不良地质洞段TBM施工方法.docVIP

不良地质洞段TBM施工方法 由于TBM设备庞大，对地质条件适应性没有钻爆法那样灵活，在没有预警的情况下遇到不良地质条件时，TBM掘进受到的影响远大于钻爆法开挖，往往导致掘进速度缓慢、效率低下以及工期拖延。如果处理不当，甚至会带来灾难性的后果。要根据TMB自身特点和工程地质条件采取相应的施工步骤及处理措施，以保证安全、顺利地通过不良地质地段。 1、超前地质探测 根据前期勘探以及几个辅助洞的开挖分析表明，隧洞工程区存在地下水、高地应力和岩爆、有害气体、断层破碎带等不良地质问题，特别是涌水是引水隧洞的主要地质问题。TBM施工是一种机械化程度很高的全断面施工技术，若在施工中突遇地质灾害，在无支护之前产生大量塌方、涌水、掉块，使机器被埋、被淹、被卡，将会出现进退两难、难以处理的局面。为避免事故的发生，除提高勘察精度外，在隧道施工过程中，运用各种先进技术、手段和方法对隧道掌子面前方地质条件进行及时准确地预测，可以提前采取预防措施，避免灾害的发生，保证隧道施工的安全。 超前地质预报是勘测设计阶段工程地质工作的延续，结合实际地质状况与设计不一致的部分进行对比，有助于提高地下工程勘测质量，超前预报提供有关隧道前方地质条件的变化信息，从而能够及时指导TBM施工，采取有效措施，安全通过不良区域。本工程采用beam系统实时探测方法作为TBM掘进探测主要手段。 2、不良地质段超前处理 在TBM施工中对于不良地质洞段采取超前处理，避免揭露之后在后期处理，工程效果明显。若地质条件复杂，采取单一的超前处理措施不能满足工程需要，则采取多种处理方法进行综合处理。 超前支护包括超前锚杆、超前灌浆等措施进行超前处理，遭遇特殊不良地质时，可采取钻爆法绕前处理。 （1）超前锚杆支护 超前锚杆主要用于节理裂隙发育，但岩石较完整的洞段。采用设备L1区配置的钻进设备，向掌子面前方钻设超前锚杆，形成对前方围岩掌子面外围的围岩支护，并对前方围岩进行灌浆固结，形成锚固圈保护下的掘进作业。超前锚杆与钢支撑形成牢固连接；超前锚杆胶凝材料使用早强水泥砂浆或快速锚固剂。 在断层破碎带等洞段，由于围岩易产生塌方，故施工前应采用超前小导管注浆进行预支护。超前小导管采用热轧无缝钢管加工制成，前端加工成锥形，尾部焊接加劲箍，管壁钻设注浆孔，施工时钢管沿隧洞开挖外轮廓线布置，环向间距视围岩情况进行布置。 （2）超前灌浆 当超前预报及勘探判断地质条件较差或可能存在大量涌水的情况下，需进行超前灌浆处理。位置一般情况下在TBM护盾外侧，采用L1区配置的钻进设备施钻，孔深需根据地质条件进行布设。超前灌浆施工时可采用纯压式灌浆，孔深可达30~50m，灌浆压力依据测定的地下水压力确定。灌浆材料水泥浆为主，根据实际情况添加环保型的速凝剂。 3、地下突涌水处理 地下突涌水具有压力高、稳定流量大等特点，地下水涌水的处理是工程安全、快速施工的关键。涌水量大于20L/s的涌水点除个别地段为密集线状渗水外，一般为高压集中涌水。隧洞地下水处理思路为：根据地质超前预报成果，立足于超前注浆封堵，争取在开挖前封闭地下水通道；对意外揭露的突发性涌水，根据涌水量大小采取合适的施工方法将动水变成静水后再实施注浆封堵。 对于渗滴型出水，因其量少、水压力低，可以不考虑注浆处理或在引水隧洞开挖过后再进行后注浆处理，不影响引水隧洞掘进进度。 线状渗水一般出现在断层、破碎带或节理裂隙发育洞段，虽其涌水压力不高，但涌水量大，对引水隧洞施工也有一定的影响，宜作一般性处理。 高压集中涌水段涌水量大、压力高、突发性强、危害性大，一旦揭露后再行封堵难度加大。对高压集中涌水，原则上必须在涌水点未揭露前进行注浆封堵，即采用超前预注浆的施工措施，在静水条件下将其封堵。 当出现流量小于3m3/s的低压大流量管道突涌水时，由于TBM设备的设计、制造已考虑应对措施，能够保证人员和设备的安全，掘进可以照常进行，后处理工作及时跟进。 当TBM掘进前方出现大于3m3/s的大流量涌水时，由于TBM刀盘下部预留了可控制排水孔，为防止水流将岩渣带出刀盘，需适时控制液压防水门，以免设备L1区堆集较多岩渣，增大清理难度。 在辅助洞开挖过程中取得了宝贵的超前预报相关资料和预报经验的基础上，结合TBM设备配置的超前预报设备，可更加准确地判断引水隧洞前方的地下水情况，判断出水位置，特殊情况下，可通过辅助导坑进行掌子面前方的超前处理，确保TBM设备顺利通过该洞段。 4、高地应力及岩爆处理 依据三维初始应力场反演回归分析，洞线高程1600m处最大主应力值为63MPa、最小主应力值为26MPa，属高地应力区。其主应力值基本上是从上到下逐渐增大，断层穿过的岩体周围主应力值有明显的减小，等值线分布规律变化较大，说明断层对初始应力场分布有明显的影响。因此，引水隧洞在施工开挖过程中，将产生轻微~中等强度