深埋tbm施工隧洞岩爆特征及现场应对措施

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1、岩爆监测预报与控制学术研讨会论文集深埋TBM施工隧洞岩爆特征及现场应对措施张照太，杨建山，陈竹(北京振冲工程股份有限公司，北京l∞102)蕾耍：结合锦屏二级水电站两条采用Ⅱ玎讧施工的高埋深隧洞的现场施工实际情况，总结了引水隧洞岩爆的特征，积累了ⅡⅪ蛆通过强岩爆段的一些经验，并用于指导现场的施工，效果明显，为后期同类ⅡⅪ讧施工项目提供了可参考的经验。关键词：锦屏二级水电站；高埋深隧洞；岩爆；ⅡⅫ讧：应对措施l引言TBM法隧道施工技术在国外已经有50多年的发展历史，我国自上世纪70年代开始引进TBM，进入21世纪以来，随着我国经济建设投入的不断增加，我国有更多的水

2、利工程采用1BM设备施工，然而随着工程数量的增多，地质条件的不断变化，更多新的、复杂的问题的出现给TBM施工带来更多的挑战。锦屏二级水电站工程主要采用钻爆法和rIBM设备施工，目前，T删施工的1#、3#引水洞在埋深较大的洞段施工时已遭遇到强烈～极强岩爆，给现场施工人员和设备带来很大的威胁，也严重的制约整个工程的进度。因此，采用T删顺利通过强烈至极强岩爆段是施工单位面临的一大困难，有必要在工程实践中进行认真的研究规律、总结经验来指导施工。针对TBM在施工中遇到的岩爆情况，分析了岩爆发生的规律和特征，针对现场不断摸索出的一些成功的应对措施，找到TBM在高埋深隧洞施

3、工中的一些经验，为锦屏工程TBM后期施工提供指导，为后期同类工程施工提供可借鉴的依据。2工程概况2．1工程概况锦屏二级水电站工程处于高山峡谷的岩溶地区，引水隧洞最大埋深2525m，平张照太，杨建山．深埋T酬施工隧洞岩爆特征及现场应对措施20lo年11月75．2。76．4％，工程区的最大主应力可达63MPa，属典型的高应力区施工工程。水电站隧洞群建设规模庞大，包括七条隧洞，平均洞线长度约为16．67km，包括2条辅助交通洞、l条排水洞和4条引水洞，其中两条辅助洞(已经贯通)、2拌、4撑引水隧洞为钻爆法施工，开挖洞径13m，l}}、3拌引水隧洞(开挖直径12．4m

4、)和前期的施工排水洞(开挖直径7．2m)为TBM施工。该工程地质条件复杂，具有埋深大、洞线长、洞径大的特点，为典型的深埋长隧洞特大型地下水电工程。』●_II—_—_————_———___—_——__l撑引水隧洞．1BM设备施工量2撑引水隧洞．钻爆法施工。'_——_—_—曝脯嘲_———霸曩·—霸黼嘲麓_—_—_蹦霸暇豳霸_脯翻霸麓_嘲量3撑引水隧洞皿M设备施工’________————_—_—————·_—————-___—————一蕊4撑引水隧洞．钻爆法施工二{嬲聪嘲嘲嘲艄黼嘲黼鞘麟黼嘲阙黼黼黼黼黼麟嘲黼黼黼㈣量施工排水洞．Ⅱ强讧设备施工马j____————_

5、_______—_____——_-I图1施工排水洞和4条引水洞平面布置图Figl】鹏lPlan删of恤c0璐虮蜘吼drainagetImnd锄d4h池ce删s2．2地质条件TBM施工洞段以白山组大理岩和盐塘组大理岩为主，地层总体走向以Ⅻ旺向为主，工程区内断层则均属非活动断层，充填较密实且破碎带宽度均小于5m，围岩以Ⅲ、Ⅱ类围岩为主，岩石坚硬完整致密，单轴湿抗压强度为55～114MPa，弹性模量为25～40G_Pa，变形模量为8～16C岫a。围岩自稳承载能力强，隧洞的总体成洞条件较好。在高埋深的白山组段具备发生岩爆的条件，其强烈程度以轻微～中等岩爆为主，部分地段

6、将发生强烈～极强岩爆。3隧洞岩爆特征(点)根据前期施工排水洞和目前3#引水洞施工情况，在T酬施工隧洞中，岩爆大多发生在北侧边墙的拱肩和南侧边墙的腰部，具体位置见图2所示。一般以轻微和中等岩爆居多，给T删施工带来的影响较小，主要表现为层状和块状塌落(称为应力、结构面组合塌方)，弹射性岩爆很少，几乎没有。而对现场施工影响较大的岩爆主要是应力型岩爆，包括两侧的应力型结构塌方和项拱的断裂型岩爆。张照太，杨建山．深埋TBM施工隧洞岩爆特征及现场应对措施2010年11月12直神龃厂。哥妒‘《．尝。夕图2Ⅱ}~I开挖隧洞岩爆发生区域图FigI鹏2Diagramforr0呔b

7、I础aI鞠inTBM懿删∞删3．1施工捧水洞岩■特点施工排水洞TBM开挖直径为7．2m。根据以往现场总结的经验，主要有以下几点。(1)伴随性：在T阴设备过程中，刀盘前部和护盾内部伴随着掘进产生岩爆的响声。(2)突发性和不确定性：岩爆的发生前无明显征兆，发生的时间和位置很难确定。(3)滞后性：设备掘进过程中，强烈岩爆的发生常具有滞后现象，经常为开挖后20个小时后出现，最长滞后74小时，发生位置在设备掘进过后10～25m范围内(正常掘进速度下)，多发生在掌子面后1．5—2倍洞径范围内。(4)连带性和衰减性：某一点发生岩爆后，周围附近经常会伴随多次岩爆。在现场施工过

8、程中刀盘前部的岩爆也会导致刀盘后方已经