力132kN(相当于5m 3塌方量);最大应力410MPa,最大位移22.2mm㊂2.3.3㊀拱架顶升机构在围岩大变形的情况下,已经支护好的拱架因承受不了负荷,产生变形或者下沉的情况时有发生㊂该TBM 配置了2套最大举升能力628kN㊁行程400mm7151隧道建设(中英文)第39卷㊀的拱架顶升机构,可以方便快速地更换变形和顶升下沉的拱架,如图8所示㊂图7㊀护盾延长防护设计Fig.7㊀Shield extension protectiondesign图8㊀拱架顶升机构Fig.8㊀Arch frame jacking mechanism2.3.4㊀配置清渣螺旋机蚀变段围岩整体强度较低,围岩呈碎块㊁碎屑状散体结构,极易掉渣,增加了清渣工作量㊂如果能在主机区域特别是钢拱架拼装区域配置清渣机构,将大大提高支护㊁掘进效率㊂锦屏二级水电站工程TBM 出厂时配置螺旋清渣器,将渣从主梁底部运到刀盘铲斗后,经刀盘旋转输送到皮带,但因螺旋清渣器太小,只适合清理粉末状的碎渣㊂从两侧塌下的稍微大一点的石块,只能由连接桥区域的渣斗通过弧形轨道将石渣输送到主机皮带上,随出渣系统送出洞外㊂后期现场在刮板机尾端增加了1台清渣皮带机,并新增1台挖斗装载机(LDZ100T),一定程度上提升了TBM 的清渣能力[5]㊂秦岭TB880E TBM 主梁底部配置清渣皮带机,将渣从主梁底部运到刀盘铲斗后,经刀盘旋转输送到皮带,皮带带宽400mm,运行速度约0.5m /s,驱动滚筒直径160mm,原电机驱动转矩为222.5N㊃m,后改进为液压马达驱动,驱动转矩为525.3N㊃m [15]㊂此种方法使得可以运输的石块比清渣螺旋机稍大[16-17]㊂大的石块在连接桥区域,由人工清理到渣斗上,平板车运出洞外[18]㊂本隧洞工程TBM 主梁底部若配置清渣皮带机,由于主梁人孔宽度(700mm)限制,皮带机带宽很窄,同时受人孔长度(950mm)限制,皮带机升角超过15ʎ后,渣石易打滑,运输效果差㊂因此经慎重考虑,选择采用清渣螺旋机方案,因空间所限,无法增加二级螺旋机,渣从主梁底部运到主梁内,需依靠人工将渣推入刀盘铲斗后,经刀盘旋转输送到皮带㊂螺旋公称直径417mm,主轴额定转速15r /min (可调),额定转矩16kN㊃m,允许粒径30mm,如图9所示㊂图9㊀清渣螺旋输送机(单位:mm)Fig.9㊀Slag cleaning screw conveyor (unit:mm)现场使用时,由于渣石颗粒大小不均,清渣螺旋机容易卡滞,效率低下,使用效果不佳,现场仍以人工清渣为主㊂2.3.5㊀超前钻孔注浆TBM 施工遇蚀变岩,为减少掉渣和清渣量,加快施工进度,需使用超前钻机实现超前支护改良围岩的目的㊂但不良地质施工时初期支护均需安装钢拱架,由于设备空间限制,理想状态下超前钻机上端面距开挖断面25cm 左右,但实际应用拱架侵占开挖断面20cm 和设备钻孔时需倾斜一定角度,设备原配超前钻机安装使用时会与钢拱架发生干涉,难以实现在护盾后方超前钻孔的功能㊂针对该情况,为保证不良地质段TBM 顺利施工,现场采用从防尘盾开孔(见图10),改造超前钻机固定架(见图11),将超前钻机固定在拱架旋转环上,降低超前钻机高度,经刀盘铲斗钻孔实现超前钻孔注浆的方案(见图12),成功度过此蚀变段[19]㊂详细注浆参数如下㊂1)注浆材料:主要用化学浆液和HC 材料㊂化学浆液为聚氨酯类,发泡膨胀特性好,无颗粒,无沉降,不易将刀盘固结㊂HC 材料凝结时间短,固结性能好㊂2)注浆范围:按环向间距30cm 沿刀盘外轮廓施作ϕ42mm 自进式中空注浆锚杆(钻头尺寸63mm),8151㊀第9期刘飞香,等:㊀某隧洞工程TBM 不良地质处置探究㊀锚杆长度20m,外插角11ʎ,范围为拱顶150ʎ(导向座部位在两侧斜向钻孔),然后采用钻机按环向间距30cm 施作ϕ42mm 自进式中空注浆锚杆,锚杆长度5m,外插角11ʎ,范围为拱顶150ʎ(导向座部位在两侧斜向钻孔),20m 长锚杆和5m 长锚杆交错布置㊂图10㊀超前钻孔布置图Fig.10㊀Layout of advance drillingholes图11㊀超前钻机固定架Fig.11㊀Advance drilling rigfixer图12㊀超前钻机改进后注浆方案Fig.12㊀Grouting scheme after improvement of advance drilling rig3)注浆步骤:完成1个超前钻孔循环后,安排2拨施工人员,一拨进行注浆作业,另外一拨拆除超前钻机,便于后续掘进的拱架施工作业㊂注浆时首先对5m 长锚杆采用化学浆液进行灌注,注浆压力1~3MPa,然后采用HC 材料对20m 长锚杆进行注浆,注浆压力4~6MPa㊂4)TBM 掘进通过,每循环锚杆搭接长度为5m㊂2.4㊀应对塌方的处置方案2017年8月9日,当地发生6.6级地震,震源深度11km,隧洞工程距震中不足10km,造成护盾上方及掌子面前方大塌方,顶护盾被压到极限位置,刀盘亦被碎石㊁泥沙包裹,无法旋转㊂现场采用人工清理护盾㊁刀盘上方碎石,使用4个100t 的千斤顶,辅助顶护盾伸出,然后对塌腔处进行化学注浆回填㊂使用电液混合驱动模式成功实现刀盘脱困㊂本台TBM 刀盘驱动系统配置8台350kW 电机,单台额定转矩3.5kN ㊃m,主驱动总减速比为1ʒ181,正常掘进时额定转矩为5068kN㊃m(不考虑效率)㊂配置2台液压马达,单位转矩为0.32kN㊃m /MPa㊂驱动原理如图13所示㊂图13㊀电液混合脱困原理Fig.13㊀Electro-hydraulic mixed jamming releasing principle电液混合驱动脱困时,通过改变刀盘驱动变频器的输出,将电机转矩提高为原来的1.5倍,即7602kN㊃m㊂2台液压马达工作压力为28MPa,提供转矩3243kN ㊃m,刀盘电液混合脱困总转矩为10845kN㊃m,是正常掘进转矩的2.14倍㊂此状态下,液压马达驱动的减速机㊁小齿轮㊁大齿圈等承受最大转矩为额定转矩的2.56倍,满足设计余量[20]㊂若按照常规TBM 设计,配置10台350kW 电机,则其脱困转矩为9502kN㊃m,电液混合脱困可提高转矩14%㊂TBM 正常掘进时转矩在1500~2500kN㊃m,而且同样的功率输出下,电机的体积远远大于液压马达,主梁上配置的2台350kW 电机,占用了主梁上部宝贵的支护作业空间,也不利于节能㊂2.5㊀涌泥涌沙处置方案2018年3月18日开始,TBM 掘进过程中从人孔处涌出的泥石混合物数量急剧增加,期间多次启动刀盘时人孔均流出大量混合物,并将1号皮带压停,其中,3月24日凌晨启动刀盘过程中(尚未推进,转速为0.2r /min)主梁人孔瞬间涌出约80m 3泥石混合物,将主梁下部填满,如图14所示㊂4月2日采用正常模式启动刀盘时,人孔瞬间涌出大量泥水混合物,约1509151隧道建设(中英文)第39卷㊀m 3,必须进行超前地质加固,减少涌泥涌沙量后方可掘进㊂但由于护盾后拱架侵占开挖断面20cm,导致无法在护盾后超前钻孔,现场经专家组研讨后决定采用管棚施工㊂图14㊀主梁底部涌泥涌沙Fig.14㊀Mud and sand gushing at bottom of main girder2.5.1㊀管棚施工方案先对护盾后方顶拱180ʎ进行半径方向80cm 扩挖并加固后,再使用管棚机施工管棚,然后通过注浆进行超前地质加固㊂施工完成后对扩挖段进行回填,TBM 设备掘进通过,如图15所示㊂图15㊀超前钻机管棚支护施工示意图(单位:cm)Fig.15㊀Pipe roof support construction sketch of advance drillingrig (unit:cm)2.5.2㊀注浆参数管棚注浆浆液为HC 材料,孔口注浆压力为0~6MPa,终压5MPa,注浆时遵循先稀后浓㊁先单液浆后双液浆(HC 材料+添加剂)的原则㊂注浆结束标准:注浆终压达到5MPa,并稳压10min,在吸浆量小于3L /根时方可停止注浆,关闭注浆阀和回浆阀进行闭浆,闭浆前注入稀浆进行屏浆,屏浆原则是将管棚填充满为止,闭浆30min 后再次对管棚进行注浆,注浆采用稀浆进行灌注,再次达到注浆结束标准后注入双液浆进行封孔,完成该根管灌浆,如图16所示㊂2.6㊀其他不良地质处理方案2.6.1㊀应对围岩大变形的针对性设计本工程TBM 的刀盘采用3种扩挖形式,同时配合底护盾㊁顶护盾伸缩功能,在软岩大变形时能使刀盘快速通过,防止卡机事故的发生㊂图16㊀软弱围岩超前管棚支护Fig.16㊀Advance pipe roof support in weak surrounding rock1)通过边滚刀更换50.8cm(20英寸)刀圈和垫块,该变径方式工作量小,但受滚刀刀轴固定结构限制,垫块高度一般最大为40mm,加之刀圈半径增加的12mm,刀盘半径方向扩挖量为52mm,变径幅度较小,如图17所示㊂图17㊀垫块扩挖示意图Fig.17㊀Diagram of expansion of cushion block2)TBM 后退,扩挖侧导洞,边块运输到掌子面,更换4个边块,实现扩挖开挖直径由6530mm 变至6830mm(见图18),并且左侧边块上部增加了1把滚刀㊂该变径方式需在围岩自稳性较好的情况下提前进行,所需作业空间较大㊂图18㊀开挖直径6530mm 变为开挖直径6830mmFig.18㊀Excavation diameter changed form 6530mm to 6830mm251㊀第9期刘飞香,等:㊀某隧洞工程TBM 不良地质处置探究㊀3)通过在原刀盘外圆环上贴板和刀座切除原连接板后外移重新焊接的方式,实现开挖直径由6530mm 变至6830mm㊂此种变径方式也需要在围岩自稳性较好的条件下提前进行,但所需作业空间小,且刀盘可以设计为整体式,有利于保证刀盘结构强度,如图19所示㊂图19㊀变径前后刀座和外圆环变化Fig.19㊀Changes of tool holder and outer ring before and afterdiameter variation2.6.2㊀高地热为应对可能会出现的高地热问题,TBM 上配置了2台隧道制冷装置,对隧道一次通风系统送到设备上的新鲜风进行冷却㊂单台450kW,气流量900m 3/min,采用R407C 环保制冷剂,不助燃,无爆炸危险,无毒,无刺激,无味,可以防止泄漏对施工人员造成损伤㊂3㊀建议虽然TBM 在制造阶段就会进行一系列针对性设计,但因地下施工的巨大不可预知性,目前TBM 设备仍有很多需要进一步改进的地方㊂3.1㊀护盾预留超前注浆套管由于拱架自身以及塌方导致的拱架下沉,而目前不具备刀盘开挖直径由6530mm 到6830mm 的转变条件,超前钻机在进行管棚支护时需要在护盾后上方扩挖㊂因此需要先拆除已支护好的拱架,然后扩挖,之后再进行扩挖后的支护,管棚支护结束后,还需要拆除扩挖的支护,重新进行正常支护,如此反复,费工费时㊂可在TBM 顶护盾及侧护盾预留环向间距300mm的超前注浆套管,便于超前支护,如图20所示㊂图20㊀护盾预留超前注浆套管Fig.20㊀Reserved advance grouting casing on shield3.2㊀TBM 脱困掘进模式由于塌方严重,刀盘在脱困后很快又会被卡死,需要频繁脱困㊂但脱困转速较低(0.5r /min),携渣能力差,当石渣粒径偏小和存在涌水时,会导致大量砂砾和碎石从刀腔与溜渣槽间隙处再次掉落入刀盘内,不能通过皮带系统正常出渣,大量渣石从主梁人孔涌出㊂对此,可设计脱困推进模式,在刀盘转速2r /min左右时,仍能保持很大转矩;刀盘铲斗和刀座孔采用可拆式挡板,适当减小刀盘开口率,提高主机皮带机能力,从而可以正常出渣㊁掘进,有助于快速度过破碎带㊂3.3㊀高效清渣系统在围岩破碎带,清渣占用了大量时间和人力,可设计类似于螺旋机㊁皮带机等适用于破碎岩石的清渣系统,并增加碎石机,提高清渣效率,或者设计类似水车结构的旋转式清渣系统,将底拱石渣运送至主梁上方人孔进入皮带机㊂4㊀结论与讨论在本隧洞工程不良地质处置中,TBM 的针对性设计起到了非常重要的作用,如电液混合驱动有效地帮助TBM 脱困㊁护盾延长减少了清渣量㊁钢拱架顶升提高了支护质量㊂但也存在一些问题,如螺旋机清渣效果不理想㊁超前钻机使用不方便㊁在拱架下陷严重时无法实现管棚作业㊁刀盘在断层破碎带无法变径㊁TBM 无法低速大转矩掘进等,需要后续进一步研究㊂参考文献(References ):[1]㊀王梦恕.中国盾构和掘进机隧道技术现状㊁存在的问题及发展思路[J].隧道建设,2014,34(3):179.WANG Mengshu.Tunneling by TBM /shield in China:State-of-art,problemsandproposals [J ].TunnelConstruction,2014,34(3):179.[2]㊀杜立杰.中国TBM 施工技术进展㊁挑战及对策[J].隧道建设,2017,37(9):1063.DU Lijie.Progresses,challenges and countermeasures forTBM construction technology in China [J 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