1、浅谈某水电站引水隧洞 TBM 施工岩爆预防与处理 摘 要：以锦屏二级水电站 3#引水隧洞为例，总结了 TBM 在施工过程中岩爆预防与处理的经验方法，可供同类工程参考。 关键词：引水隧洞 TBM 岩爆 预防 一、引言 锦屏二级水电站引水系统由四条洞线平行的引水隧洞、一条排水洞、两条辅助交通洞组成。 3#引水隧洞平均长度为 16.67km，采用德国海瑞克公司敞开式隧道掘进机（ TBM）施工，开挖直径 12.4m， TBM 是目前我们国内引进直径最大、功率最大、技术最先进的大型隧洞掘进机，也将是世界上第二大尺寸的隧道掘进机。其工程特点是地形地质条件复杂、埋深大、洞线长、洞径大，经过辅助洞的开挖情况看
2、，发生岩爆的几率较高，岩爆预防对保证设备和施工安全显得尤为重要。 二、岩爆预测 工区内地质条件复杂，广泛分布三迭系 地层，并构成了引水隧洞的主要围岩，主要为锦屏山西侧（ T1）、盐塘组（ T2y）、杂谷脑组（ T2z）、白山组（ T2b）、三迭系上统（ T3）。借助辅助洞所揭露的地质情况及根据现有的引水隧洞资料和岩爆预测资料，引水隧洞线以 、 类围岩为主，分别占 54.1%和 36.7%， 、 类围岩分别占 8.3%和 0.9%；其中因岩爆引起围岩类别降级 b 、 b 、 b 、 b 所占的比例分别为 18.3%、 6.9%、 5.4%和0.9%。根据引水隧洞的地质条件，岩爆的预测需采用多种手
3、段进行综合预测。拟采用的方式为宏观预报、仪器法、围岩性质预测 法。根据既有施工经验，岩爆可能发生在岩石新鲜、完整和干燥，岩性脆硬，抗压强度大的洞段。在断层带附近的完整岩体部位易发生岩爆。另外复杂的地质构造带也容易发生岩爆。而且在拱肩或腰部发生较多。 （一）进入埋深大、地应力高、可能发生岩爆的区域施工时，首先利用超前钻孔、 Beam 系统等进行超前预报，并结合超前 TBM 隧洞的辅助洞、排水洞的围岩情况，了解隧洞前方的围岩情况，并根据预报预测的结果提前制定通过方案。 （二）根据对辅助洞的岩爆分析，开挖的辅助洞所发生的岩爆以轻微（ 级）为主，部分为中等（ 级） 岩爆；强烈岩爆发生在东端的 T2y5
4、 及西端T31 砂岩、 T2b 白山组洞段；局部极强岩爆仅发生西端 T2b 白山组洞段。因此在引水隧洞 TBM施工中相应的洞段可能发生较强的岩爆。需要在 TBM上安装防护设备应对岩爆。 三、轻微、中等岩爆洞段 TBM 施工原则 在施工预测即将进入易发生岩爆洞段时，需要针对岩爆的处理制定试验大纲，通过现场试验后经监理人确认审批后遵照执行。岩爆洞段的施工原则根据地质情况分别采取以防为主、以治理为主的方案。以防为主的方案以解除围岩应力为途径，或以降低开挖扰动为途径。以治理为主的方 案针对岩爆的具体情况分别采用喷混凝土、锚杆等措施进行实施。 TBM 施工过程中由于不存在爆破作业，开挖过程是一个连续切割
5、的过程，因此不易在隧洞洞壁上形成应力集中的位置，故发生岩爆的可能较钻爆法要小。所以在 TBM施工洞段针对岩爆采用以防为主、结合治理的施工方案。 轻微、中等岩爆的处理利用 TBM 自带的支护设备及时对开挖出露岩石的进行锚杆、钢筋网、喷射混凝土或砂浆的支护作业，并对隧洞洞壁进行钻孔、充水以降低岩石内部的应力，降低岩爆发生的机率和发生的强度。 在出现岩爆后首先清理爆下的岩石 ，而后对岩爆产生的位置及时喷射混凝土封闭，而后再利用锚杆、网喷混凝土等支护方式进行。如支护设备已经通过该区域，利用后配套结构设施工平台，增加相应钻孔设备进行施工，同时可将喷射混凝土管路连接到该位置进行喷射混凝土施工。 四、强岩爆
6、的处理方法 较强岩爆洞段处理的关键是将支护作业的各个支护程序按时、及时的实施，并加强超前预报预测工作，保证 TBM安全顺利通过岩爆洞段。施工流程如图 1。由于岩爆的发生较难预测，施工将在预测可能发生岩爆区域严格执行设计的支护方案，即开挖后及时、按时进行程序化的支护，锚 杆、网喷混凝土、钢拱架在规定时间内完成。在 TBM施工超过 20m前确保支护作业。 在预测可能发生岩爆的洞段，即埋深大、地应力高、坚硬完整的无水洞段应及时利用 TBM自带的喷射混凝土设备向顶拱及侧壁喷射混凝土或砂浆，跟随锚杆（可以综合采用涨壳式预应力锚杆、普通预应力锚杆、自钻式中空注浆锚杆、水涨式锚杆）、钢筋网、钢拱架等措施及时
7、支护。减少岩层暴露时间，防止岩爆的继续发生。 TBM 开挖施工时，每一个循环掘进结束后，利用 TBM的超前钻机打超前应力释放孔并喷撒水。应力释放孔宜短、多，以提前释放应力、降低岩体能量 。对露出护盾的洞壁钻孔、喷撒水，以降低岩体地强度，并及时采用挂网锚喷支护法，混凝土厚度、锚杆布置根据具体情况确定。 在发生岩爆的洞段，及时根据地质、岩爆程度等采用挂网锚喷支护法，对岩爆烈度较高处可酌情增设一定的钢拱架支撑等措施。 五、结语 通过对洞线的岩爆的有效预测与处理，为 TBM 施工提供了较好的施工环境，保障了施工人员和设备的安全，提高了经济效益，值得同类工程借鉴。 参考文献： 朱焕春 ,朱永生 .锦屏二级水电站辅助洞岩爆与控制研究和实践成果报告R.上海 :华东堪测设计院 . 周春宏 .深埋长隧洞地质超前预报技术 J.地质灾害与环境保护 ,2005,16(4):419-424.
