TBM隧道施工中高地应力区的应对措施

隧道高应力区施工技术方案1.工程概况：第二合同段隧道共计11座，其中控制性隧道4座，其他隧道7座。

隧道群地处云南省境内，经过横断山脉、喀斯特地区等复杂地貌，其属于高应力区，根据区域地质构造，以及各个隧道地层岩性推断隧道有发生岩爆以及围岩大变形可能性。

施工期间应加强超前地质预报和监控量测，及时掌握围岩情况。

2.岩爆施工方案：2.1岩爆现象辨识（1）岩爆现象：在极高地应力和高压力地段，坑壁岩石象炸弹一样突然飞出，并伴随着巨响，气浪和震动，破坏洞身工程设施或造成人身伤亡事故。

轻微的岩爆仅剥落岩片，无弹射现象。

严重的可测到4.6级的震级，一般持续几天或几个月。

（2）岩爆辨识的观测方法：岩体在钻孔过程中或爆破后出现深部或浅部爆裂声或伴随着呈片状剥离掉块和岩体自行辟裂现象时，一般情况下，可先考虑有岩爆的可能性；整体性较好、弹性脆性层状岩层层面某部位突然出现呈贝壳凹穴状（片状剥落）以及岩块弹射的情况等可认定为岩爆现象。

（3）岩爆判断的简易技术方法——岩爆发生的最小埋深判据一般情况下，岩爆与隧道埋深有着密切的关系。

据经验，一般埋深超过1000m 时，隧道一般会发生岩爆现象。

根据工程需要，对于岩爆的临界埋深需要一个大致的了解，以便在施工过程中做好防范。

2.2岩爆分级注：σθ/σc与围岩强度比不同；其中，σθ为地下工程围岩最大切向应力，σc岩石单轴抗压强度。

2.3防治岩爆的施工方案及措施：根据隧洞实际情况，采用的防治岩爆的方法是在施工阶段中进行的，立足于减轻或避免岩爆伤人、毁机及导致围岩大面积失控的目标，按照“安全第一，稳扎稳打，不盲目冒进”的指导思想，遵循“预防为主，防治结合，多种手段，综合治理”的原则进行施工和防治岩爆，具体方法如下：（1）岩爆地段的防护措施1）在岩爆段开挖前，注意收集开挖过程中的岩爆地质资料，包括岩爆类型、规模、分布里程与岩爆具体位置，作到事先预报，提前做好岩爆防治的技术准备和施工准备工作。

2）给施工人员配戴钢盔、穿防弹背心，主要防止弹射型岩爆伤人。

高地应力软岩大变形隧道施工技术介绍隧道是连接地理上两个地区的重要交通工程。

然而，由于地质条件的复杂性和多变性，隧道的施工过程也面临着许多问题。

其中一个主要挑战是位于高地应力软岩区域的大变形隧道的施工。

高地应力软岩区域的隧道工程面对着较高的岩压和地质风险。

本文将介绍高地应力软岩大变形隧道施工技术。

问题施工大变形隧道有着诸多的问题，其中最主要的是与软岩的高地应力作斗争。

高地应力使得软岩的负荷能力下降。

因此，高地应力软岩区域的隧道工程施工需要考虑如何应对高地应力、软岩变形、母岩裂隙和软岩胀缩等问题。

解决方案从长期的施工技术来看，隧道施工工艺一直在不断更新和改进。

对于高地应力软岩区域的大变形隧道施工，采取以下措施可以提高施工效率和减少风险。

1.钻孔爆破工艺在高地应力软岩区域的隧道爆破中，采用钻孔爆破工艺可以减少振动，降低噪音和对基岩的影响。

另外，钻孔爆破还有利于控制隧道标准的大小和形状，确保隧道的结构稳定性。

2.预应力支护技术在高地应力软岩区域的大变形隧道施工中，预应力施工技术可以可靠地支撑隧道。

预应力施工技术通过钢缆、锚杆和桩体等材料，使支护结构承受预设的拉应力和压力。

预应力支护技术的应用可以避免因阻力降低、松动积土或地下水位变化引起的隧道变形等问题。

3.岩土混掘技术岩土混掘技术是一种将土与岩石混合起来，挖掘的同时稳定周围的土体。

这种技术可以有效地减少振动和噪音，并可以运用于软岩变形、母岩裂隙和软岩胀缩等的隧道施工。

同时，岩土混掘技术的应用可以改善施工现场的高地应力环境。

结论高地应力软岩大变形隧道施工是一项复杂的技术。

有效地解决高地应力、软岩变形、母岩裂隙和软岩胀缩等难题是成功的关键。

本文提到的钻孔爆破工艺、预应力支护技术和岩土混掘技术是现代大变形隧道施工的重要技术。

这些技术的有效应用可以保障隧道施工的安全、高效和稳定。

高地应力地质条件下盾构隧道施工风险评估与控制策略一、引言盾构隧道施工是一项复杂的工程，涉及到地质、工程结构、施工工艺等多个方面。

在高地应力地质条件下，盾构隧道施工面临着更大的风险与挑战。

因此，本文将就高地应力地质条件下盾构隧道施工的风险评估与控制策略展开讨论。

二、高地应力地质条件下盾构隧道施工的风险评估1. 高地应力地质条件的特点高地应力地质条件下，岩石的固结应力较高，岩体的变形和破坏潜力增大。

因此，盾构隧道施工面临着地质灾害风险、坍塌风险、地震风险等多种风险。

2. 风险评估方法针对高地应力地质条件下盾构隧道施工的风险评估，可以采用定性与定量相结合的方法。

其中，定性分析可通过地质调查、岩土力学测试和地质构造分析等手段，对地质风险进行评估。

定量分析可以采用有限元模拟、数值计算等方法，对盾构隧道施工过程中的应力与变形进行分析。

3. 风险评估指标高地应力地质条件下盾构隧道施工的风险评估指标包括地应力值、岩石应力释放、岩体变形、岩层破坏等。

这些指标可以通过实地观测和监测来获取，并进行综合评估以确定风险等级。

三、高地应力地质条件下的盾构隧道施工风险控制策略1. 前期工程准备在高地应力地质条件下，前期的工程准备至关重要。

包括详细的地质调查、岩土力学试验、地质构造分析等，以了解地下环境的特点和潜在风险。

2. 施工技术与工艺优化选择合适的盾构机和掘进工艺，以适应高地应力地质条件下的施工要求。

采用合理的刀盘压力和推进速度，控制地应力的释放，减小岩体变形和破坏的潜力。

3. 支护结构设计与安全监测针对高地应力地质条件下的盾构隧道，应根据地质特点设计合理的支护结构，如混凝土衬砌、锚喷等。

同时，进行实时的安全监测，包括地震监测、应力监测、变形监测等，及时发现和处理施工风险。

4. 紧急预案与救援措施在高地应力地质条件下，随时准备好紧急预案和救援措施，以应对可能出现的地质灾害、坍塌等紧急情况。

提前组织好应急救援队伍，确保施工人员的安全。

第34卷第11期岩石力学与工程学报V ol.34 No.11 2015年11月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Nov.，2015深埋高地应力TBM隧道挤压大变形及其控制技术研究陈卫忠1，2，肖正龙1，田洪铭1(1. 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，湖北武汉 430071；2. 山东大学岩土与结构工程研究中心，山东济南 250061)摘要：深部岩体构造复杂、地应力高，对于挤压性地层开挖后容易产生挤压大变形，大量实践经验表明，若不及时合理处置应对将造成巨大的经济损失。

关注TBM隧道，介绍围岩挤压大变形的机制、关于挤压性地层的提前预报方法和监测辨识指标，讨论预测围岩收敛变形的方法并详细介绍人工智能和非确定性分析方法，最后总结归纳常用的应对挤压性地层的处置手段。

各种关于TBM隧道挤压大变形的辨识公式、预测方法以及处置手段都是依托相应的工程案例而建立，盲目的套用并不一定能起到预期的效果，建议具体工程问题应具体分析，综合比选，各取所长。

关键词：隧道工程；高地应力；挤压大变形；TBM隧道中图分类号：U 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2015)11–2215–12RESEARCH ON SQUEEZING LARGE DISPLACEMENT AND ITS DISPOSING METHOD OF WEAK ROCK TUNNEL UNDER HIGH IN-SITUSTRESSCHEN Weizhong1，2，XIAO Zhenglong1，TIAN Hongming1(1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering，Institute of Rock and Soil Mechanics，Chinese Academy of Sciences，Wuhan，Hubei 430071，China；2. Geotechnical and Structural Engineering Research Center，Shandong University，Jinan，Shandong 250061，China)Abstract：Without timely and reasonable treatments，the large convergence displacement due to high geostress and complex tectonic stress of ground squeezing will result in economic losses. TBM tunnels were the focus of the study. The mechanism of large displacement due to ground squeezing was described. The prediction and recognition methods were presented. The prediction methods of convergence displacement of tunnel including AI method and uncertainty analysis method were discussed in detail. Finally the common disposal methods for grounds under different squeezing levels were summarized. The formulas for recognition，the prediction methods and the disposal technologies of large squeezing displacement of TBM tunnels were developed for corresponding projects，so blindly using these methods yielded no effect. We suggested the choosing of these methods with caution.Key words：tunnelling engineering；high geostress；squeezing large displacement；TBM tunnel收稿日期：2015–07–19；修回日期：2015–07–28基金项目：国家重点基础研究发展计划(973)项目(2015CB057906)；国家自然科学基金杰出青年基金项目(51225902)；国家自然科学基金资助项目(51379007)作者简介：陈卫忠(1968﹣)，男，博士，1990 年毕业于山东矿业学院采矿工程专业，现任研究员、博士生导师，主要从事隧道及地下工程方面的教学与研究工作。

高地应力隧道的预判及应对摘要：地质构造和地层岩性的不确定性，给隧道施工带来了极大困难。

在施工过程中，加强超前地质预报，提前预判岩爆风险，采取相应的应对措施，对保证人身安全和施工安全有着极为重要的意义。

关键词：隧道；岩爆；超前地质预报。

1.前言目前，我国公路、铁路隧道均在朝长大、深埋的方向发展，随之，伴随深埋隧道的是较大的地应力，高地应力引起的岩爆，是一种突发性地质灾害，不仅影响人身、设备的安全，影响施工进度，并且在一定程度上容易造成超挖、破坏初期支护等。

因而，对岩爆有准确的预判，同时根据地质预报及试验室得出的相关岩体数据，计算得出岩爆深度，采取与之相对应的应对措施尤为重要。

1.岩爆预测方法岩爆是较为复杂的地质灾害问题，影响的因素较多，在表现形式上为多样性、复杂性。

国内外很多学者已针对隧道岩爆深度做进行过相对较多地研究,预判的方法已较多,但仍在一些实际地下隧道建设施工设计中,多次建议使用隧道岩爆临界深度预报法。

此研究方法也是第一个由我国侯发亮教授研究组在1989年所提出来的,即使隧道在完全不需考虑地质构造应力变化的地质条件情况下,因隧道围岩埋入深度过大,上覆的岩体自重增大仍不可避免引起隧道岩爆。

式中：H—岩爆临界深度；cr—岩石饱和抗压强度；Rbμ—泊松比；γ—岩石的容重。

1.岩石单轴抗压强度R测定方法b用饱和状态下形成的岩石立方体试件的相对抗压强度进行试验，进一步分析或评定该岩石单轴相对的相对抗压强度。

选择压力试验机、钻石机、切石机、磨石机、抛光游标卡尺机及试验水池等测试仪器设备。

立方体的试件,边长一般要求为70mm。

每一小组的被试件数量6个。

用游标卡尺量取试件尺寸边长(精确至0.1mm)时,对其中每个立方体试件可分别在各立方体顶面的下面和从其两个底面上再分别对各面向下量取其任何两个底面边长,以计算立方体的各个顶面在上下底面相互的平行的方向内的其任意的两个面边长及其和的任何两个面算术平均值时即可进行计算而求得的其承压面积A。

| 工程技术与应用 | Engineering Technology and Application ·78·2019年第12期TBM 法施工遇到不利地质条件时的应对措施陈艺平（中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550081）摘 要：随着TBM 在国内施工中的广泛应用，TBM 的选型往往决定着工程的成败。

国内也有很多因为TBM 选型不当造成工程大大延迟不能按期交工的案例。

在工程在进入论证阶段时，综合水文地质条件对施工方法的选择、TBM 的选型决定了工程的快慢甚至成败。

文章主要探讨了TBM 遇到不利地址条件时应对的主要措施，并给出了相应的解决方法。

关键词：TBM 法；施工；不利地质；应对措施中图分类号：TV554 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2019）12-0078-03作者简介：陈艺平（1967—），男，本科，高级工程师，研究方向：工程管理。

隧洞全断面掘进机（Tunnel Boring Machine ，简称TBM ）的发展史已有一百多年，从1846年Henri Joseph Maus 开始将一组机械岩钻安装在钻架台车上试掘进，人类一直在探索一种能代替传统钻爆法的施工机械。

此后的几十年间，TBM 掘进机的应用得到了很大推广，从而使TBM 掘进机能够批量生产并投入使用，从软岩到中硬岩，均取得了成功。

TBM 施工方法的选择包括三方面：第一，长隧洞采用钻爆法施工与TBM 法施工之间的选择；第二，开敞式TBM 与护盾式TBM 之间的选择；第三，同类型TBM 之间的结构、参数比较选型。

1 采用超前地质预报对照勘测阶段的地质资料可能存在的不利地质条件，进行预测、预报地质条件的变化及其对施工的影响是非常必要的。

如断层及破碎带的预报、侵入岩接触带预报、富水地层预测预报、煤层预测预报、岩爆的预测预报。

1.1 可采用的超前地质预报的方法根据开挖岩渣，对岩渣的岩性、块度、成份和变化趋势应作出判断；根据TBM 的运行参数作出判断。

敞开式TBM施工重难点应对措施浅谈靳党鹏，肖军，王涛，张文强（中交天和机械设备制造有限公司，江苏常熟 215500）［摘要］本文针对TBM施工过程中存在的不良地质条件和施工难点如破碎带、岩爆、突水突泥、软硬岩交替等进行针对性的技术方案设计，提出相关解决方案，为类似工程提供参考依据。

［关键词］敞开式TBM；破碎带；高地应力；突水突泥［中图分类号］TD421.5 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X（2018）09-0075-04Discussion on the key and difficult countermeasures of open type TBM JIN Dang-peng，XIAO Jun，WANG Tao，ZHANG Wen-qiang自1851年美国人Chrles Wilson发明了第一台全断面隧道掘进机以来，经历了170多年的发展，功能与种类也越来越全面［1，2］。

TBM在针对高强度岩土地层时，不仅掘进速度快，而且施工安全可靠，其在硬岩隧道的成功案例在全世界得到了广泛的认同。

本项目采用敞开式TBM掘进机，在施工对应较完整、有一定自稳性的围岩时，能充分发挥出优势，特别是在硬岩、中硬岩掘进中，强大的支撑系统为刀盘提供了足够的推力。

因为当地山区的高海拔和断裂带的分布，掘进机主机同时配置临时支护设备如钢架安装器、锚杆钻机、钢筋网安装机、超前钻、管棚钻机、喷混凝土机及注浆机等，如遇有局部破碎带及松软夹层岩石，则掘进机可由所附带的超前钻及注浆设备预先固结周边岩石，然后再开挖，提高了施工的多样性与应对机制。

1 工程地质条件根据本次工程地质调绘及钻探成果，隧址区地层主要为第四系冲洪积卵石、崩坡积碎石、冰水堆积碎石、泥盆系上统天格尔组凝灰质砂岩、志留系阿河布拉克组石英片岩及华力西早期侵入花岗岩。

岩石最大抗压强度90MPa。

根据地质资料显示，Ⅴ级围岩全长2205m，占全长的10.6%，Ⅳ级围岩全长11872m，占全长的56.7%，Ⅲ级围岩全长5619m，占全长的26.8%，Ⅱ级围岩全长1254m，占全长的5.9%。

隧道高地应力的特点分析以及处理建议隧道高地应力的特点分析以及处理建议摘要：针对工程施工中的隧道高地应力的力学进行了探究和分析，并针对隧道高地应力的挤压变形之特性，对隧道施工的过程中高地应力引起的隧道变形进行了详细分析。

介绍了大变形的机理，另外，对典型的地段也进行了清晰的研究，并确定出了大变形地段合理、安全、经济的支护参数。

以宜巴高速公路的峡口隧道段为例，详细的介绍了应对隧道高地应力特点的有效的施工措施和技术对策等，可确切保证隧道施工的安全性。

峡口隧道高地应力的施工实践给隧道高地应力区域的施工保留了有意义和价值的技术经验，可供类似的隧道工程借鉴。

关键词：隧道高地应力力学分析大变形施工技术Abstract: based on engineering construction of the tunnel of high geostress mechanical study and analysis, and in the light of the tunnel of high geostress extrusion of the characteristics of tunnel construction process of the high ground stress caused by the deformation are analyzed in detail. Introduces the mechanism of the large deformation, in addition, the typical area were also clear research, and determine the large deformation area the reasonable, safe and economic support parameters. With appropriate and highway tunnel segment of the throat for example, detailed introduces the characteristics of the high geostress tunnel to effective construction measures and technical countermeasures, and so on, can guarantee the safety of the exact tunnel construction. The throat tunnel construction practice of high geostress for tunnel construction of the regional high geostress have retained the meaning and value of technical experience, the reference for similar tunnel engineering.Keywords: tunnel high geostress large deformation mechanics analysis of construction technology峡口隧道是瓦斯、高地应力隧道，这种隧道的构造应力容易引起对隧道的挤压使之大变形，因此，高地应力隧道施工过程中相关的特殊技术的使用尤为重要。

高地应力岩爆地段施工预案高地应力地区的主要地质灾害有：（1）岩爆是主要的地质灾害，隧洞开挖后的围岩应力调整过程中，由于岩体弹性应变能量释放，造成岩体发生一种带有爆裂声响的岩体开裂、岩片或岩块弹出或剥落的一种地质灾害现象。

（2）高地应力作用下软弱围岩可能会向已经掘进完成的隧洞挤压。

在高地应力隧洞施工中，以地质预报为先导，根据地质预报结果提前作好准备工作。

其主要方法有如下三种：超前探孔为主，辅以地震波、电磁波、钻速测试等手段。

开挖面及其附近的观察预报，通过地质的观察素描，分析岩石的“动态特征”，主要包括岩体内部发生的各种声响和局部岩体表面的剥落等。

针对硬岩洞段的高地应力可按以下措施处理：(1)在以有的刀盘喷水设施基础上增设喷水设备，增加掘进过程中掌子面的喷水量，降低开挖面的岩石温度和脆性。

减少岩爆的发生可能。

(2)对局部出露的岩石及时喷洒高压水，降低岩石的强度，增强其塑性，减弱岩体的脆性，降低岩爆的剧烈程度。

同时可以起到降温除尘的作用。

(3)岩爆强烈地段可以利用超前钻机施作应力释放孔。

应力释放孔的布设根据现场的具体情况确定。

(4)岩爆非常剧烈时，为了安全，在安全距离进行躲避，直至岩爆平静。

重新开始掘进施工时，检查伸缩护盾位置有无可能影响护盾伸缩移动的剥落岩石，如果有及时清除。

在岩爆地段施工，首先要有施工经验的专职安全员来重点监测岩石的状况，施工人员和设备要有必要的防护措施，确保施工安全。

针对高地应力下软岩洞段的施工措施：根据超前预报的结果，如果软岩变形轻微，可以边进行掘进边进行处理。

对于变形严重的洞段，必须停止掘进施工对岩层进行超前加固处理。

并对加固效果进行检验达到强度后才能进行掘进施工。

（1）在围岩易变形区域施工时，首先用扩挖刀加大开挖直径，同时要加强观测，尽量减少刀头喷水，发现有围岩膨胀现象，应立即停止喷水，并加快速度尽快通过。

（2）由于挤压作用使TBM被卡住，首先采取加大推进油缸推进力并在护盾与围岩间强行注入润滑剂，以减少机身与围岩间的摩擦力，如果上述方法不能解困，需从TBM盾体上开工作窗口，通过窗口对TBM机身前后、上下进行扩挖，并对扩挖区进行有效支护，并对围岩进行监测。

TBM施工风险分析及控制摘要：TBM施工过程中隧道内渗漏水会导致积水，存在排水处理问题。

为解决该问题，设计了一种将隧道内管片壁后积水分段抽排的排水系统，将管片背后积水分段抽排，减少隧道管片渗漏水，避免大量积水产生，降低施工过程中积水处理及水淹设备的风险，同时排水系统在设备盾尾位置设置应急排水泵并布设应急排水管接至沉淀池，以应对前方突发涌水风险。

因此，总结影响TBM施工的主要因素，从地质资料、TBM选型、设计、制造；从科学管理、队伍建设入手积极总结TBM施工风险的因素及采取相应对策，是提高TBM施工速度和安全性的重要举措，从TBM施工风险、影响TBM施工的因素及对策等方面进行阐述。

关键词：TBM；风险；控制引言TBM掘进机施工的优点是速度快，施工安全、成洞质量高、环境影响小，开挖速度一般是常规钻爆法的3～5倍以上，但TBM的掘进效率很大程度上由水文、地质条件和施工队伍的施工经验、熟练程度决定，岩石的强度和石英含量决定刀具的消耗成本。

同时，TBM在施工过程中不可避免会碰到各种不良地质段，若经验不足，处置不当，会严重影响进度甚至造成安全隐患。

因此，分析TBM施工中的风险因素，及时总结相应的应对方法，是提高TBM施工效率和降低安全风险的重要措施。

1TBM机型及适应性目前,TBM主要分为以下3种类型,并分别适应于不同的地质。

（1）敞开式TBM。

其常用于完整性较好的硬岩隧道施工。

在敞开式TBM上,配置了钢拱架安装器和锚喷支护等辅助设备,以适应地质的变化。

当采用管棚等辅助支护手段时,敞开式TBM也可应用于短距离断层破碎带等软岩隧洞掘进。

（2）单护盾TBM。

单护盾TBM利用管片提供掘进反力,其作业过程类似于盾构,掘进与安装管片交替作业,施工速度较慢。

（3）双护盾TBM。

不弱于Ⅳ类围岩为主且强度应力比大于3的隧洞较适合采用双护盾TBM施工,对围岩收敛变形较为敏感。

双护盾TBM配置有2套推进系统,同时具备撑靴功能,常用于混合地层的掘进。

超长深埋高地应力TBM隧道修建关键技术
洪开荣
【期刊名称】《铁道学报》
【年(卷),期】2022(44)3
【摘要】我国西部地区基础设施建设相对滞后。

随着新时代的发展,西部地区铁路、公路和水利等基础设施建设进入一个快速发展阶段,隧道工程是其重要的选项;但西
部地区大多处于青藏高原,山高谷深,隧道工程将会具有明显的超长、深埋的特点;同时该区域地质构造活跃,其水平地应力相对其他区域均偏高,隧道工程具有高地应力
的特点。

通过对类似TBM工程的研究与实践,阐述了超长深埋高地应力TBM隧道的主要问题,从隧道解重构行为特征出发,分析了典型的四类不良地质对TBM施工
的影响,提出了相应的TBM选型要求、TBM针对性设计、掘进参数控制、支护技
术方法等;以色季拉山隧道为例,深度分析了该隧道TBM选型的相关问题,以及该隧
道TBM针对性设计要点;最后提出了开展超长深埋高地应力TBM隧道修建智能技术研究的建议。

【总页数】23页(P1-23)
【作者】洪开荣
【作者单位】中铁隧道局集团有限公司;盾构及掘进技术国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】U455.3
【相关文献】
1.高地温深埋特长隧道热害综合防治关键技术研究
2.高地应力深埋隧道超前预应力释放卸压现场试验研究
3.高地应力深埋隧道施工过程中围岩应力分布规律数值模拟分析
4.长江科学院承担的《超长深埋隧洞深层高地应力软岩变形及防治技术研究》项目课题顺利通过验收
5.高地应力区深埋隧道三维应力场数值模拟
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隧道高地应力变形原因及控制策略1、引言隧道施工中会发生大变形，导至支护系统开裂、发生塌方、结构破坏等情况，严重影响施工进度与安全，增加施工成本。

兰渝铁路隧道施工过程中，受高地应力影响，多座隧道围岩和初期支护喷射砼片状错裂、崩块掉落、钢架扭曲、仰拱填充砼隆起等破坏现象，严重影响施工。

本文以四方山隧道施工过程中对地应力变形原因进行了深入分析，结合现场实际地质情况制定有效控制变形的技术措施，通过现场施工实践对控制地应力变形的难题得出了一些结论，可为同类隧道工程设计与施工控制提供理论依据，并有待继续研究和完善。

2、工程概况兰渝铁路四方山双线隧道全长7668m，为高瓦斯隧道。

位于构造侵蚀低山区，单面山跌岭山貌；洞身地形起伏较大，坡面覆盖2～10m 坡崩积粉质粘土；地面坡度19°～37°，局部呈陡崖状，地面标高560m～967m，相对高差407m。

隧道区覆盖层主要为第四系全新统坡洪积层、残破积层、崩坡积层，下覆基岩为白垩系剑閣组、剑门关组砂岩、泥岩，呈中厚层状。

在施工过程中许多隧道出现掌子面及上台阶围岩开裂、初期支护喷射砼开裂崩块掉落、型钢扭曲变形、仰拱填充砼隆起等破坏现象。

3、施工过程围岩变形情况施工中，喷射砼后约24h开裂，1-2d三肢格栅开始变形，2d后钢格栅扭曲变形，大多呈麻花状，初支砼开裂掉块。

仰拱填充隆起1-445mm，中心水沟挤压严重，局部位置中心水沟侧壁开裂。

经量测数据分析：开挖后8d内围岩收敛速率较大，最大水平收敛速率达191mm/d，最大拱顶下沉速率达103mm/d；最大水平累计收敛值为673mm，最大拱顶累计下沉值为462mm。

结构破坏图片如下：4、变形原因调查与分析四方山隧道围岩变形严重影响施工进度、危及施工安全，个别地段导致了二衬结构破坏。

虽多次采取加强初支措施，但未能有效阻止四方山隧道强烈变形与严重破坏，甚至愈演愈烈。

其根本原因是对围岩变形破坏机制的认识不够、原因分析不彻底、针对性控制变形措施不强，必须认真分析变形破坏根本原因，正确制定各项措施指导开挖、支护和返修等工作，方可保证工程顺利推进。

| 工程前沿 | Engineering Frontiers·34·2020年第18期隧道高地应力特点分析及处理建议韦 猛，童 源，李劲锋（成都理工大学，四川 成都 610059）摘 要：近年来，在社会经济稳步发展的背景下，我国隧道工程事业发展迅速。

但是，在隧道工程实际工作开展过程中，也面临一些较为困难的问题。

比如，隧道高地应力在防控不当的情况下会对隧道工程造成较大的灾害，使施工地段发生大变形、施工地段初期支护效果丧失等，进一步影响隧道工程施工的质量及安全性。

为了提高隧道工程施工质量、保障施工安全，文章根据某隧道工程实例，分析了高地应力隧道变形特点及隧道高应力区域施工稳定性特点，提出了针对隧道高地应力危害的相关处理建议，希望能为相关工程提供参考借鉴。

关键词：隧道；高地应力；处理建议；施工质量中图分类号：U451.2 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2020）18-0034-02作者简介：韦猛，男，副教授，研究方向：隧道与地下工程。

相关研究表明，不同的国家对高地应力的定义存在差异[1]。

高地应力不等于水平地应力，且比垂直地应力大，高地应力属于地质学的范畴，指的是岩石抗压强度和地应力之间的比值。

高地应力对隧道工程造成的灾害非常严重，以硬脆性岩体为例，岩爆对软岩的影响主要表现为洞室大变形。

笔者根据多年的隧道工程施工经验，发现隧道高地应力易影响隧道施工的进度、质量及安全，此类隧道的构造应力易导致隧道受到挤压，进一步产生大变形。

因此，在高地应力隧道施工期间，落实有针对性的处理技术非常关键。

通常情况下，高地应力隧道施工过程中需控制好工程的进度，保证工程能够顺利完工；同时，对隧道大变形地段，需加强施工监管，落实现代化科学施工技术，确保整体隧道施工的质量及安全。

因此，文章围绕隧道高地应力的特点及处理建议进行分析研究具备一定的价值意义。

1 隧道工程项目实况某隧道工程为国内某高速公路当中的一段区域，其左线长度为3163m ，右线长为3177m ，归类为大隧道类型。

高地应力软岩大变形隧道施工技术措施软岩大变形是指在高地应力环境下，隧道开挖后围岩发生侧鼓、底鼓等严重挤压变形，挤压变形量超出常规围岩变形量的现象，是围岩柔性破坏时应变能很快释放造成的一种动力失稳现象。

1.工程概况某隧道为铁路单线隧道，隧址区内新构造运动强烈，活动断裂发育，存在构造应力相对集中的地质环境条件，局部埋深较大的隧道可能遭遇高地应力工程环境，特别是隧道埋深过大时，板岩、千枚岩等软质围岩可能发生软岩大变形；局部构造应力强烈的区域，破碎的硬质岩也可能出现大变形现象。

沿线易发生软岩大变形的地层主要为三叠系、泥盆系及志留系千枚岩、板岩地层.该隧道埋深大、软质岩发育地段，以Ⅰ级及Ⅱ级软岩大变形为主。

隧道在DK28+888～DK36+415段主要为绿泥片岩及片岩，层厚普遍小于3cm，属极薄层～中薄层，灰绿色为主，矿物成分以绿泥石、云母、石英为主，变晶结构，薄片状构造为主，岩质软弱，节理裂隙发育，岩体破碎，部分段落呈中厚层状构造，岩体较破碎，该段落富水程度中等，绿泥片岩浸水后强度急剧降低。

其中DK29+765～DK36+415段具轻微～中等的变形潜势。

2.软岩大变形段的基本特性（1）变形量大：变形量远超常规预留变形量。

（2）初期支护变形速度快：隧道变形量测开始阶段，变形速率快，最大变形速率时间一般发生在边墙下台阶落底至仰拱闭合成环前。

（3）变形持续时间长：大变形区段变形时间从开挖至衬砌浇筑前，一般30d 或更长。

（4）施工难度大，安全风险高：开裂变形持续不断，易发生大面积失稳坍塌，处置塌方难度大。

3. 软岩大变形段的施工情况软岩大变形表现形式多样，主要表现在边墙挤压纵向变形开裂，拱顶下沉环向变形开裂，钢架凸起变形、扭曲，边墙变形侵限拆换拱，初支喷射混凝土鼓包掉块，隧底初支受力鼓起，掌子面岩石崩解滑坍，应力集中部位明显开裂掉块，局部二衬开裂等现象。

4. 软岩大变形控制技术措施及施工技术从主动加固围岩，发挥围岩自承能力，控制围岩塑性区发展出发，提出高地应力软岩隧道大变形主动控制技术要点为“加深地质、主动控制、强化锚杆、工法配套、优化工艺”二十字方针。

双护盾硬岩TBM遭遇不良地质条件时的表象及应急处理措施文摘：本文就双护盾硬岩隧洞掘进机－TBM在施工中遇到常见的几种不良地质条件时，TBM各部位所显示出的信息和施工人员所应采取的措施进行了论述。

关键词：湿陷性黄土红粘土溶洞涌水硬岩隧洞掘进机－TBM掘进地下隧洞这项独特的施工新工艺引进我国已有十余年了，在每一条隧洞的掘进过程中，都遇到过断层构造带或裂隙发育带，有时还会遇到溶洞，红粘土，湿陷性黄土，涌水等多种不良地质条件，造成了TBM掘进偏离轴线，管片安装误差增大，甚至出现了卡机，被迫停工等事故，严重影响了施工进度和成洞质量，增大了施工难度，也增加了施工费用。

这就需要施工人员具有较强的业务素质和丰富的施工经验，根据TBM各部位所显示出的信息，迅速做出判断并采取有效的处理措施，避免对TBM造成损害，从而免遭重大经济损失。

这里就几种常见的工程实况予以讨论。

1.湿陷性黄土TBM在引黄入晋主干线6＃－7＃－8＃隧洞的掘进过程中，均碰到过第四系Q3湿陷性黄土。

Q3黄土，土质均匀，结构疏松，大孔隙及垂直节理发育，自稳能力差，在一定压力下遇水具有湿陷性，土结构迅速破坏。

本文阐述的乃是TBM有史以来首次在黄土中掘进，无先例可借签，尤其是在通过主干7＃洞出口段，桩号为50.73米（出口处桩号为零〕时，发生了沉陷还伴随着塌方，冒顶等事故，直接威胁着TBM的安全，给施工带来很大的困难，严重影响了成洞质量，故只有充分了解其各种性状，才能有所针对地调整施工措施。

当TBM通过黄土区域时，TBM施工人员可以看到下列几种情况：－－TBM出渣黄土含量由少变多；－－TBM机头向下偏移；－－TBM掘进推力降低，掘进速度加快；－－TBM前支撑（STABILIZER〕和后支撑（GRIPPER〕伸出后反作用力降低，甚至消失；－－TBM出渣量迅速增加，当远远大于理论开挖量时，可以初步断定掌子面塌方。

施工人员边掘进，边调整，最后得出的处理措施为：－－渣中一发现黄土就开始逐渐减少至完全关闭刀头部喷水，防止机头湿陷下沉；－－开始将TBM机头部抬高，使TBM保持向上掘进的趋势；－－降低刀盘转速，减小掘进推力，使涌入机头部的渣尽快输送出去；－－将前支撑和后支撑收回，靠辅助推力缸抵住已安装好的管片环来推进TBM；－－如果发生大的塌方，则需要封堵刀盘边缘几个进渣口，而且拆掉刀盘上除边刀与中心刀以外其余的刀片，以增大正面进渣量，从而减少超挖量；－－在该区域安装配筋量大的重型管片；－－尽量不停机，快速通过该区域；－－从防渗与安全方面考虑，可在隧洞打通后对该区域进行二次衬砌或拆除掉管片进行现浇混凝土。

某工程TBM掘进过程中地质问题预防及处理方案1 工程概况某工程地处**河流域中游，坝址位于**县**乡下游1.5km，距下游**市直线距离63km。

开发任务以灌溉、发电为主，兼顾防洪和供水。

水库正常蓄水位4095m、汛期限制水位4093.5m、死水位4066 m、电站装机容量160MW、灌溉面积65.28×104亩。

水库总库容12.3×108m3，工程规模为Ⅰ等大（1）型工程。

地震基本烈度为Ⅷ度。

枢纽主要由碾压式沥青混凝土心墙砂砾石坝、泄洪洞、泄洪兼导流洞、发电引水系统、发电厂房和灌溉输水洞等组成。

输水洞总长16827m，洞轴线方向：进口及洞身为S21°W，至出口转为S79°W。

进口底板高程4061.60m，出口底板高程4044.84m。

钻爆法施工洞段为圆拱直墙洞室，开挖尺寸4.0m×4.0m，TBM施工洞段为圆形洞室，开挖洞径4.0m。

灌溉输水洞为无压隧洞，建筑物级别为3级，设计引用流量10.0 m3/s，洞内最大流速2.02m/s，进口布置于**河支流—扒曲的右岸、坝址上游约200m，靠近泄洪洞进口附近。

出口布置于澎波曲的支流—白曲的左岸，无名沟右侧约605m山坡坡脚处，洞身近乎直线布置，轴线方位SW201°22′0″，于出口段折向SW259°5′55″。

灌溉输水洞全长16.827km，可分为引水渠、进水口、输水隧洞、出口段等部分。

引水渠长79m，为梯形渠槽；进水口为竖井式，底板高程4061.6m；输水隧洞洞身段纵坡1‰；出口底板高程4044.87m，出口段全长155m，由出口陡坡及其前后两段出口明渠组成，后接入白曲。

我公司承担的第Ⅱ标段：采用钻爆法和TBM法联合施工的输水洞中间洞段工程(桩号1+500m～桩号13+830m)及采用钻爆法施工的#1、#2施工支洞工程；支洞和主洞施工特性分别见表1-1、1-2。

表1-1 施工支洞特性表表1-2 主洞施工特性表本工程TBM施工洞段桩号为0+3164～0+13129，工期共53个月，从2011年6月1日开始施工，2015年10月31日竣工。