高黎貢山隧道敞開式TBM穿越高壓富水軟弱破碎蝕變構(gòu)造帶施工技術(shù)

王亞鋒， 曾 勁， 蔣佳運

(1. 中鐵隧道股份有限公司， 河南 鄭州 450001； 2. 云桂鐵路云南有限責任公司， 云南 昆明 650000)

0 引言

TBM施工具有快速、優(yōu)質(zhì)、高效、安全、環(huán)保、自動化等優(yōu)點,目前已廣泛應(yīng)用在國內(nèi)各長大隧道(洞)工程中[1-2]。但TBM也因其自身結(jié)構(gòu)特點存在一些不足之處,如進洞后改造困難、工法轉(zhuǎn)換困難、地質(zhì)條件適應(yīng)性差等[2-5]。因TBM無法適應(yīng)地質(zhì)而導致施工失敗的情況,國內(nèi)外時有發(fā)生,如昆明掌鳩河引水工程上公山隧洞、臺灣坪林公路隧道、印度Dul Hasti水電工程引水隧洞等[6],其中大多數(shù)都是TBM通過不良地質(zhì)地段時發(fā)生了突水、塌方、卡機等工程難題,嚴重影響了工程安全、質(zhì)量、經(jīng)濟與社會效益。

自我國使用TBM進行隧道(洞)施工以來,針對復雜地質(zhì)條件下的TBM施工技術(shù),很多學者進行了不同方面的研究。王夢恕等[7-8]對敞開式TBM在特硬巖、軟巖及斷層破碎帶等不良地質(zhì)的施工技術(shù)進行深刻分析，并針對TBM卡機脫困施工技術(shù)進行了闡述。楊曉迎等[9]以遼寧大伙房輸水工程為例,對深埋地層TBM卡機問題進行了分析,采用導洞法繞到刀盤前方人工開挖,襯砌完成后TBM步進通過。董泗龍[10]以某供水工程為例,介紹了固結(jié)灌漿及超前管棚預注漿的脫困處理。鄧青力[11]以中天山隧道為例,采用自進式錨桿及化學注漿方法處理TBM卡機問題。徐虎城[12]以新疆某引水工程為例, 通過超前地質(zhì)預報和化學灌漿相結(jié)合的方法使TBM順利脫困。何春保等[13]依托蘭渝鐵路建設(shè)，對高地應(yīng)力軟巖變形機制及施工控制進行了研究。為應(yīng)對不良地質(zhì),也有不少學者在TBM設(shè)計方面進行了研究。西康鐵路秦嶺隧道TB880E型TBM采用液壓馬達驅(qū)動刀盤慢速旋轉(zhuǎn),用于換刀、檢修、脫困等。邢阿龍等[14]對錦屏二級水電站φ12.43 m TBM指形護盾現(xiàn)場改造。洪開榮等[15]對高黎貢山隧道φ9.03 m TBM的隱藏式超前鉆機、前置式噴射混凝土等關(guān)鍵技術(shù)進行研究和創(chuàng)新。

雖然已有學者、專家對TBM在節(jié)理密集帶、斷層破碎帶等不良地質(zhì)條件下的卡機脫困、設(shè)備改造等方面進行了技術(shù)研究，但尚未有TBM在高壓富水軟弱破碎蝕變構(gòu)造帶這類極端復雜地質(zhì)條件下施工的相關(guān)研究。本文依托大瑞鐵路高黎貢山隧道出口TBM施工案例，結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)條件，總結(jié)研究出對于此類不良地質(zhì)，采用側(cè)壁導坑超前泄水降壓、原位超前加固、盾體區(qū)域擴挖脫困等措施，最終TBM脫困通過。

1 工程概況

大理至瑞麗鐵路位于云南省西部地區(qū)，東起廣大鐵路終點大理站，西至瑞麗，線路全長約330 km。其中，高黎貢山隧道位于保山與龍陵之間，是全線的重點控制性工程。大瑞鐵路線路示意如圖1所示。

圖1 大瑞鐵路線路示意圖

由中鐵隧道局承建的高黎貢山隧道全長34.538 km，最大埋深1 155 m，位于喜馬拉雅地震帶，受印度洋板塊與亞歐板塊碰撞擠壓，地形地質(zhì)條件極為復雜，具有高地熱、高地應(yīng)力、高地震烈度、活躍的新構(gòu)造運動、活躍的地熱水環(huán)境、活躍的外動力地質(zhì)條件和活躍的岸坡淺表改造過程等“三高”、“四活躍”的特征。全隧共分布17套地層巖性，19條斷層，幾乎涵蓋了所有隧道施工不良地質(zhì)和重大風險，堪稱隧道建設(shè)“地質(zhì)博物館”。高黎貢山隧道地質(zhì)縱斷面見圖2。

圖2 高黎貢山隧道地質(zhì)縱斷面圖

高黎貢山隧道出口段采用TBM+鉆爆法聯(lián)合施工，正洞、平導分別采用開挖直徑9.03、6.39 m的敞開式TBM掘進施工。其中，正洞TBM計劃掘進12 546 m，已掘進6 066 m； 平導計劃掘進10 623 m，已掘進5 872 m。

2019年8月27日，平導TBM掘進至里程PDZK221+481處時出現(xiàn)大推力無法推進現(xiàn)象(該段正常推力為7 000～8 000 kN，加大至12 000 kN仍無法推動，轉(zhuǎn)矩為980 kN·m，轉(zhuǎn)速為4 r/min)，判斷為圍巖變形護盾被卡，隨后掌子面出現(xiàn)溜坍，大量泥沙狀渣體隨水流不斷從刀盤入口處涌出(見圖3)，造成隧底大量積渣。同時，TBM護盾及盾尾主梁區(qū)域拱部圍巖出現(xiàn)沉降，拱部巖體間形成錯臺(4 cm)，頂護盾被圍巖擠壓下沉，盾尾拱架局部出現(xiàn)扭曲變形。

圖3 掌子面溜坍

該不良地質(zhì)主要表現(xiàn)特征為高壓富水、圍巖整體松散破碎、遇水泥化蝕變現(xiàn)象明顯。采用TBM施工，掘進方面主要存在的問題有掌子面失穩(wěn)溜坍造成出渣量不可控、皮帶機壓力超限、泥渣包裹刀盤刀具造成轉(zhuǎn)矩增大致使刀盤被卡、護盾區(qū)域破碎圍巖變形造成護盾壓力大致使護盾被卡、撐靴位置軟弱破碎圍巖造成撐靴下陷無法提供推進反力以及姿態(tài)失控等問題；對于支護，主要存在的問題有鉆孔內(nèi)存在高壓頂鉆無法穿透不良地質(zhì)體、盾尾漏渣造成隧底大量積渣清理難度大時間長、破碎圍巖變形初期支護侵限、作業(yè)空間限制注漿加固困難等。

2 構(gòu)造帶地質(zhì)情況

2.1 構(gòu)造帶設(shè)計地質(zhì)情況

2.1.1 自然地理概況

本次不良地質(zhì)測區(qū)位于云南高原西部邊緣，屬高黎貢山脈南延段，東南方向于大雪山附近與怒山余脈相接，屬高黎貢山古生界變質(zhì)巖緊密褶皺和花崗巖體高山區(qū)。地面高程為 640～2 340 m，相對高差約 1 700 m，地形起伏大。測區(qū)屬熱帶—亞熱帶季風氣候區(qū)，日照豐富，雨量充沛，每年 5—10 月為雨季，11月—次年 4 月為旱季，年平均降雨量為 967.1～2 105.7 mm，最大可達2 597.7 mm。

2.1.2 地層巖性

2.1.3 水文地質(zhì)特征

測區(qū)地下水主要為基巖裂隙水，地表局部溝槽少量第四系松散巖類孔隙水，地下水以大氣降雨補給為主，局部受地表水體補給。

2.1.4 圍巖情況

PDZK221+505～+353段原設(shè)計為Ⅲ級圍巖，埋深約467 m，屬中等富水區(qū)，巖性為燕山期花崗巖，平均單軸飽和抗壓強度為46 MPa，單位體積節(jié)理數(shù)為3～10條，節(jié)理較發(fā)育，巖體完整性系數(shù)Kv為0.85～0.65，巖體較完整。PDZK221+481處地質(zhì)縱斷面見圖4。

圖4 PDZK221+481處地質(zhì)縱斷面圖

2.2 地質(zhì)預報情況

PDZK221+481卡機前，針對該洞段采用以下2種物探方式進行超前地質(zhì)預報。

2.2.1 地震波反射法

地震波反射法采用的設(shè)備型號為TSP303Plus，單次預報長度為120 m，本次探測里程段PDZK221+501～+381，地震波反射法解析如圖5所示。探測結(jié)果為： PDZK221+481～+470、PDZK221+466～+459、PDZK221+447～+437、PDZK221+412、PDZK221+404～+390區(qū)段節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎—破碎，局部巖體自穩(wěn)能力較差；PDZK221+489、PDZK221+470、PDZK221+457、PDZK221+437、PDZK221+413～+410、PDZK221+395、PDZK221+389附近發(fā)育地下水。

2.2.2 水平聲波反射法

水平聲波反射法采用的設(shè)備為HSP206型超前地質(zhì)預報儀及配套分析軟件系統(tǒng)。本次探測里程段PDZK221+535～+435，探測前方距離100 m。水平聲波反射法解析如圖6所示。探測結(jié)果為： PDZK221+475～+473、 PDZK221+443～+440段存在反射界面，分析認為上述里程段巖體較完整—較破碎；PDZK221+455～+452段反射界面稍強，分析認為該段圍巖局部較破碎，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體易沿結(jié)構(gòu)面掉塊、坍塌，圍巖完整性和穩(wěn)定性較差。

圖5 地震波反射法解析圖

圖6 水平聲波反射法解析圖

綜合2種物探結(jié)果，PDZK221+481處未探測到明顯異常，物探結(jié)果為巖體節(jié)理裂隙發(fā)育、較破碎—破碎，局部巖體自穩(wěn)能力較差，易掉塊、坍塌。結(jié)合預報及揭示的地質(zhì)情況，卡機前掘進加強了支護強度及參數(shù)控制，采用Ⅴ級圍巖支護措施，破碎處增設(shè)鋼筋排支護，及時噴射混凝土封閉，TBM掘進參數(shù)設(shè)定為低轉(zhuǎn)速、小推力，使TBM穩(wěn)步推進。

2.3 實際揭示地質(zhì)情況

2.3.1 超前鉆探

遭遇不良地質(zhì)后，現(xiàn)場補充了大量超前鉆探(包括處治過程中)，鉆探主要表現(xiàn)為泥漿裹鉆、頂鉆、孔內(nèi)噴涌泥渣/水現(xiàn)象，鉆孔未穿透不良地質(zhì)體。根據(jù)鉆探及揭示圍巖情況，判斷掌子面前方圍巖存在高壓富水軟弱破碎蝕變構(gòu)造帶不良地質(zhì)。

2.3.2 實際揭示

該段盾尾揭示圍巖為弱—強風化花崗巖，圍巖整體較破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育；掌子面揭示強—全風化花崗巖，呈泥沙狀(見圖7)，無水尚可自穩(wěn)，遇水即泥化呈流塑狀。TBM掘進進入該地層后掌子面出現(xiàn)溜坍，隨后盾體區(qū)域圍巖變形致使護盾被卡?？C后發(fā)生突涌，最大涌水量約1 200 m3/h，涌水攜帶大量泥沙狀顆粒物。TBM脫困后掘進過程中，揭示該段圍巖整體呈泥沙狀(見圖8)，未擾動前致密，整體自穩(wěn)能力差，擾動揭示后呈松散泥沙狀，遇水泥化。

2.3.3 地質(zhì)綜合分析

根據(jù)平導、迂回導坑等鉆孔探測情況，推測 PDZK221+481卡機段前方發(fā)育高壓富水軟弱破碎蝕變構(gòu)造帶，該構(gòu)造帶具有巖體破碎、部分泥化、高壓富水、易涌突的特征。構(gòu)造帶走向約為 N74°E，與線路走向夾角約 24°，推測構(gòu)造帶大里程側(cè)邊界與平導交于 PDZK221+483，與正洞交于 D1K221+553 附近(見圖9)。小里程側(cè)邊界未探明，推測構(gòu)造帶寬度大于20 m。根據(jù)超前鉆孔，平導盾尾前方強—強風化花崗巖厚度為3～24 m，迂回導坑洞室前方弱風化花崗巖厚度為5～17 m，正洞盾尾前方強—弱風化花崗巖厚度為0～24 m。

圖7 掌子面泥沙狀圍巖

圖8 盾尾揭示松散破碎圍巖

圖9 構(gòu)造帶大里程側(cè)邊界平面圖

該段圍巖變化突然，刀盤接觸構(gòu)造帶后掌子面發(fā)生溜坍失穩(wěn)，引起盾體區(qū)域圍巖應(yīng)力重分布，快速沉降收斂致使護盾被抱死，造成本次卡機。

3 構(gòu)造帶卡機處治

3.1 第1階段(加固及試脫困)

結(jié)合現(xiàn)場情況，初步處治方案如下。

1)對盾尾主梁區(qū)域圍巖進行初期支護加固： ①增設(shè)HW100型鋼豎撐，間距0.75 m； ②模筑C25混凝土加固。

2)采用盾尾超前管棚注漿+掌子面化學灌漿超前加固圍巖： ①拱部90°范圍內(nèi)打設(shè)φ76 mm超前管棚(無工作室)對前方圍巖超前注漿加固，環(huán)向間距為0.3 m，深度為20 m/根，施作2循環(huán)，循環(huán)間距0.75 m，交叉布置，注漿材料為聚氨酯類化學漿液； ②在刀盤內(nèi)通過刀孔、刮渣孔對刀盤周邊進行超前注漿加固，注漿管采用φ32 mm玻璃纖維管，加固深度為2～5 m，注漿材料為聚氨酯類化學材料。

3)割除頂護盾部分限位塊，回收頂護盾試掘進。

4)超前鉆孔探測不良地質(zhì)類型及規(guī)模。

超前加固及超前鉆探時頻繁出現(xiàn)卡鉆、泥漿裹鉆、頂鉆、鉆孔涌泥等異常情況致使TBM脫困施工未成功，該階段用時25 d。

3.2 第2階段(盾尾高位小導洞、超前管棚)

針對鉆孔中存在的問題，分析主要原因為軟弱巖體內(nèi)賦存高壓水，結(jié)合TBM脫困盾體區(qū)域加固及泄水降壓需求，制定了在平導盾尾右側(cè)開設(shè)高位小導洞+有工作室超前管棚注漿加固的綜合處理方案。高位小導洞(見圖10)的主要功能是降壓、泄水，并為進一步探測TBM前方地質(zhì)情況提供空間，管棚工作室主要目的是超前加固及后續(xù)TBM脫困釋放護盾刀盤。

圖10 第2階段方案平面圖(單位： cm)

高位小導洞底部位于平導坑底面以上約2.9 m，開挖長度為16.3 m，斷面凈空尺寸為1.8 m×2.0 m(寬×高)，坡度為16%，導洞支護為φ8 mm鋼筋網(wǎng)片，HW100型鋼拱架、C25噴射混凝土等。PDZK221+490.5～+485.5拱部增設(shè)管棚工作室，管棚工作室開挖高度為2 m，環(huán)向范圍為拱部180°，支護方式為HW150型鋼、φ22 mm鎖腳錨桿、φ16 mm鋼筋排、φ42 mm超前小導管、C25噴射混凝土等。管棚洞室施工完成后施作φ76 mm超前管棚并注漿加固。管棚工作室橫斷面示意見圖11。

圖11 管棚工作室橫斷面示意圖(單位： mm)

高位小導洞施工完成后，嘗試多種鉆機進行地質(zhì)鉆探及泄水，累計鉆孔12個，鉆孔情況如下：

1)YT1孔深31 m，5～16 m鉆進速度較快，推測該段位于不良地質(zhì)體影響范圍內(nèi)，圍巖風化程度高，松散破碎，含泥質(zhì)夾層，且存在裂隙含水層。

2)其中6個探孔(YT2、YT6、YT9、YT10、YT11、YT12)鉆至9～10 m鉆進困難，主要由于泥漿包裹鉆頭鉆桿、泥砂堵塞鉆頭、卡鉆等原因?qū)е聼o法鉆進。退鉆后YT2、YT9孔有柱狀、流塑狀渣體涌出，其余孔少量出水并伴有泥漿噴出，推測該段位于不良地質(zhì)體范圍內(nèi)。

3)YT3孔與平導夾角為16°，孔深13.5 m，鉆孔深度達11 m后卡鉆現(xiàn)象頻繁且鉆頭頻繁被泥狀物堵塞，推測該段圍巖破碎，位于不良地質(zhì)體范圍內(nèi)。

4)YT4、YT5鉆孔過程中出現(xiàn)噴涌水(攜帶石塊、泥渣)，出水過程中出水量間斷性增大、衰減，2個孔均在出水約12 h后，鉆孔被渣體堵塞停止出水。YT4最大出水量約200 m3/h、總出水量約300 m3； YT5最大出水量約120 m3/h、總出水量約400 m3。

5)YT7孔打設(shè)方位近似與平導平行，孔深40 m，未探測出不良地質(zhì)。

6)YT8孔與平導夾角為11°，孔深20 m，鉆孔深度達14 m后卡鉆現(xiàn)象頻繁。推測該段圍巖破碎，位于不良地質(zhì)體范圍內(nèi)。

本次鉆孔進一步探明了構(gòu)造帶地質(zhì)情況，但仍無法穿透該不良地質(zhì)體，且鉆孔后極易堵孔，難以達到泄水降壓效果，該階段用時31 d。涌水量曲線見圖12。

3.3 第3階段(突水涌泥處治)

在盾尾管棚工作室施工過程中，盾尾左側(cè)突發(fā)涌水，最大涌水量約1 200 m3/h，涌水攜帶大量泥沙涌出造成TBM部分區(qū)域被泥渣覆蓋。在出水穩(wěn)定后，采用方木支撐、方木垛回填管棚工作室的方式對主梁區(qū)域圍巖加固，方木垛有效支撐了圍巖，同時也利于排水，防止二次坍塌造成TBM被埋，該階段用時9 d。

圖12 涌水量曲線圖(2019年)

3.4 第4階段(迂回導坑)

突涌發(fā)生后，利用平導隧道進行不良地質(zhì)處治及TBM脫困安全風險極高，已經(jīng)無法實施，遂確定平導線路左側(cè)增設(shè)迂回導坑(見圖13)+高位支洞泄水、加固的綜合處理方案，即在TBM尾部增設(shè)迂回導坑繞行至TBM前方，采用鉆爆法處治該不良地質(zhì)后TBM步進通過。迂回導坑沿平導左側(cè)30 m平行設(shè)置，迂回導坑中線與平導邊墻相交里程為平導PDZK221+739，與平導線路相交角度為40°； 迂回導坑長594 m，其中,單線段斷面(見圖14)凈空為4.1 m×4.35 m(高×寬)，雙線段斷面凈空為6.25 m×5.2 m(高×寬)。迂回導坑Ⅲ、Ⅳ級圍巖采用全斷面法開挖，Ⅴ級圍巖采用臺階法開挖。迂回導坑共計施工594 m，用時214 d。

3.5 第5階段(就地脫困)

平導TBM盾尾涌水量穩(wěn)定在約200 m3/h后，盾尾初期支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、監(jiān)控量測數(shù)據(jù)穩(wěn)定無異常?，F(xiàn)場隨即啟動對主梁區(qū)域圍巖徑向注漿加固，注漿加固后拆除方木支撐，高位導洞內(nèi)增設(shè)泄水孔超前泄水并探測地質(zhì)，并進行管棚洞室修復。

正洞、迂回導坑超前平導后，平導盾尾出水量進一步衰減至約30 m3/h,現(xiàn)場鉆探鉆孔內(nèi)壓力消失?；诂F(xiàn)場邊界條件發(fā)生變化，涌水量大幅衰減，具備就地脫困條件，經(jīng)研討后采用超前管棚支護+護盾周邊擴挖方案(見圖15)進行TBM脫困。管棚施作范圍為拱部160°，管棚環(huán)向間距為0.3 m，長度按進入基巖2～3 m控制，如未進入基巖，則加固長度為30 m。在超前管棚注漿加固完成后，對刀盤、護盾區(qū)域擴挖，擴挖長度為4.75 m(開挖至刀盤前端)，環(huán)向擴挖范圍180°，擴挖時向掌子面前方打設(shè)注漿孔注化學漿液加固，加固后從拱頂向兩側(cè)擴挖，擴挖高度為1.25 m。刀盤、護盾區(qū)域擴挖完成后，對刀盤內(nèi)及周邊積渣進行清理。上述工作完成后試轉(zhuǎn)刀盤，刀盤恢復轉(zhuǎn)動，隨即試推進，護盾前移，至此TBM脫困。該階段用時55 d。

圖13 迂回導坑單線段斷面及支護參數(shù)示意圖(單位： cm)

圖14 第4階段方案平面圖

圖15 第5階段方案縱斷面示意圖

3.6 第6階段(脫困后掘進)

經(jīng)過側(cè)向泄水及超前加固，該不良地質(zhì)條件得到了一定改善，掘進過程中地下水弱發(fā)育，圍巖整體呈泥沙狀。掘進時應(yīng)注意： 1)控制掘進參數(shù)，低轉(zhuǎn)速小推力掘進； 2)必要的超前加固，通過刀盤、盾尾對掌子面進行循環(huán)超前化學灌漿加固； 3)初期支護加強，加密拱架，及時通過混凝土將初期支護模筑成環(huán)，并進行初期支護背后深孔徑向注漿加固，確保整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。該段共計用時56 d，掘進長度129 m。

4 構(gòu)造帶段卡機處治思考及認識

4.1 高黎貢山隧道地質(zhì)條件的復雜性

本次卡機處盾尾后方揭示圍巖相對較完整，局部破碎掉塊，節(jié)理裂隙較發(fā)育，屬于常規(guī)Ⅴ級圍巖。但受差異風化影響，掌子面圍巖發(fā)生突變，形成溜坍、突涌，潰口處涌水穩(wěn)定至約200 m3/h后雖通過側(cè)洞進行了分流，但總水量至今未有明顯衰減，已經(jīng)揭示較完整段徑向鉆孔孔內(nèi)噴涌泥漿，孔內(nèi)壓力極大，無法鉆進且卡鉆后鉆桿射出。以上均反映了該不良地質(zhì)的極端復雜性。

4.2 復雜地質(zhì)條件下TBM脫困方案的制定

本次構(gòu)造帶卡機處治為高黎貢山隧道2臺TBM掘進至今所遭遇處理難度最大、時間最長的一次。整個處治過程歷經(jīng)數(shù)次方案優(yōu)化調(diào)整，調(diào)整原因均是由于現(xiàn)場條件發(fā)生較大變化，進而對方案進一步優(yōu)化。方案優(yōu)化總體目標為確保施工安全、降低處治工程規(guī)模、加快處治進度及減少投資。因此，對于類似復雜不良地質(zhì)，制定處治方案應(yīng)該是一個不斷調(diào)整優(yōu)化的過程，而非一個方案執(zhí)行到底。

4.3 關(guān)于迂回導坑

4.3.1 迂回導坑設(shè)置目的

平導在PDZK221+481處發(fā)生突涌后拱部存在高壓涌水，在平導內(nèi)已不具備脫困施工條件，同時卡機處前方430 m為設(shè)計廣林坡斷層。為完成平導脫困及廣林坡處理，在平導TBM尾部設(shè)置迂回導坑，主要目的為： 1)探測平導卡機處不良地質(zhì)情況同時進行超前泄水； 2)通過導坑開設(shè)高位支洞對平導進行高位加固、泄水； 3)若TBM無法脫困，迂回至平導內(nèi)采用鉆爆法處理該段不良地質(zhì)； 4)通過迂回導坑提前處理廣林坡斷層。

4.3.2 現(xiàn)場情況

迂回導坑高位支洞施工前在盾尾高位小導洞內(nèi)進行鉆探顯示，拱部仍存在高壓水及突涌松散體，鉆孔后孔內(nèi)仍出現(xiàn)原有噴涌現(xiàn)象，高位支洞施工再次突涌的風險極大，因此暫未進行高位支洞施工。

4.3.3 迂回導坑的意義

對于本次平導TBM脫困，迂回導坑起到了決定性作用。迂回導坑超前平導通過構(gòu)造帶后，平導突涌處水量大幅衰減，同時原有孔內(nèi)噴涌壓力釋放消失，鉆孔可穿透該不良地層進行超前加固，現(xiàn)場具備了就地脫困的條件并且順利實施完成，實現(xiàn)了TBM的脫困。

4.3.4 就地脫困前后2次對比

卡機之初，按照以往脫困經(jīng)驗，制定了盾尾超前管棚支護+盾體區(qū)域擴挖的脫困方案，受制于鉆孔過程中孔內(nèi)壓力極大未成功實施； 但在迂回導坑及正洞超前平導后，同樣的方案順利脫困，主要原因為側(cè)壁導坑泄水降壓效果明顯。

4.3.5 鉆爆法反向脫困方案思考

本次處治第4階段方案中考慮了迂回導坑超前平導后，施作迂回通道至平導前方，采用全斷面帷幕注漿加固改良的方式鉆爆法處理不良地質(zhì)后，TBM步進通過。該方案仍然存在以下問題：

1)鉆爆施工風險。迂回通道進入平導后，超前加固可能仍然會存在無法鉆孔的問題，若加固不到位，鉆爆開挖極易造成再次突涌。

2)TBM保護問題。TBM側(cè)無法實施有效封堵，若在迂回導坑內(nèi)向TBM掌子面前方注漿加固，漿液勢必將TBM刀盤、盾體固結(jié)，極大概率進入主軸承致使其損壞，對TBM將造成災(zāi)難性后果。

5 結(jié)論與建議

通過本次高壓富水軟弱破碎蝕變構(gòu)造帶現(xiàn)場處治過程總結(jié)及分析，可以得出以下結(jié)論：

1)對于類似復雜不良地質(zhì)，敞開式TBM依靠設(shè)備本身難以通過，但通過側(cè)壁導坑泄水降壓、原位超前加固、盾體區(qū)域擴挖脫困等措施后可以通過。

2)軟弱破碎富水地質(zhì)環(huán)境下平行施工的2條隧道，掘進超前的隧道對該區(qū)域地下水釋放效果明顯，對后通過隧道施工幫助較大，能有效改善其地質(zhì)條件。

3)采用TBM順坡排水施工，若是單一圍巖軟弱破碎或地下水富集，并不足以造成較大影響，但圍巖軟弱破碎且富水時，一般情況下TBM難以通過。

對于地質(zhì)情況復雜多變的隧道工程，建議支護措施務(wù)必寧強勿弱，尤其是采用TBM工法，受空間、工裝限制，拱架安裝器、錨桿鉆機、噴漿機械手等支護設(shè)備通過后難以實施二次補強，如遇未查明的隱性夾層或不良地質(zhì)，極易造成后發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害(失穩(wěn)掉塊、垮塌突涌等)，安全風險高。因此，建議在圍巖揭露初期，除加強地質(zhì)情況辨識外，需在支護措施方面寧強勿弱、一次到位。

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