对隧道TBM导洞扩挖法施工的探讨与展望

介绍导洞法的概念及其作用,分析导洞法的特点及其适用条件。以2座已建成运营的单洞双线铁路隧道和1座施工图设计阶段的双洞6车道高速公路隧道共3座地质差异较大的特长隧道为依托,主要进行以工期关键工序——挖掘和初期支护为研究对象的工期方案模拟,并比对模拟方案工期与实际或施工图设计工期。认为:1)软弱破碎围岩比例高的单洞隧道应慎重采取TBM导洞法。2)仅用1台TBM单向导洞法取代工期性辅助导坑对单洞特长隧道而言是不可行的;在单洞特长隧道建设中,2台TBM相向实施TBM导洞法是可行的,但须具备设置辅助导坑的条件,辅助导坑宜按无轨双车道断面设置。3)在双洞特长隧道建设中,双洞各用1台TBM相向平行导洞法则有望取代工期性辅助导坑;双洞特长隧道实施TBM导洞法,在工期、成本(投资)、不良地质应对方面有明显优势。4)川渝地区广泛分布的泥岩、砂岩、砂质泥岩、泥质砂岩及其互层地层具有实施TBM导洞法的天然地质优势。最后对TBM导洞法的应用前景进行了展望。

TBM导洞扩挖法爆破减振效果模拟研究

为研究TBM导洞扩挖法对紧邻建筑物的减振效果,以青岛第二海底隧道为背景,分别建立上、下台阶开挖法和TBM导洞扩挖法三种工况下的数值模型,比较分析三种工况下邻近建筑物动力响应特征,结果表明TBM导洞扩挖法减震效果较上、下台阶法更好,可为类似工程提供参考。

极强岩爆洞段TBM导洞扩挖法施工技术研究与应用

TBM(隧道掘进机)施工受地质条件影响非常大,特殊地质条件下必须要以开拓性的思维,结合具体工况,创造性地解决具体问题。结合锦屏二级电站引水洞TBM施工实践,总结极强岩爆工况下的一种特殊的施工方法,即钻爆法施工导洞再TBM法扩挖成洞,取得了良好的效果,人员及设备安全得到了有效保障,TBM顺利通过极强岩爆洞段。

大断面连拱隧道侧导洞扩挖影响分析

依托深圳嶂背大断面连拱隧道扩挖工程,基于勘探资料和施工情况,建立三维有限差分数值模型,分析侧导洞扩挖对围岩支护力学行为的影响,并开展现场实测验证。结果表明:侧导洞扩挖使得拱顶沉降增加40%~50%,水平收敛增大2%~15%,但仍低于规范容许值;扩挖显著影响夹岩的力学响应,但扩挖后的夹岩塑性率仍小于20%,且夹岩塑性区并未贯通;扩挖导致初期支护的变形及应力升高25%~30%,应重点关注衬砌压应力变化;经安全评估,中导洞受力状态最差,侧导洞扩挖将一定程度影响待开挖夹岩和初支的稳定性,但不会严重威胁隧道安全,扩挖工程是安全可行的。

TBM导洞扩挖法在高地应力软岩隧道施工中的应用效果分析

运用MIDAS GTS有限元软件,分析了TBM导洞扩挖法在高地应力软岩环境中隧道开挖的应用价值。通过对某公路隧道分别采用TBM导洞扩挖法、预留核心土环形开挖法和两台阶法三种施工方法进行数值模拟,主要以拱顶沉降、拱腰水平收敛和拱底隆起等围岩变形指标进行对比分析,得出TBM导洞扩挖法高地应力软岩隧道施工时的围岩变形控制效果最好的结论。同时分析了在富水等复杂地质情况下,TBM导洞扩挖法在排水、探明前方地质情况等方面更具有优势。

青岛海底隧道导洞扩挖法导洞位置比选研究

以青岛海底隧道开挖工程为背景,利用TBM导洞先行开挖,然后钻爆法扩挖,对隧道开挖过程进行数值模拟,研究导洞位置不同对地表建筑物爆破振动的影响,结果表明:三种导洞位置方案中,导洞位置在正中上部较其他方案中监测点峰值合成振动速度小;建筑物上监测点位置在爆破开挖面正上方的峰值合成振动速度最大;随着导洞位置下移,建筑物上监测点峰值合成振动速度随之增大。

特长隧道TBM导洞扩挖法施工方案研究

以秦岭天台山隧道为工程依托,对特长隧道TBM导洞扩挖法施工方案进行研究:首先对隧道采用TBM导洞扩挖法施工方案的适用性进行分析论证;其次对隧道5种施工方案从设备配置、工期、经济指标等方面进行综合比选。推荐采用左线进口直径6.39 m TBM导洞扩挖法+钻爆法、右线全部钻爆法的施工方案。

深埋长隧道TBM施工关键问题探讨

针对深埋长隧道开挖所面临的高水压、高地压、高地温、大变形、难支护等问题,分析总结传统钻爆法开挖与支护技术、全断面隧道掘进机(TBM)施工技术、TBM导洞扩挖技术应用中的优劣,TBM导洞扩挖法为深埋长隧道开挖提供了新的设计思路。由于深埋长隧道的建设环境与浅埋隧道建设环境存在显著差异,TBM施工将面临3个关键问题——岩爆问题、卡盾(大变形)问题和未准确探测前方地质而发生的施工事故(涌水、突泥等)。为揭示TBM施工过程中卡盾的存在性,分别针对某一特定地质条件下深埋软、硬岩TBM施工进行理论分析和数值模拟研究。结果表明,软岩地层TBM施工发生卡盾,而硬岩完整地层TBM施工未发生卡盾。

中国盾构和掘进机隧道技术现状、存在的问题及发展思路

简要分析我国盾构、掘进机隧道修建技术的现状,包括水下盾构隧道、地铁盾构、TBM隧道和山岭TBM隧道的技术现状。通过列举典型工程案例,分析总结我国盾构、掘进机隧道技术存在的问题:1)水底公路隧道盾构直径过大,2)单层管片衬砌的耐久性不足,3)护盾式TBM有很多局限性,4)土压平衡盾构不是万能的,5)隧道线路标高选择不合理,6)工程建设中存在4大不合理。针对这些问题提出解决建议:1)一般情况下,水底公路隧道盾构直径不宜超过12 m;2)增设二次模筑混凝土衬砌,形成复合衬砌结构;3)取消护盾式TBM,提倡采用开敞式TBM;4)盾构选型时,应同时考虑比选泥水盾构、土压盾构和开敞式无刀盘盾构;5)避开在岩层交界面上选线;6)工程建设一定要坚持科学发展观。为盾构、掘进机隧道的设计和施工提出新思路,包括:1)无刀盘的开敞式网格盾构,2)压缩混凝土衬砌,3)TBM导洞超前再钻爆法扩挖,4)风井始发盾构。最后,指出大直径盾构不是发展方向,长距离掘进(>2 km)时,深埋盾构施工才是发展方向;并提出琼州海峡隧道采用盾构法施工(深埋优于浅埋),渤海湾海峡海底隧道采用直径为10 m的TBM+钻爆法施工,台湾海峡隧道采用深埋方案开敞式TBM+钻爆法施工的想法。

海底圆形小断面软土隧道施工技术

厦门翔安隧道服务隧道为类圆形隧道,开挖断面46m^2,陆域端存在1 000m的全风化土层-全强风化的岩土互层地层,隧道埋深6～40m,全部位于地下水位以下,受厦门地区强降雨的影响,隧道地下水非常丰富,土层遇水即崩解坍塌,就服务隧道在上述地层如何安全快速组织施工进行了论述,结合工程实例,认为采用台阶法（全断面或预留行车平台）施工最有利于小断面圆形隧道的施工、同时得出了该工法合理的初支参数、施工步长、设备配置等,对以后类似隧道施工提供了一定的参考和借鉴。

库水位以下强溶蚀地层输水隧洞施工

千岛湖配水工程进水口段输水隧洞位于新安江水库库水位以下22.90 m,强溶蚀带地下暗河发育且无法避让,常规的“引、跨、绕”方案均难以实施。为此,基于地质超前预报成果,采用先进行全断面动态回填注浆封堵,后“先导洞,再扩挖”的施工方案,成功穿越了高水压下的强溶蚀带,有力保障了配水工程隧洞在岩溶地层的施工安全。实践表明,该工程实施方案对此类工程涌水问题的处理具有借鉴意义。