针对不良地质条件下强制停机检修保障措施的探索
时间：2023-04-12 08:07:10
针对不良地质条件下强制停机检修保障措施的探索一文创作于：2023-04-12 08:07:10，全文字数：14036。
针对不良地质条件下强制停机检修保障措施的探索支护体系的拆除风险非常之高，参建单位多次召开强制停机支护措施及安全风险评估会，最终选定停机桩号并制定了具体施工方案，即：决定对原有支护体系进行拆除，以便于刀盘后退，即按照“塌腔排危，锚网喷护，拱架逐榀拆除，TBM 逐榀后退，持续安全监控”的原则，保证TBM 在不良地质洞段强制停机检修作业安全。现重点对TBM 在不良地质洞段强制停机检修前，原支护体系拆除及停机后刀盘前方围岩加强支护施工方案做主要说明。
3.2.1 原支护体系拆除与二次支护
首先，应先将紧邻第1 榀拱架的钢筋排、钢筋网片等初支体系进行拆除，过程中全圆拱架支护段支护体系背后塌腔内的孤石、碎块，采用人工利用长杆件撬动清理。对于块石块径≥1m、厚度≥0.5m 且无法撬动清理时，在棚架防护下，采用冲击电钻打眼，电动风镐由钻眼中将块石胀裂分块清除。再人工配合TBM自带的拱架安装器，拆除第1 榀钢拱架。
其次，对塌腔区域初喷射厚度5cm 的C20 纳米仿纤维混凝土封闭塌腔基岩，待强度满足要求后，在塌腔内及周边挂设φ6～10@20×20cm 钢筋网片，塌腔外围岩体完整区域按照环向间距1.0m 施做“L”型Φ25砂浆锚杆，塌腔内施做Φ25 中空随机锚杆以锁固破碎岩体，可视围岩情况增设格栅拱架。
最后，对塌腔区域进行复喷至10cm 厚（塌腔内喷混凝土一般不会直接影响刀盘后退，可根据实际情况增厚）。塌腔外周边区域亦进行喷混凝土封闭，厚度不超过5cm（塌腔外喷射混凝土厚度不应影响刀盘正常后退）。
按照上述措施，以每一榀钢拱架为一个循环，依次拆除原支护体系并同步完成二次支护。施工过程中应有安全员全过程管控，并使用微震监测系统、围岩变形监测等措施加强安全监测。
3.2.2 刀盘前方未支护区域围岩加强支护
TBM 后退到位后，于刀盘前方搭设脚手管架作业平台，岩体拱部180°范围内以及掌子面进行二次喷射C20 纳米仿纤维混凝土10cm 厚做加强支护，以确保刀盘检修施工安全。
3.2.3 施工流程图
围岩支护结构拆除及同步二次支护作业，应按照以下施工流程组织施工，每完成一个循环后，回到“拆除塌腔范围钢筋排等非圆拱架支护材料”开展第二循环作业，直至TBM 刀盘后退至既定位置。
3.2.4 检修期间的变形监控
安排专人随时观察和注意围岩和喷混凝土表面变化异常情况，加强围岩收敛和应力量测；同时测量人员必须加强围岩的变形量测，设2 组量测点（量测点布设在同断面上），观察点位间的变形率。同时，当听到围岩内部有闷雷似的声响时，须尽快撤离人员躲避一段时间，等待岩爆平静。
4 强制停机检修采取措施实际效果
该工程TBM 施工段，在微震活跃，高地应力，随时都有岩爆发生的不良地质洞段内强制停机检修，期间局部喷混凝土薄弱，漏喷部位，仅出现小片石迸溅，掉落情况，并未发生过一起安全事故。在确保作业人员设备安全的条件下，顺利完成了此次TBM 检修任务，为后续TBM 掘进提供了很好的设备性能保障。
关于TBM 停机段的选择时，可引用超期地质预报，如TRT、TSP、HSP-T 水平声波超前地质预报系统、高分辨电法探测、红外探测、地质雷达等超前探测方式，以及配合微震监测系统，实时监控作业区域内微震活动情况，再结合掘进参数、出渣情况、围岩特性，对掌子面前后围岩做出较为准确的判断，从而为TBM 停机段选择提供可靠的依据。该工程所采用的微震监测系统、TSP 系统进行超前地质预报，微震监测系统监控微震动态，预测岩爆发生概率及等级，就取得了很好的成效。
关于刀盘后退和刀盘前部预留作业区内的原支护体系的拆除与二次支护，按照“塌腔排危，锚网喷护，拱架逐榀拆除，TBM 逐榀后退，持续安全监控”的原则，充分利用TBM 自带拱架安装器拱架拆除，自带钻机锚杆安装，人工铺设网片，自带应急喷混系统C20 纳米防纤维混凝土施工，具体的支护参数可视为情况而定，可很好地保证原支护体系拆除过程与停机检修期间的作业安全。
当然该引水工程TBM 施工段，不良地质问题主要体现在岩爆方面，对于其他不良地质条件下停机检修尚不能确定该方案是否可行。建议：若遇到地质稳定性极差，地质问题复杂洞段，会存在支护体系复杂且拆除难度增加，安全风险不易控制情况。因此，宜组织召开专家安全评估会，集思广益，群力群策，制定详细有效可行的施工方案，确定安全情况下方能停机检修。
5 总结
综上所述，在遇到不良地质条件且刀盘磨损严重时，尤其针对岩爆洞段，是可以通过合理的技术措施和施工手段安全实现停机检修作业的。因此，采用TBM 掘进工法施工的工程，当TBM 设备机况不佳，刀盘受损严重急需停机检修，而此时TBM 又正处于地质不良洞段时，首先应结合设计勘探地质资料，可引用超期地质预报，探明掌握TBM 掌子面前后地质情况，为TBM停机段的选择提供可靠的依据，极力选择围岩完整性较好且处于稳定状态的地段再进行TBM 设备检修。如必须在不良地质洞段停机检修的情况下，应事先做好停机段支护技术论证，选用合理的支护形式，保证TBM 停机检修期间的安全。
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