浅谈特殊地质条件下tbm的施工

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1、浅谈特殊地质条件下TBM的施工中国水利水电第六工程局有限公司辽宁沈阳110179摘要:TBM掘进机以其快速、高效、安全、优质等优点越来越广泛地被应用于隧洞开挖中，然而在不良地质洞段中TBM掘进缓慢。结合辽宁某重点输水隧洞工程，总结在特殊地质条件下的超前地质预报方法及处理措施。关键词:TBM施工不良地质超前探测富水带治理1前言TBM能实现快速、高效、优质和安全施工，总工期和综合效益优于钻爆法，然而在不良地质条件下TBM掘进速度降低，甚至出现TBM损坏或不能顺利通过的情况，因此必须对不良地质洞段进行超前

2、处理，确保TBM掘进效率。辽宁省某重点输水隧洞工程TBM标段主洞起点设计底高程201.81m,终点设计底高程194.0m。主洞总长18,594.156m(桩号66+726.42~85+320.576m),设计引水流量70m3/s,洞径8.0m,为圆形断面，用TBM法施工。2.地质概况和主要不良地质TBM标段主洞主要岩性由两部分组成。主要岩段为中牛界白垩系小岭组角砾熔岩、安山岩、流纹岩、熔岩角砾岩、凝灰岩、凝灰质砂岩等火山岩和火山沉积岩，涉及洞身长度12.428km。次要岩段为太古界鞍山群的强烈混合化

3、角闪斜长片麻岩、花岗片麻岩、二云斜长片麻岩、斜长角闪岩、变粒岩、磁铁石英岩和混合岩等，涉及洞身长度6.154km，埋深67-243m；主要地质构造有成木奇—榆树一铮尖子大型平缓不对称向斜褶皱的西翼和断层。木段发育有KF2、F48、F55、F58、F60共5条较大断层。主洞主要不良地质是上述5条断层破碎带、严重影响带、密集节理带和古风化壳。涉及洞身总长的1/3。主要的施工地质灾害是坍塌、涌水甚至突水。除此之外的不良地质则是处于200~500m埋深的混合岩、混合花岗岩，特别是其中斜长角闪岩残留体，可能引

4、发的施工地质灾害则是岩爆。2.TBM施工地质超前探测技术为保障安全、快速施工，必须做好洞身不良地质体的长期和短期超前地质预报、超前钻探、施工地质灾害临近预警工作，判断可能发生地质灾害的相对位置。在确保安全的前提下制定出切实可行的钻进方案。3.1TSP长期地质预报长期超前地质预报采用的主要技术手段是TSP探测。是20世纪90年代地下工程地质预报技术的最新科研成果，目前这种方法在国内外应用比较广泛。在隧道内人工制造一系列有规则排列的轻微震源。震源发出的地震波遇到不良地质界面吋，将产生反射波，它的传播速度

5、、延迟吋间、波形、强度和方向等均与相关界面性质以及产状密切相关，并通过不同数据表现出来。通过设置的震源反射波的数据采集系统，将这递增数据经微机处理后储存起来。然后，将数据输入带有特制软件的电脑，经过复杂数学计算后，最后形成反应相关界面或地质体反射能量的影像图和平面、剖面图，供工程技术人员解译。用于超前预报隧道掌子面前方不良地质的性质、位置和规模。探测有效距离般为掌子面前方100-150m,最高分辨率为lm地质体。TSP具有适用范围广，超前预报距离较长，对隧道施工干扰小，探测吋间短，一次完整的探测仅为

6、45min,提交资料及时、经济等优点。其不足之处在于对地下水的反应不敏感。3.2掌子面地质测绘与地质做图短期超前地质预报采用掌子面编录预测法（地质素描法）。每循环进尺后由地质专业人员对掌子面的岩石、节理、断层和岀水情况进行素描，然后按经验和地质规律对下一循环地质情况进行预报。根据地质素描进行推断，初步判断围岩类别，制定相应的支护方案。其基本原理是：掌子面出露的岩层与地表某段岩层确为同--岩层的前提下，用地表岩层的层序预报掌子面前方将要出现的岩层。在长期超前地质预报得出的不良地质体厚度的基础上，依据掌

7、子面已揭露的不良地质体的产状位置，经过一系列的三角函数运算，求得条带状不良地质体在隧洞掌子面前方延伸和消失的位置。在隧洞掘进过程中，在出现断层破碎带、溶洞、暗河和洞穴淤泥之前，一般都会出现各自的明显或不明显的前兆标志；这些标志的出现，常常预示前述不良地质体已经临近了。因此，不良地质前兆预测法，一方面有助于掌子面前方不良地质体的性质的鉴别，更有助于对不良地质体临近的判断。3.3超前钻探根据宏观预报和长期、短期超前地质预报结果，还要对断层破碎带、严重影响带、密集节理带等软弱、破碎围岩段，特别是富水带，和

8、可能产生岩爆不良地质洞段实施超前钻探。超前钻探是在掌子面布设钻孔,超前孔深一般15-20mo以水平钻为主，一般布置1〜3个钻孔；对于富水带，一般布置5个钻孔，即掌子面中间1个钻孔，掌子面底部和拱部各布置2个钻孔，而且周边的4个钻孔应向外有一定倾斜，倾斜角度视具体情况决定。对于可能产生岩爆不良地质洞段来说，主要根据钻孔中的岩屑物质成份、钻进速度、和是否夹钻等特征判断不良地质的性质、类型。在挤压变形地质洞段，进行超前地质钻孔取芯，分析试验芯样的物理力学性质，预测软岩的膨胀