引松供水4標TBM連續穿越灰巖的施工技術研究

趙海雷， 陳 饋， 周建軍， 張 兵， 陽 斌， 王振飛

(1. 盾構及掘進技術國家重點實驗室， 河南 鄭州 450001； 2. 中國中鐵隧道股份有限公司， 河南 鄭州 450001)

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引松供水4標TBM連續穿越灰巖的施工技術研究

趙海雷1， 陳 饋1， 周建軍1， 張 兵1， 陽 斌2， 王振飛2

(1. 盾構及掘進技術國家重點實驗室， 河南 鄭州 450001； 2. 中國中鐵隧道股份有限公司， 河南 鄭州 450001)

為應對吉林引松供水4標7 km灰巖隧洞段的特殊地質條件，引松開敞式TBM的針對性設計和克服不良地質風險的施工技術研究顯得尤為重要。首先，針對引松4標長距離掘進、大斷面施工、快速掘進及強支護量等工程特點，對TBM進行超前地質預報系統、支護系統等方面的針對性設計制造。其次，對于通過灰巖地段各種不良的地質風險，分別制定相應的施工和處理措施。通過對TBM的針對性設計以及不良地質地段恰當的施工處理措施，使TBM順利地通過了7 km灰巖地段，既節省了開支，又縮短了工期。

引松供水工程； 隧洞； 開敞式TBM； 灰巖地段

0 引言

全斷面隧道掘進機(tunnel boring machine, TBM)作為巖石隧道最先進的開挖裝備，在我國已廣泛應用于鐵路隧道工程、水利隧洞工程、城市軌道工程以及煤礦巷道工程等領域[1]。與傳統的鉆爆法相比，TBM的優點是可實現連續掘進，能同時完成破巖、出渣和支護等作業，其掘進速度一般為常規鉆爆法的3～10倍，具有施工速度快、效率高、隧道成型好、對周邊環境影響小、作業安全及節省勞動力等優點，特別適合于深埋長隧道的施工[2-4]。然而，由于地質條件的復雜多變，導致TBM施工設備通用性差，針對不同的隧道工程，TBM幾乎都需要“量體裁衣”地進行設計，若TBM的選型以及采用的施工技術不能適應所建工程的地質特征，往往導致嚴重的施工風險、工程進度嚴重滯后，并造成重大經濟損失[5-9]。例如，印度克什米爾、中國云南和臺灣省3臺TBM由于選型和施工措施不恰當，最終在施工中遇險，并最終被鉆爆法所取代[10]。文獻[11-12]分別介紹引漢濟渭工程TBM掘進機通過富水帶和突水涌泥段的施工技術，并取得了一些經驗。但是由于引漢濟渭工程地質和引松供水7 km灰巖段地質相差極大，導致可供借鑒的施工方法相對較少。另外，TBM穿越灰巖段施工技術在國內外范疇經驗尚屬缺乏，沒有TBM通過長距離灰巖段的施工案例可供借鑒。

根據地質資料，引松供水4標段63+964～70+823近7 km洞段為灰巖段，穿越地層巖性主要為泥盆系、石炭系泥晶灰巖[13]，灰巖段多斷層破碎帶、低阻異常帶及溶洞，局部穿越淺埋溝谷段，存在突泥、涌水風險[14]。因此，采取有效措施確保TBM安全、順利穿越灰巖段是本工程的重點也是難點，可為今后類似工程提供借鑒。

1 工程概況

引松供水工程主要是為了解決關系民生的吉林省中部城市生活及生產用水問題，工程輸水干線全長263.02 km，輸水總干線采用自流輸水。吉林省中部城市引松供水工程總干線施工4標段位于吉林市岔路河至飲馬河之間，線路樁號48+900～71+855，總長度為22 955 m，由中鐵隧道集團有限公司施工。施工平面布置圖如圖1所示。

施工項目主要為隧洞主洞、支洞、調壓井和豎井的開挖、支護、襯砌、灌漿、封堵及排水等工作。隧洞主洞部分開挖采用全斷面TBM施工為主、鉆爆法為輔的施工方法。其中TBM施工段總長為21 042 m，成洞斷面為圓形，洞徑為6.8 m。鉆爆法接應洞段、組裝及檢修洞段總長為2 273 m。區間共布置2個支洞、2個通風豎井和1個調壓井，其中7#支洞長518 m，8#支洞投影長1 188 m。支洞均采用鉆爆法施工，成洞斷面均為圓拱直墻型，成洞斷面尺寸均為7.2 m×6.8 m(寬×高)；豎井直徑為5.0 m和6.3 m；調壓井直徑為15 m。本段涉及地層巖性主要有三疊系上統小蜂蜜頂子組凝灰巖，三疊系上統大醬缸組砂礫巖，石炭系中下統磨盤山組灰巖，石炭系下統余富屯組凝灰巖，石炭系下統鹿圈屯組凝灰質砂巖，泥盆系中下統堿草甸-常家街組灰巖、砂巖，侵入巖為燕山期花崗巖、鈉長斑巖、石英閃長巖，華力西晚期閃長巖。

圖1 引松供水4標施工平面布置圖

2 TBM針對性設計方案

2.1 TBM設計原則

引松供水TBM的設計和制造由中鐵工程裝備有限公司完成，其設計原則主要有： 具備較強的破巖能力；較強的軟弱破碎圍巖通過能力，在不良圍巖地段能夠快速支護通過；具有較強的出渣能力；設備主要部件有較大的安全儲備，以及快速掘進的能力；滿足長距離掘進要求和人性化設計。

2.2 激發極化超前地質預報系統搭載設計

激發極化法[15](induced polarization，簡稱IP)是電法勘探的一個重要分支，在進行電阻率法勘探時，會出現如下現象： 在向地下供入穩定電流的情況下測量電極之間的電位差并非瞬間達到飽和值，是隨時間而變化，經過一段時間后趨于穩定的飽和值；而斷開供電電流后，電位差也并非瞬間衰減為零，而是在最初的一瞬間很快下降，而后隨時間延長緩慢下降并趨于零。這種發生在地質介質中因外電流激發而引起介質內部出現電荷分離，由于電化學作用引起附加電場的物理化學現象，稱為激發極化效應。激發極化法正是以不同地質介質之間的激電效應差異為物質基礎，通過觀測和研究被測對象的激電效應進行地質探查的一種電法。圖2為時間域激發極化現象的示意圖。

由山東大學自主研發的TBM搭載激發極化超前預報儀器[16]，將供電電極系集成到TBM的護盾上并沿環向布置，測量電極系集成在刀盤上，刀盤上通過開孔的方式安裝測量電極系，TBM施工時測量電極系收縮到刀盤的刀艙中。采用2條多芯電纜與供電及測量電極系連接，同時設計2根單芯電纜連接電極B與N，探測儀器安裝在TBM主控室，電纜連接到主控室的儀器。測量時，通過液壓系統推出電極伸縮到掌子面實現激發極化超前探測，如圖3所示。

圖2 時間域激發極化現象示意圖

Fig. 2 Sketch diagram of time domain induced polarization phenomenon

(a) TBM刀盤搭載激發極化裝置的測量系統

(b) TBM主控室內激發極化裝置專用主機

Fig. 3 Carrying mode of induced polarization detect devices in TBM

2.3 TBM支護能力設計

設計配置了L1區域、L2區域2套錨桿鉆機，增強錨桿作業；盾尾處增設了鋼筋排支護系統和網片存儲裝置，L1區域增設了應急噴混系統；噴混機械手采用雙噴護系統、懸臂伸縮式設計(伸縮臂可伸縮2 m)，有效解決了懸臂伸出長度過大而導致的無法可靠伸縮問題；輸送泵選取20 m3/h 的瑞士Aliva輸送泵，噴混機械手可實現有線和無線的雙面操作模式。TBM超強支護系統如圖4所示。

(a) 鋼筋排支護系統

(b) 雙噴機械手

3 灰巖段TBM掘進問題及應對措施

63+964～70+823近7 km為灰巖段，TBM灰巖段長距離施工在世界范圍內并無先例，灰巖巖體風化的不均勻度較為明顯，施工過程中易出現因掌子面不平整而引發刀具異常損壞或掌子面坍塌堵住刀盤進渣口等情況。同時，通過灰巖地段還伴隨著各種地質風險，例如溝谷富水及淺埋地段、全斷面炭質板巖地段、斷層破碎帶地段、巖溶溶洞群發育段和突水涌泥段等。針對這些地段，TBM施工過程中采取了有效的應對措施，順利地通過了高風險區域。

3.1 溝谷富水及淺埋地段TBM通過措施

7 km灰巖段TBM需要5次穿越富水溝谷，累計770 m，其中最長段溝谷為466 m的永盛興溝谷，地下水極其發育。小河沿溝谷和堿草甸子溝谷，最小埋深為28 m，并分別有一段全斷面土層侵入正洞洞身。該段可能遇到的地質災害有涌水涌泥、溶蝕溶洞、斷層破碎帶、炭質板巖等，會導致塌方掉塊、TBM栽頭、設備被淹、刀盤被卡、糊刀盤、設備被砸、人員受傷、掘進姿態難以控制等潛在危害。因此TBM通過溝谷富水及淺埋地段是一件極其復雜的工作，項目部曾多次召開專題討論會及專家論證會，研究應對措施，形成的主要應對技術措施如下。

3.1.1 超前地質預報

充分做好超前地質預報，利用物探及地表補勘相結合的方法，準確探明該段地質構造和TBM施工風險評估，并做好相應的應急物資準備。其中所使用的主要探測手段為激發極化探測法，利用其對水的敏感性，通過對探測結果的后期處理，可以直觀地反映在激發極化三維成像圖中，對其斷面區域成像顏色進行分析，進而推斷前方的地質情況。具體以69+223.0～+203.0的探測結果作為說明，其測試數據如圖5所示，其測試結果結合三維成像圖和半衰時數據分析如下。

(a) 激發極化三維成像圖

(b) 激發極化成像X=0切片圖

(c) 激發極化半衰時數據

X方向表示豎直方向，Y方向表示掌子面寬度方向，Z方向表示開挖方向，坐標原點為掌子面中心位置，反演區域為Y(-10 m,10 m)、X(-10 m，10 m)，掌子面坐標為Y(-4 m，4 m)、X(-4 m，4 m)。

圖5 激發極化法三維成像圖和半衰時數據

Fig. 5 3D imaging and half-decay data of induced polarization

1)69+233.0～+226.0段落。三維反演圖像中掌子面范圍內電阻率值變化不明顯，二電流半衰時之差正值幅度較小，推斷該段落圍巖完整性差，裂隙發育，可能出現滲水或滴水現象。

2)69+226.0～+203.0段落。三維反演圖像中掌子面范圍電阻率增大，二電流半衰時之差為負值，推斷該段落圍巖較完整，地下水不發育。

3.1.2 加強初期支護

根據超前地質預報的結果及出露護盾圍巖的情況，及時采取加強支護措施，采用鋼拱架、鋼筋排、連接筋、噴射混凝土聯合支護，必要時，利用干噴系統提前封閉(如圖6所示)。

(a) (b)

圖6 溝谷富水及淺埋地段應對措施

Fig. 6 Countermeasures for valleys with rich water and shallow-buried section

3.1.3 涌水處理

若出現涌水情況，啟動應急預案，加強抽排水，并采取注漿堵水方案。

3.1.4 監控量測

初期支護及前部加強支護完成后，及時布設量測點，并將變形收斂及速率變化數據反饋至工程部技術人員，技術人員根據反饋的數據決定是否采取二次加強支護措施。

3.2 全段面炭質板巖地段TBM通過措施

在7 km灰巖掘進中TBM共穿越2處炭質板巖段。全斷面發育的炭質板巖，圍巖軟弱，基本無強度，遇水泥化容易糊刀盤，堵刀孔，且隧洞頂部伴有塌腔、掉塊嚴重，宜造成TBM扭矩過載而無法正常掘進。此外，出渣在轉渣皮帶上造成溜滑，無法順利出渣，造成場地泥濘，給TBM順利施工帶來極大的挑戰，具體如圖7所示。

針對以上全斷面炭質板巖地段所出現的問題，為使TBM能夠順利地通過，施工中采取的具體措施如圖8所示。

3.2.1 超前地質預報

提前施作超前地質預報，在掘進過程中增加超前地質預報的頻率(TRT、激發極化)，每30 m必須做一次激發極化超前地質預報，根據詳細的超前地質預報結果，及時調整掘進參數和姿態，做好洞內應急物資的儲備。

3.2.2 掘進參數控制

降低掘進速度、刀盤轉速、掘進推力，在滿足圍巖掘進的條件下，使用最小的撐靴壓力；并通過超前地質預報探測的結果，提前調整掘進姿態及趨勢，防止TBM栽頭或偏移。

(a)

(b)

(c)

(a)

(b)

(c)

(d)

圖8 TBM過炭質板巖段處理措施施工圖

Fig. 8 Countermeasures for TBM boring through carbonaceous slate section

3.2.3 加強初期支護

圍巖出護盾后及時進行加強支護，堅持“防止臨空面發展，支護寧強勿弱、短進尺、強支護、勤量測”的原則。

3.2.3.1 拱頂位置

采取鋼拱架+鋼筋排+I16工字鋼縱連等聯合支護，必要時利用應急噴混系統提前干噴封閉。

3.2.3.2 撐靴位置

提前將撐靴位置表面的泥渣及掉塊清理干凈，掛網噴混凝土處理，保證給撐靴提供反力。

3.2.3.3 隧底位置

隧道底部在軌線延伸前，鋪設干硬性混凝土，且所有軌排采用焊接縱向拉筋連成整體，并將拱架兩側連接筋更換為I16工字鋼縱連。

3.2.4 刀盤清渣

對于刀盤內刀盤糊死，應立即進行刀盤清理工作；在立拱期間同時進行刀盤清理工作；掘進過程中扭矩急劇增大且貫入度極小時，需及時清理刀盤。

3.2.5 監控量測

加強支護完成后，及時布設量測點，并將變形收斂及速率變化數據反饋至工程部技術人員，技術人員根據反饋的數據決定是否采取補強支護。

3.3 斷層破碎帶地段TBM通過措施

TBM在灰巖中掘進，已揭露需穿越斷層破碎帶32處，其中2處影響最大，最大影響范圍為200 m，且還有1處斷層與炭質板巖疊加，該段頂部坍塌嚴重，塌腔最深約6.5 m，現場支護困難，清渣量大，作業現場遇到的難點如圖9所示。

(a)

(b)

圖9 TBM過斷層破碎帶施工難點圖

Fig. 9 Construction difficulties and keys of fault fracture zone

為了使TBM順利通過斷層破碎帶地段，經討論采用以下措施。

3.3.1 超前地質預報

提前做好超前地質預報探測，并在掘進期間提高超前地質預報的頻率，以確定破碎帶邊緣、長度、破碎程度以及含水情況等，并根據超前預報結果，提前調整掘進參數、姿態及洞內應急物資儲備。該掘進段主要采用TRT超前地質預報[17]，對其采集來的數據進行處理、解譯，進而形成地質剖面主觀圖、圍巖完整程度推斷圖以及波速分布圖(如圖10所示)，采集的數據和得到的圖像對圍巖的破碎程度及完整性(里程、樁號可以推斷出來)都有很直觀的反映。

3.3.2 掘進參數控制

TBM通過斷層破碎帶時，適當減小TBM的掘進速度、刀盤轉速、掘進推力、撐靴壓力等掘進參數，這樣能有效減小對圍巖的擾動，從而減小或避免發生塌方。

(a) 地質剖面主觀圖

(b) 圍巖完整程度推斷圖

(c) 波速分布圖

3.3.3 加強支護

圍巖出護盾后及時進行加強支護，堅持“防止臨空面發展，支護寧強勿弱、短進尺、強支護、勤量測”的原則(如圖11所示)。

(a)

(b)

(c)

(d)

圖11 TBM過斷層破碎帶處理措施施工圖

Fig. 11 Countermeasures for TBM boring through fault fracture zone

3.3.3.1 拱頂位置

對于一般破碎地段，采用鋼筋排、鋼拱架、連接筋、噴射混凝土等聯合支護；對于嚴重破碎地段，采用鋼筋排、加密鋼拱架或改為型鋼拱架、工字鋼代替連接筋、拱架背部加焊支撐等聯合支護措施，必要時，利用應急噴護系統對該段進行干噴封閉；對于塌腔范圍較大的位置采用灌注或噴射混凝土的方式進行填充，并確保注漿密實。

3.3.3.2 撐靴位置

對于存在掉塊或塌腔，無法提供撐靴反力的位置，采取以下3種方法通過： 在撐靴位置加墊方木；在撐靴位置掛網干噴混凝土封閉；灌注混凝土充填密實。

3.4 巖溶溶洞群發育段TBM通過措施

TBM掘進近7 km灰巖洞段，局部洞段為巖溶區，已探明12處溶洞，其中3處為疑似溶洞。最大溶洞高38.52 m，距洞頂5.7 m；最小溶洞高6.3 m，距洞頂32.5 m。該段TBM掘進時容易偏機、栽頭、刀盤被卡、涌泥掩埋盾體、涌水引起電器故障、收斂變形引起整機被卡等施工風險。采取強有力的TBM通過措施，至關重要,具體如圖12所示。

(a) 隧洞頂部溶洞、溶腔

(b) 撐靴位置溶洞、溶腔

Fig. 12 Construction difficulties and keys of karst cave developed section

針對通過巖溶溶洞群發育地段，項目部曾多次召開專題討論會及專家會，研究應對措施，形成的主要應對技術措施如圖13所示。

(a)

(b)

(c)

(d)

圖13 TBM過巖溶溶洞群發育段處理措施施工圖

Fig. 13 Countermeasures for TBM boring through karst cave group developed section

3.4.1 超前地質預報

針對該段提前施作超前地質預報，準確探測出掌子面前方溶洞的空間位置、大小以及是否有充填等，并根據超前地質預報探測的結果，提前做出應對措施及應急物資儲備。

3.4.2 溶洞處理

1)開挖輪廓線3 m以外的溶洞不做處理，開挖輪廓線3 m以內的，探明溶洞規模不大，TBM直接掘進通過，并加強初期支護。

拱頂位置： 溶洞溶腔出護盾瞬間，及時采用鋼筋排、鋼拱架、工字鋼縱連、拱架背部加焊支撐等聯合支護措施，必要時，利用干噴系統對該段進行封閉。若存在塌腔或溶腔，則回填混凝土，最后回填注漿確保密實。

撐靴位置： 采取鋼拱架、掛網干噴混凝土或灌注混凝土等聯合支護提前處理。

隧底位置： 隧底溶洞按開挖輪廓線外5 m控制，大于5 m的不做處理，小于5 m的采取提前回填砂漿固結或換填混凝土處理。

2)在開挖輪廓線3 m以內，如探明有大規模溶洞，則需提前采取鉆爆法進行處理，然后TBM步進通過。

3)根據溶洞發育特征，對半填充和全填充溶洞采用靜壓灌漿法注入純水泥漿進行處理。

3.5 突泥涌水段TBM通過措施

根據開敞式TBM的施工原理，并結合國內外開敞式TBM施工案例和經驗，對于開敞式TBM遇突泥涌水地段大多無法掘進通過，因此必須提前進行超前地質預報，確定長度范圍，準確判定發生部位，采取有效措施，減小TBM停機等待或者長時間停機風險。引松4標2016年2月29日掘進時掌子面前方發生涌水及3月24日發生突泥，致使支護工人在底部安裝拱架困難、刀盤前方石渣隨水流出、連續皮帶系統打滑、TBM行走及運輸軌線淹沒無法延伸，TBM被迫停止掘進，整個3月和4月施工比較艱難(如圖14所示)。

(b)

(b)

(c)

(d)

圖14 突泥涌水段施工現場圖

Fig. 14 Construction site photos of water and mud burst section

引松4標項目部針對以上出現的險情，采取了果斷和有效的處理措施，并將TBM停機等待時間降到最短，取得了重大突破。采取的主要措施如圖15所示。

3.5.1 掘進前

3.5.1.1 超前地質預報

在進行日常的物探超前地質預報基礎上，連續在掌子面施作鉆孔預報及地表跨孔CT等聯合預報的方式。準確預報掌子面前方一定范圍內有無突水、塌方等施工風險，及時反饋信息，做好施工風險源的辨別并及時調整掘進參數，以指導后續工作。

3.5.1.2 刀盤清理或固結

對刀盤人孔及刮渣孔焊接鋼板局部封堵，以減少出渣量，且每次掘進前空轉刀盤，將刀盤泥漿清理干凈。若刀盤前方突泥量增大，采取化學灌漿固結突泥及破碎巖體。

3.5.2 掘進中

掘進參數： 采取手動模式，同時降低掘進速度、刀盤轉速、掘進推力，以減少出渣量，避免出渣量較大造成皮帶堵死或急停；并在過程中對出水點采取引、排、封堵和排堵結合的方式，做到不出現突水和大的涌水。

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

圖15 突泥涌水段施工應對措施圖片

Fig. 15 Countermeasures for TBM boring through water and mud burst section

3.5.3 掘進后

3.5.3.1 引排

對工作面的涌水或注漿后的剩余水量及時排離工作面。對側壁的漏水采用遮擋、引排措施，保證噴射混凝土質量。噴射混凝土后，由于水壓升高有可能使一次支護破壞，則采用引排方法或壁后注漿法封堵。

3.5.3.2 加強支護

及時進行加強支護，采取加密鋼拱架(即45 cm/榀)、鋼筋排、工字鋼縱連、噴射混凝土封閉等聯合支護措施。

4 施工效果

項目開工至今，成功攻克 “2·29”、“3·4”、“5·30”特大涌水涌泥，穿越近7 km淺埋灰巖巖溶區，有效掘進時間為13個月，累計進尺8 581 m，平均月進尺613 m；其中日最高進尺70.4 m，單班最高進尺37.1 m，單周最高進尺365 m，并于2016年5月創造了開敞式TBM月進尺1 226 m的全國紀錄。不僅保質保量超額完成業主及公司下達的年度任務，而且在施工生產過程中未發生一起安全質量事故。

5 結論與建議

通過對TBM的針對性設計以及7 km灰巖段施工技術的正確運用，確保了TBM順利通過引松供水4標7 km灰巖段的復雜地質地段，既節省了財力，又縮短了工期，且期間沒有重大事故發生。作為國際范圍內TBM首次通過長距離灰巖地段的實例，將為今后同類別的TBM施工提供寶貴經驗和數據。雖然開敞式TBM在通過長距離灰巖地段取得了一定的施工經驗，但還有很多方面值得我們去探索。例如，在施工過程中要加大環境的保護力度，將節能減排放在重要的位置；另外，還要進行刀盤刀具磨損方面的研究，以便提升TBM的掘進性能和使用壽命，提高經濟效益。

[1] 荊留杰,張娜,楊晨.TBM及其施工技術在中國的發展與趨勢[J].隧道建設,2016,36(3): 331-337. (JING Liujie, ZHANG Na, YANG Chen. Development of TBM and its construction technologies in China[J].Tunnel Construction, 2016, 36(3): 331-337.(in Chinese))

[2] 劉冀山, 肖曉春, 楊洪杰, 等. 超長隧洞 TBM 施工關鍵技術研究[J]. 現代隧道技術, 2005, 42(4): 37-43.(LIU Jishan, XIAO Xiaochun, YANG Hongjie, et al. A study of key construction techniques for tunnel boring machines adopted in super-long tunnels[J]. Modern Tunneling Technology, 2005, 42(4): 37-43. (in Chinese))

[3] 《中國公路學報》編輯部.中國隧道工程學術研究綜述2015[J].中國公路學報,2015,28(5): 1-65. (Editorial Department of China Journal of Highway and Transport. Review on China’s tunnel engineering research: 2015[J]. China Journal of Highway and Transport, 2015, 28(5): 1-65. (in Chinese))

[4] 張鏡劍, 傅冰駿. 隧道掘進機在我國應用的進展[J]. 巖石力學與工程學報, 2007, 26(2): 226-238.(ZHANG Jingjian, FU Bingjun. Advances in tunnel boring machine application in China[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2007, 26(2): 226-238. (in Chinese))

[5] 劉春, 殷耀章. 關于 TBM 設備選型的研究[J]. 建筑機械， 2002(11): 40-43. (LIU Chun, YIN Yaozhang. Study of TBM type selection[J]. Construction Machinery, 2002 (11): 40-43. (in Chinese))

[6] 龍斌.新街臺格廟礦區長距離大坡度斜井TBM設備選型探討[J].鐵道建筑技術, 2012(10): 25-27. (LONG Bin. Equipment selection and designation of TBM in long distance and large slope incline shaft of Xinjie Taigemiao Mine[J].Railway Construction Technology, 2012(10): 25-27. (in Chinese))

[7] 屈冬婷,姬國強,郭力友,等.φ5 m全斷面硬巖掘進機主驅動裝置的研制[J].礦山機械, 2015, 43(4): 143-144. (QU Dongting, JI Guoqiang, GUO Liyou， et al. The development of the main driving device ofφ5 m TBM[J]. Mining & Processing Equipment, 2015, 43(4): 143-144. (in Chinese))

[8] 李衛兵, 劉斌. 影響 TBM 選型的地質因素分析[J]. 水力發電, 2009(8): 25-27.(LI Weibing, LIU Bin. Analysis of the geological factors effecting on selecting type of TBM[J]. Water Power, 2009 (8): 25-27. (in Chinese))

[9] 陳饋.高黎貢山隧道設計及施工技術初探[J].建筑機械化,2009(2): 48-52.(CHEN Kui. Analysis of design and construction technology of Gaoli Gongshan Tunnel[J].Construction Mechanization,2009(2): 48-52. (in Chinese))

[10] 尚彥軍,楊志法,曾慶利,等.TBM 施工遇險工程地質問題分析和失誤的反思[J].巖石力學與工程學報,2007,26(12): 2404-2411. (SHANG Yanjun, YANG Zhifa, ZENG Qingli, et al. Retrospective analysis of TBM accidents from its poor flexibility to complicated geological conditions[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2007, 26(12): 2404-2411. (in Chinese))

[11] 王東振.引漢濟渭工程TBM掘進機通過富水帶施工技術與措施[J].四川建材， 2013， 39(2): 168-169. (WANG Dongzhen. Hanjiang River diversion to Weihe River project TBM through water rich zone construction technologies and measures[J]. Sichuan Building Materials, 2013, 39(2): 168-169. (in Chinese))

[12] 李召朋, 李鵬. 引漢濟渭秦嶺隧洞 TBM 施工段突涌水涌泥施工技術探討[J].水利建設與管理， 2015, 12(3): 12-14. (LI Zhaopeng, LI Peng. Discussion on Hanjiang River diversion to Weihe River Qinling Tunnel TBM construction segment sudden surge water gushing mud construction technology[J]. Water Resources Development & Management, 2015, 12(3): 12-14. (in Chinese))

[13] 賀飛, 曾祥盛, 齊志沖. 大直徑硬巖掘進機 (TBM) 在吉林中部城市引松供水工程4標 TBM3 的應用[J]. 隧道建設, 2016, 36(8): 1016-1022.(HE Fei, ZENG Xiangsheng, QI Zhichong. Application of large-diameter hard rock tunnel boring machine (TBM) to TBM-3 section of No.4 bid of Songhua River Water conveyance project in middle Jilin province[J]. Tunnel Construction, 2016, 36 (8): 1016-1022. (in Chinese))

[14] 陳饋, 馮歡歡. TBM 施工風險與應對措施[J]. 隧道建設, 2013, 33(2): 91-97.(CHEN Kui, FENG Huanhuan. Risks in tunneling by TBM and their countermeasures[J]. Tunnel Construction, 2013, 33(2): 91-97. (in Chinese))

[15] 阮百堯, 村上裕, 徐世浙. 電阻率/激發極化率數據的二維反演程序[J]. 物探化探計算技術, 1999, 21(2): 116-125.(RUAN Baiyao, Yutaka Murakami,XU Shizhe. 2D inversion programs of induced polarization data[J]. Computing Techniques for Geophysical and Geochemical Exploration, 1999, 21(2): 116-125. (in Chinese))

[16] 李術才, 劉斌, 李樹忱, 等. 基于激發極化法的隧道含水地質構造超前探測研究[J]. 巖石力學與工程學報, 2011, 30(7): 1297-1309.(LI Shucai, LIU Bin, LI Shuchen,et al. Study of advanced detection for tunnel water-bearing geological structures with induced polarization method[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2011, 30(7): 1297-1309. (in Chinese))

[17] 相興華, 鄧小鵬, 王鵬. TRT 在隧道地質超前預報中的應用[J]. 地下空間與工程學報, 2012, 8(6): 1282-1286, 1327. (XIANG Xinghua, DENG Xiaopeng, WANG Peng. Application of TRT for geological advanced prediction in tunnel construction[J]. Chinese Journal of Underground Space and Engineering, 2012, 8(6): 1282-1286,1327. (in Chinese))

Research on Construction Technologies for TBM ContinuousBoring through Limestone Section of Bid Section No.4 of SonghuaRiver Water Conveyance Project

ZHAO Hailei1, CHEN Kui1, ZHOU Jianjun1, ZHANG Bing1, YANG Bin2, WANG Zhenfei2

(1.StateKeyLaboratoryofShieldMachineandBoringTechnology,Zhengzhou450001,Henan,China;2.ChinaRailwayTunnelStockCo.,Ltd.,Zhengzhou450001,Henan,China)

The open TBM bores through limestone section of 7 km long of Bid Section No. 4 of Songhua River Water Conveyance Project. The advanced geological prediction system and lining system of TBM are designed based on characteristics, i.e. long distance, large cross-section, rapid boring and strengthened support of the project. And then, corresponding construction technologies and countermeasures are decided for bad geological conditions. The TBM has successfully bored through the limestone section; the construction cost has been reduced and the construction schedule has been shortened by relevant design, construction technologies and countermeasures adopted.

Songhua River Water Conveyance Project; tunnel; open TBM; limestone section

2016-11-25;

2017-01-25

國家“973”計劃(2014CB046906)； 中國鐵路總公司科技研究開發計劃(2016G004-A)； 中鐵隧道集團科技創新計劃(隧研合2016-03)

趙海雷(1987—)，男，河南開封人，2016年畢業于東華大學，材料加工工程專業，碩士，助理工程師，現從事盾構掘進技術研究工作。 E-mail： 478339242@qq.com。

10.3973/j.issn.1672-741X.2017.03.015

U 455

B

1672-741X(2017)03-0354-09