深埋隧道TBM施工岩爆特征规律与防控技术

杜立杰， 洪开荣， 王佳兴， 李青蔚， 杨亚磊， 李伟伟， 黄俊阁

(1. 石家庄铁道大学， 河北 石家庄 050043； 2. 中铁隧道局集团有限公司, 广东 广州 511457；3. 中国水利水电第三工程局有限公司, 陕西 西安 710024)

摘要：川藏铁路隧道等深埋隧道工程的岩爆给TBM施工安全和掘进速度带来很大影响，这是亟待解决的技术难题。以埋深超过2 000 m的引汉济渭工程、新疆ABH工程为案例，与锦屏Ⅱ级水电站工程进行对比。基于现场大量数据分析，给出岩爆对TBM施工安全速度影响和时空特征规律； 并结合TBM结构和工法特点，提出了“轻微、中等、强烈”3个等级岩爆的TBM施工防控目标，以及“掘速控制、风险控制、时空控制、分级控制”4个TBM施工岩爆防控准则； 分别给出了轻微、中等和强烈3个等级岩爆的防控技术方案，从而构建了“装备—掘进—支护”三者协同控制的“3-4-3-3”分级岩爆防控理论技术体系，并在实际工程中应用。主要研究结果为： 1)TBM施工速度轻微岩爆为无岩爆的70%～90%，中等岩爆为无岩爆的50%～70%，强烈岩爆为无岩爆的25%～50%; 2)20%～40%的岩爆发生在开挖后10 h以内，10～24 h岩爆发生频率最高，90%以上的岩爆发生在24 h以内，9%的强烈岩爆发生在24～48 h； 3)超过30%中等以上岩爆发生在护盾至掌子面区域，90%以上的中等和强岩爆发生在掌子面后15 m以内，主动控制TBM进尺速度可使80%～90%的强岩爆控制在TBM护盾至掌子面区域。所提的技术方案已成功用于以下工程： 1)新疆ABH工程，其中1台TBM已安全高效穿越了全部中等岩爆洞段，完成14 km掘进； 2)引汉济渭工程，岭南段TBM穿越了10 km岩爆洞段，在第2掘进段中穿越了2 km连续强岩爆洞段，强岩爆洞段平均月进尺达到110 m。

关键词：深埋隧道； 川藏铁路隧道； TBM施工； 岩爆特征； 岩爆防控