tbm在不良地质条件中的施工技术应用

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1、TBM在不良地质条件中的施工技术应用徐腊锋中国能源建设集团葛洲坝一公司湖北宜昌443002文章以埃塞俄比亚GD-3水电站工程引水隧洞TBM施工为例，对TBM施工中遇到的涌水、断层、破碎带、高地温、有害气体等不良地质条件进行了分析研究，从宏观和微观角度提出了TBM通过不良地质情况的所应用的施工技术方案和措施，为今后TBM施工借鉴、参考。关键词：TBM；施工技术；不良地质；应用1.引言TBM是全断面隧道掘进机(TunnelBoringMachine)的英文缩写，是一种大型隧道施工设备。其技术含量高，涉及机械、液压、电气等多种技术。近年来，TBM以其高效、安全、环保的优

2、点，越来越多的被国内外许多大型交通、水利工程项目所釆用。与钻爆法相比，因其对地质地层状况较敏感，因此，我们以埃塞俄比亚GD-3水电站引水隧洞TBM施工中遇到的不良地质所应用的施工技术进行分析和总结，为今后TBM施工借鉴、参考。2.工程概况埃塞俄比亚GD-3水电站位于埃塞俄比亚南部Genale河上，为Genale-Dawa流域的第3个梯级，工程现场位于埃塞俄比亚首都亚的斯亚贝巴南部偏东约400公里，距肯尼亚边境约200公里，距索马里边境100多公里，属热带雨林区。工程为引水式电站，水库集雨面积10445km2,死水位1080m,装机容量254MW,由3台84.7MW

3、的立轴混流式水轮发电机组组成。木电站多年平均流量92.5m3/s,水库总库容2570Mm3，有效库容2310Mm3,具备多年调节性能。GD-3水电站主要由坝区建筑物、输水发电系统以及厂房建筑物三大部分组成。其中输水发电系统主要由引水明渠、进水口、低压隧洞括TBM开挖段和人工钻爆开挖段)、引水调压井、竖井、高压隧洞、引水岔管、引水支管、尾水支洞、尾水岔洞、尾水调压室及尾水明渠组成，输水线路总长约14.5km。低压隧洞TBM开挖段长10399.05m,开挖直径8.1m，为不衬砌隧洞，开挖量为535843m?。从下游向上游施工，TBM掘进，采用连续皮带运输出渣至洞U弃渣

4、场。TBM施工段隧洞最低的垭UI上覆岩体厚度约220m,最大上覆岩体厚度约490m,地面高程1300m〜1600m。通过太古代片岩和晚前寒武系花岗岩地层。隧洞围岩类别以II〜III类为主。接触带附近，节理裂隙较发育，部分风化蚀变成砂状，在一定的范围内围岩类别为III〜IV类，TBM掘进存在着涌水、断层、破碎带、高地温、有害气体等不良地质条件，文章针对TBM在不良地质条件下确保TBM正常掘进所应用的施工技术处理措施展开探讨。1.涌水、断层及破碎带等恶劣状况施工技术为了应对和克服在掘进过程中可能出现的涌水、断层及破碎带等不良的地质问题，采取四步施工技术方案，每一步都是

5、进一步深入和改善的方案，四步方案为：(1)地质状况扫描(2)排水(3)地层处理(4)傍洞和加固(最坏的不可预见的岩石状况)采取这些技术方法可以将掘进作业的延误限制在最小，比如利用设备维修保养班工作吋间。TBM停机进行深度处理只有在特别需要的情况下进行。3.1地质状况扫描在接近不良地质段并预判有渗水或涌水吋，每天早上维修保养班需要进行超前钻孔探查。超前钻孔的长度为30-35m。如果水流不大，可以照常掘进，否则需要打排水孔，并在掘进过程中对工作面进行频繁的观察，看是否冇地质条件变化，有无断层或其他更坏的地质征兆。3.2排水在超前钻探出流水或断层带吋，或在TBM机掘进中

6、出现较人的水流时，一定要打排水孔降低水压。用钻机沿着盾体周边的导孔打，排水孔的孔径不小于50mm,深度为15-20m。排水孔的数量和位置要根据水流的情况来判定。在打完排水孔iL水被导流到TBM后部，观察掌子面，如果掌子面完整没有扩挖现象，则掘进工作可正常开始；反之，如果掌子面破碎，扩挖明显，就要进行深度地质处理。3.3地层处理在掌子面破碎严重，扩挖量人吋，如果有水流，要进•-步排水降低水压。然后，要打一批灌浆孔，孔深15-20m，安装上玻璃钢管，注入聚氨酯泡沫，泡沫与水反应，体积可以膨胀到30m，渗入岩石缝里以加固岩体。视工程安排，也可以用水泥浆代替。完成岩体加固

7、后，要打一些更深的孔进行排水降压，这些孔要超过注浆孔的深度。这时在TBM周围形成一个伞形的加固地层，而II深层的水压被排除。可以开始掘进作业。第一步都是检查掌子面，上述加固作业必要吋可以重复进行。3.4傍洞和加固在没有任何前兆的情况下出现极端恶劣的地质情况，TBM主机被压死在断层破碎带地段，则必须采取下述技术方案：(1)加固工作面，在TBM工作面处注泡沬浆或树脂浆。(2)通过在伸缩盾或尾盾后部的上方打傍洞，用传统的方式打，但要采取喷射混凝土等支护措施，以防再塌方并保护作业人员安全。(3)在TBM上打1.8m高的傍洞，傍洞长度应超前掌子面一定距离。(1)安装钢拱架(

8、HEB10