Ｑ 垒生箜 塑 ［文章编号】１００２一Ｏ６２４（２Ｏ１４）１１－－００２９－－０２ 查 型 鱼 工程施工 不良地质段ＴＢＭ施工方案分析 施春生 （辽宁润中供水有限责任公司，辽宁沈阳１１０１６６） ［摘要］在国内采用ＴＢＭ（隧洞掘进机）施工的长距离隧洞工程为数不多，文章较为详尽地阐 述了在大伙房水库输水工程中，针对不良地址段采用ＴＢＭ施工方案，取得了良好的效果。 ［关键词］隧洞施工；ＴＢＭ施工；不良地址段 ［中图分类号］ＴＶ５２ ［文献标识码］Ｂ ’ １工程概况 大伙房水库输水工程位于辽宁省东部山区的 露、松动时间。 ５）断层地段的支护宁强勿弱，并加强量测反 馈，以保证安全。 ２．３段层破碎带施工工艺 本溪市桓仁县内，主体工程为长８５．３２ ｋｍ、开挖直 径８．０ ｍ的输水隧洞及附属建筑物。ＴＢＭ２标段为 辽宁省大伙房水库输水工程疙疤寨～台宝段输水 针对敞开式掘进机在软弱围岩掘进的实际情 况，在进行超前地质预报的基础上，为有效控制不 良地质对掘进造成的负面影响，ＴＢＭ施工需采用 相应的辅助施工措施。辅助施工措施的方法是先 进行超前加固，目的是尽量减少掘进过程中的坍 剥量和围岩出护盾后的收敛量，并通过加强初期 隧洞合同段，全长２２ ４６４．２５ ｍ。 ２断层破碎带施工 ２．１断层破碎带及其处理方法 在通过Ｆ４４断层带及Ｋｌｘｌ与Ｔ３ｘ地层时，严 格按先预报、再超前支护、后钻爆开挖通过的原则 进行施工。对断层破碎带坚持“管超前、严注浆、短 进尺、强支护、早封闭、勤量测、快反馈”的原则，循 环进尺控制在Ｏ．５～１．０ ｍ。当围岩量测结果显示围 支护等手段有效控制围岩收敛和变形。 施工过程中应根据超前地质预报预测前方围 岩的破碎程度后确定相应的支护原则：对于较破 碎（有少量剥落、坍塌）围岩，应慢速掘进通过，通 岩和支护变形异常时，及时调整支护参数，加强初 期支护并及时进行初期支护。 ２．２断层破碎带的处理 过后及时施作初期支护；对于严重破碎（剥落较 多，出现坍塌），应采用先超前加固，后掘进、及时 支护的措施。 １）当断层规模不大，渗水量不大的情况下，可 采用超前锚杆、超前小钢管支护、超前小导管注 浆、管棚等超前支护的方法以及固结灌浆的方法 处理。 辅助施工主要包括：超前锚杆、超前小钢管支 护；超前小导管注浆；管棚及自进式锚杆注浆等 形式。 ２）断层规模较大，或有大量涌水的情况下，应先 ３富水段施工 ３．１地质预报 进行超前灌浆，再结合超前支护的方法进行处理。 ３）根据位移量测结果，评价支护的可靠性和围 施工中首先加强地质预报工作，运用ＴＳＰ２０２ 岩的稳定状态，及时调整支护参数，确保施工安全。 ４）通过断层地段的各施工工序之间的距离宜 尽量缩短，尽快使全断面支护封闭，减少岩层暴 超前地质预报、地质雷达探测、超前红外线探水等 手段，探明前方及洞身周边可能的突水情况。同 时，及时与设计单位、工程师人员联系，根据现场 ・２９・ 工程施工 东北水利水电 爆、诱发的可能。 ４．４设临时防护网 ２０１４年第１１期 实际情况，采取注浆封堵、超前加固地层等措施。 利用超前地质预报手段（地质素描、地质超前预报 仪、超前红外线探水仪），进一步探明断层破碎带 在掌子面及其附近岩爆地带加铁丝帷幕，以 特征，调查地表水流分布及其与地下水的相互关 系，根据结果反馈信息，为选择正确的施工方法、 采取特殊的处理措施提供依据，并指导施工，杜绝 事故发生，保证工程质量，使施工顺利进行。 增加作业场所的安全，保证人员、设备的安全。 ４．５监测控制措施 结合超前地质预报技术，用弹道地震仪对掌 子面及掌子面前方１５￣２０ ｍ的地段进行监测，用 地震波速推算岩石强度，并根据岩石强度及有关 施工中，根据超前地质预报结果，采用超前钻 孔探明的方法，提前探明是否突水，判明涌水量、 分布情况、补给方式、变化规律‘，根据结果采取相 应的处理措施。 ３．２处理原则 根据判明的涌水涌泥性质，采取“大堵、小疏、 疏堵结合，以堵为主和地表地下综合治理”的原则。 ４岩爆段施工 ４．１预测预报 采用地应力、岩石强度进行宏观预报预测，进 行岩石强度室内试验，判断岩爆的可能性。 ４．２加固围岩措施 在完整、坚固地段的岩层中一般可不设支护， 但在岩爆地段则必须进行支护，第一是改善围岩 应力状态，不仅要改变大小及其分布，还要使洞室 周边岩体从二向应力状态变为三向应力状态，第 二是起防护作用，防止岩石弹射与塌落等破坏性 事故的发生。 １）加强初期支护。施工中若发现有岩爆的征 状，则需采取锚网喷支护。网喷混凝土厚度视岩爆 的等级确定。 ２）应力释放措施。岩爆等级较低地段，采用对 掘进面高压水冲洗，使围岩受到湿润，提高其韧 性，软化表面，促使应力的释放和调整，以进一步 减少岩爆发生的可能。 岩爆等级较高地段，采用超前钻孔，二次释放 地应力，并在钻孔中灌水，增加岩石湿度。掘进时， 则可配合刀具掘进，边洒水边切削。掘进后，可在 工作面及侧壁上定期洒水，以湿化围岩。 ４．３改善施工方法 由于采用ＴＢＭ施工，采用多循环的掘进作业 方式，掘进出来的围岩周边圆顺，光滑，最大限度 的减少了局部应力集中的可能性，从而减弱了岩 ・３０・ 经验公式判定存在岩爆的可能性。 ４．６其它防护措施 １）对滞后型岩爆要加强观察，专人巡视，重点 监视岩爆征兆，发现情况，立即处理。 ２）机械车辆易损部位，人员乘坐部位要加焊 钢结构防护棚。 ５ ＴＢＭ掘进参数的选择调整 掘进参数的选择也是影响软弱围岩施工的主 要因素。掘进参数是指刀盘转速、刀盘扭矩、刀盘 推力、掘进速度、撑靴系统的撑紧压力等，根据掘 进参数的变化可以推断前方围岩的变化情况，其 中推力的大小反映前方围岩强度情况，刀盘扭矩 的大小反映前方围岩完整性情况。合理的选择和 调整掘进参数可以有效地减少剥落和坍塌。 ５．１ ＴＢＭ掘进参数调整 ＴＢＭ在软弱围岩中掘进施工，如果仍按掘进 机在硬岩下的掘进参数进行施工，易产生围岩剥 落增大，支护工作量增加，严重时，可能发生刀盘 被卡，皮带机皮带被拉伤或被卡滞；也易使刀具过 多损坏；或导致＇ＩＢＭ撑靴打滑，造成意外停机；掘 进方向不好控制，刀盘易下沉，机身滚动，造成掘 进方向出现过大偏差。这些问题影响了ＴＢＭ的高 效施工性能的发挥，严重地制约了ＴＢＭ的施工进 度，且施工质量也很难保证。为了尽可能的避免上 述问题的发生，取得一个合理的掘进施工速度，必 须对掘进机在软弱围岩下的掘进参数进行必要的 调整。 １）刀盘转速。在软弱围岩中，依据上一个掘进 循环的掘进参数，若刀盘推进力较大时，而且皮带 上的岩碴均匀，大块较少，可采用高速掘进。若上 一个循环的刀盘推力较小，且岩碴不均匀，大块较 多，宜采用低速掘进。 （，下转第４１页） ２０１４年第１１期 东北水利水电 水文水资源 ４－３加快替代水源建设 为了解决地下水开发利用问题，２０１１年开始 测方案，在超采区内设专用监测井，对地下水要素 进行全方位监测。 ２）取水计量。加强对用水户取水计量管理，对 根据省要求实施＜全省封闭地下水取水工程 总体方案＞和各市县＜封闭地下水取水工程实施方 案＞。根据省与各市签订压采地下水取水 量协议中具体封闭时间和进度，对城镇地下水取 取水规模以上的取水井均安装计量设施，建立取 用水统计制度，要求取水单位每年向水行政主管 部门报告取水量，杜绝无计量取水现象。 ３）对取水单位开展经常性检查，加强对无证 取水、违章取水、超计划取水行为的查处。尽快实 水工程限期关停和封闭，并将压采计划纳入到省 对各市的绩效考核体系中。逾期未封闭 的，由水行政主管部门强制封闭，封闭费用由取水 单位和个人承担。 施＜地下水监测工程＞，尽早进行＜水资源监控能力 建设＞项目。 ４．５建立节水约束机制提高用水效率 建立健全主要用水行业用水效率监督管理制 ． 市、县要加大资金投入，将地表水替代地 下水水源工程及输配水设施建设纳入城市基础设 施建设中，加快地表水替代地下水水源及输配水 设施建设，扩大公共供水管网覆盖区域，为地下水 源封闭提供必要条件，实现地下水压采目标。要对 封停的应急备用水源加强管理，定期进行检查，并 制定应急备用水源启用程序。必须启用时，严格履 行审批手续。 ４．４管理控制地下水取水量 度，遏制用水浪费；加强对高耗水行业的用水管理， 推动企业节水技术改造；鼓励用水单位采取先进节 水措施，加大节水技改投入，促进节水型城市建设。 加强立法，适当提高地下水超采区水资源费 征收标准。提高水价是在经济层面上促进节约用 水的有效方式，通过调整水资源费征收标准，促进 地下水用水户节约用水。 加强对节约用水理念的宣传和引导，促进广大 １）地下水动态监测。辽宁省现有地下水位监 测站７５４个，水质监测站１０１个，主要为区域控制 布设。存在着在地下水集中水源区的地下水监测 站较少，很难监测到可能超采区水位和水质情况， 第三系没有监测站点，水质监测站点少等问题。建 议针对超采区布设监测站网，提出超采区动态监 群众增强节水意识，把节约用水基本知识应用到生 活中的各个环节，建立从我做起，从现在做起，节约 光荣，浪费可耻的理念，全面推行节约用水计划。 【收稿日期】２０１４—０７—１０ （上接第３０页） ２）撑靴压力。在软弱围岩下，撑靴压力不宜太 止ＴＢＭ推进，继续转动刀盘和皮带机，防止皮带 高，否则，可能压碎洞壁岩石，造成坍落；撑靴压力 的大小取决于洞壁岩石的完整性及饱和抗压强 度。撑靴压力控制在要求的范围内。撑靴压力的大 机被卡或拉伤。如果碴量仍不能下降，应立即使刀 盘后退’３－５ ｃｍ，严重时继续后退刀盘，直到上述 参数恢复正常，方可恢复ＴＢＭ推进。 ２）护盾后发生坍塌时。如果坍塌不严重时，仍 继续推进直到能立拱的尺寸，停止掘进，进行支 护。如果坍塌严重时，应立即停机进行支护，待支 护完成后，方可掘进。因围岩软弱而产生的剥落无 小，决定了ＴＢＭ的推进速度的快慢。掘进中，若撑 靴压力变化，应及时补压。 ３）刀盘扭矩：在软弱围岩时，刀盘扭矩过大， 易产生机身滚动、撑靴打滑。扭矩一般控制在７５％ 左右。 法通过正常的出碴系统排出，可在护盾后边增设 的一套机械清碴系统，缩短清碴工序时间、提高软 弱围岩中的掘进速度。 【收稿日期】２０１３一Ｉ２—２４ ・５．２特殊情况下ＴＢＭ的操作参数要求 １）刀盘掌子面坍塌时。会在监视器屏幕上看 到皮带机上的岩碴有很多大块，并且皮带机上的 岩碴突增，皮带机压力指示明显升高，必须立即停 ４１ ・
