TBM施工适应地质条件分析

发布 2023-08-14 18:37:01 阅读 8462

【摘要】:采用tbm施工隧洞,关键是选择与地质条件相适应的围岩类型。tbm掘进速度主要取决于围岩类型及岩石的强度,在强度适中的岩洞段,掘进速度可达2.

4~3.2m/h。如在软岩、粘土岩洞段,其掘进速度最多仅以2~5m/d为限。

因此, tbm 施工受围岩条件的限制,许多隧洞在施工中遇到特殊围岩隧洞段,已经证实,tbm不宜承担软岩隧洞的掘进。引黄工程地质条件复杂,隧洞穿越地层除大部分为硬岩外,包括粘土岩、膨胀岩、泥岩、煤层、断层等不良地质条件也是不容忽视的。

关键词:tbm地质条件;流塑状态;持力层;荷载。

1. 前言。

引黄工程是我国目前使用tbm施工最多的项目。南干线由6台tbm完成134.52km 的掘进隧洞;北干线1#隧洞全长43.

694km,上游18.694km,用钻爆法施工,下游采用tbm逆坡掘进,单机掘进长度25km,地质条件复杂,隧洞穿越地层,长达12km的洞室围岩有膨胀性粘土岩,炭质泥岩、泥岩、富水地层、断层等不良地质条件;隧洞处于地下水位以下,局部洞线外水压力较高,尽管双护盾tbm施工能够克服许多不良地质条件的影响,达到快速、安全、一次性成洞的效果。但是,面对千变万化的地质条件,tbm的适应能力也较弱。

在引黄北干线1#隧洞施工中,遇到膨胀性粘土、炭质泥岩、泥岩等洞段,tbm在施工中就受到很大的限制。

2 . tbm下沉。

tbm施工的不足之处在于对不良工程地质条件的适应性较差。引黄北干1#隧洞开挖直径4.819m,该隧洞于2006年9月19日正式开始掘进。

掘进到桩号39+448.468m时,遇到炭质泥岩、泥岩饱和层等地层。由于炭质泥岩为软塑~流塑状态,促使tbm掘进机快速下沉,到桩号39+426.

231m处时,最大下降318mm。致使tbm无法正常掘进而被迫停机长达137天。

3. 粉砂质泥岩、泥岩、岩石物理力学指标分析:吸水率为3.4%,基岩渗透系数(k)为0.

509m/d,软化系数为0.38,饱和单轴抗压强度为10.3mpa,饱和抗拉强度为2.

3 mpa,抗剪断强度(c)为3.6 mpa,内摩擦角(φ)为35.3°,弹性模量(es)为0.

3×103 mpa,泊松比为0.23。围岩弹性抗力系数(k0)为0.

4×103 mpa/m;坚固性系数(fk)为1.0。围岩的物理力学性质测试,tbm在北干线1#隧洞施工中遇到石炭系太原组c3t地层的9#煤层顶板至石炭系山西组c3s地层的4#煤层底板间的泥岩、砂质泥岩、中细粒砂岩长石石英砂岩及薄煤层。

岩层为层状,硬岩呈碎裂状结构,裂隙发育、泥岩软塑性较强,易形成不利组合体。

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