特殊地质条件掘进施工工艺作业指导书

1、 特殊地质条件掘进施工工艺作业指导书4.7.1工艺概述TBM 在特殊软弱围岩段、岩爆段、膨胀岩段、岩溶段、有瓦斯段、涌水段等特殊地段施工时， 设备需采取加高、防水等特殊配置，并配置超前地质预报系统、超前地质钻机、气体检测仪、防 火安全仓等一系列特殊设备，进行特殊段的 TBM 施工。4.7.2作业内容 作业内容：超前地质预报、软弱围岩段施工、岩爆段施工、膨胀岩段施工、岩溶段施工、有瓦斯段施工、超前注浆措施、TBM 施工辅助工法4.7.3质量标准及验收方法铁路隧道全断面岩石掘进机法施工技术指南铁建设 2007；铁路隧道工程施工质量验收标准地下工程施工及验收规范4.7.4工艺流程图 辅助工法径向注浆

2、施工工艺流程图见图 4.7.4-1超前地质预测预报是否符合径向注浆施工否其它施工方案- 401 -是“快速掘进、径向注 浆加强”施工方案调整掘进参数快速掘进 0.9m监 控快速立拱支护量 测快速挂网信 息快速喷射砼封闭反 馈径向锚杆施做径向注浆加强图 4.7.4-1径向注浆施工工艺流程图辅助工法超前管棚支护施工工艺流程图见图 4.7.4-2超前地质预测预报是否符合“超前管棚支护”施工否其它施工方案- 402 -是“超前管棚支护”施工方 案管棚孔定位钻孔下入管棚调整掘进参数监控 快速掘进 0.9m量测信息 快速立拱支护反馈快速挂网快速喷射砼封闭径向锚杆施做径向注浆加强图 4.7.4-2超前管棚支

3、护施工工艺流程图辅助工法超前管棚预注浆加固施工工艺流程图见图 4.7.4-3:超前地质预测预报是否符合“超前管棚预注浆加固”施 工否其它施工方案- 403 -是“超前管棚预注浆加 固”施工方案管棚孔定位钻孔下入管棚分段注浆调整掘进参数监 快速掘进 0.9m控量 快速立拱支护测信 快速挂网息 反快速喷射砼封闭馈径向锚杆施做径向注浆加强图 4.7.4-3超前管棚预注浆加固施工工艺流程图4.7.5 工序步骤及质量控制说明一、超前地质预报1超前地质预报应达到以下目的： 进一步查清因前期地质勘察工作的局限而难以探查的、隐伏的重大地质问题，进而指导工程施工的顺利进行； 降低地质灾害发生的机率；为调整施工方

4、案、设计变更提供地质资料及参考 依据；为编制竣工文件提供地质资料。相对于钻爆法施工而言，全断面岩石掘 进机法施工的隧道对工作条件要求较高，对 围岩工程地质水文地质条件的适应性差，特 别是在可能出现地质灾害的特殊地质地段， 可能发生掘进速度低、卡机、埋机等问题， 必须开展施工地质超前预报。开展隧道地表地质补充调查工作，是确 定施工地质超前预报的重点地段（特殊地质 地段）及确保洞内地质超前预报的针对性的 需要。开展洞内地质调查工作，是常规地质法预报的重要补充手段。洞内地质调查工作不图 4.7.5-1地质预报- 404 -占用掘进机工作时间，可操作性强。是隧道工程全过程地质工作重要的一环；它不仅是对

5、隧道设 计地质资料的补充和完善，更是提高地球物理探测预报准确率的需要，也可为隧道运营阶段隧道 病害整治提供完整的隧道地质资料。根据洞内地质调查结果，结合补充地质调查结果进行的地表地下构造相关分析，可对开挖工 作面前方地质状况进行推测、判断和预报。 以进一步查明前期没有探明的、隐伏的重大地质问题，有针对性地采取预防措施，避免重大地质 灾害发生，确保施工安全。减少施工的盲目性，确保掘进机的快速施工。特殊地质地段隧道施工地质超前预报工作，以利用掘进机前方配备的地质钻机进行超前水平 钻探为主、开敞式掘进机施工辅以地球物理等方法探测，目的是避免占用或尽可能少占用掘进机 工作时间。2开敞式掘进机法施工的隧

6、道，地质超前预报可以为掘进机掘进参数调整提供依据 对与掘进机施工安全有关的地质因素的预报，目的是为掘进机通过不良地质地段施工预案提供决策依据，避免卡机、埋机等灾害的发生，确保掘进机施工的安全。3超前地质预报采用的方法包括：(1)数码地质素描 (2)岩渣分析法 (3)超前水平钻探法 (4)TSP 超前地质预报(5)地球物理探测等其它方法 (6)地质雷达 开敞式掘进机法施工的隧道，有开展地质法预报的条件。数码地质素描以近景摄影测量技术为和影像数据为核心，综合应用近景摄影测量、数字图像 处理、GIS 技术，对获取的边坡、洞室等影像进行处理，快速、准确提取地质编录要素，并实现 编录要素的有效管理与查询

7、检索，为工程施工设计、岩体稳定性分析等工作提供科学依据。数码编录系统包括现场数据采集与预处理、编录要素识别与提取、数据信息管理查询、输入- 405 -与输出等。现场数据采集：利用普通量测像机与经纬仪相连，通过普通量测像机获得摄影像对， 通过经纬仪控制其方位元素。数据预处理：对现场采集获得的影像数据通过几何校正、辐射校正、影像镶嵌，使影像位置 具有与像控数据相应的坐标，保证同一地物有一致的辐射水平，将单幅影像镶嵌成正摄影像图， 并对图像进行增强处理，突出节理、断裂等信息。编录要素识别与提取：通过人工引导式的目标 交互识别技术，对影像进行匹配。数据信息管理查询：对通过影像识别技术获得的地质编录要素

8、 信息，经过多点连线及产状计算后，分别存储于图形库、属性库，实现了图形特征与属性特性的 连接与管理。超前水平钻探法地质超前预报是隧道施工地质超前预报方法中最直接的方法。它通过钻孔钻 进速度测试和所采取的钻孔岩芯的观察，以及相关试验获取隧道开挖工作面前方岩石（体）的强 度指标、可钻性指标、地层岩性资料、岩体完整程度指标及地下水状况等诸多方面的直接资料。 可以探测和了解隧道开挖前方几十米甚至上百米范围内岩体的工程地质、水文地质情况；通过岩 芯观察和分析对隧道开挖前方的不稳定岩层、断层破碎带和洞穴进行准确定位；利用采集岩芯样 进行试验获取岩石的物理力学特征参数；通过钻孔可确定开挖工作面前方地下水的分

9、布，及时释 放隧道施工开挖工作面前方煤系地层中积聚的瓦斯和地下水。对设有超前平行导坑隧道的掘进机法施工，可利用超前平行导坑了解地质情况，预测后进的 掘进机作业隧道将遇到的地质条件。对双洞隧道，若一洞为掘进机作业，另一洞为钻爆法施工，可采用钻爆法先行施工一隧道， 根据其遇到的地质情况，进行掘进机作业隧道的地质超前预报。地球物理探测法中，除反射成像法外，所有反射法预报得到的均为隧道开挖工作面前方界面 的位置，界面间介质性质的判定需结合洞内外地质调查结果和预报人员的地质工作经验以及对隧 道所在地区地质背景的掌握分析确定。由于成像畸变的原因，反射成像法仅可大致确定开挖工作面前方不良地质体（带）的位置和

10、 形状，其性质仍需结合洞内外地质调查结果和预报人员的地质工作经验及对隧道所在地区地质背 景的掌握分析确定，目前国内尚无应用的报道。声波层析成像法，尽管有成功探测小型岩溶管道的实例，但由于需在开挖工作面施作成对微 倾斜探测钻孔进行孔间探测，且探测换能器入孔困难，探测深度有限，在掘进机法施工隧道的地 质超前预报中很难实现。地质雷达利用高频电磁波以宽带脉冲形式，通过 T 天线发射电磁波，经由介电性质不同的物 质产生反射，由 R 天线接收并被仪器所记录。根据反射信号的变化特征来推测异常体的几何形态 和性质。TSP 是以设计图纸为基础、TSP 探测前方 100150 米范围、利用超前钻机探测前方 20

11、米范 围内围岩的地质状况。可以较准确的掌握前方的围岩破碎带边缘、长度、破碎程度、含水情况等， 从而为下一步支护措施的选择提供可供借鉴的依据。- 406 -图 4.7.5-2TSP 系列隧洞地震探测仪超前探测原理示意图TSP 系列隧洞地震探测仪工作原理：首先在隧道内人工制造一系列有规则排列的轻微震源，震源发出的地震波逼到地层界面、 特别是断层破碎带等不良地质体时产生的反射波，其传播速度、延迟时间、波形、强度和方向等 均与相关地质体的性质密切相关，并通过不同的数据表现出来；通过震源反射波的数据采集系统（传感器和记录仪）进行数据采集，将数据输入带有处理软件的电脑，并经过计算机数学计算进行数据处理；将

12、采集的数据资料转换为反应相关地质体反射能量的影视图像或隧道平面、剖面图；进行室内数据资料处理、分析，由工程技术人员进行解译，对隧道掌子面前方不良地质体 的性质、位置和规模等予以超前地质预报。最大探测距离可达掌子面前方 500m，有效探测距离 150m，最高分辨率 1m。4超前地质预报应包括以下内容：(1)简报内容应包括：隧道工程概况；地质预报采用的方法原理；钻探或探测布置图；钻探或探侧结果分析；(2)地质总报告内容应包括：隧道工程概况；采用的技术方法原理；隧道地质展示图；隧道实际地质纵剖面图；典型预报实例； 地质纵断面图； 地质展示图（1：200）； 超前地质钻孔报告；HSP 超前地质探测报告

13、； 地质雷达超前探测报告。预报与施工验证的对比分析，预报准确率的统计分析；结论。 预报为施工服务，及时提出对预测地段的地质超前预报简报，是体现预报时效性和指导施工的需要。施工地质预报总报告不仅是对预报工作的总结，更是提高预报准确率的需要。 预报结论及下一步施工措施建议：预报长度，是否需改变掘进参数，是否需要改变支护措施，预警可能出现的灾害地质问题及处理措施建议等。 根据对以上超前地质预报结果，综合分析掌子面围岩的岩性、结构、构造和地下水情况，判断掌子面前方围岩的工程地质、水文地质特征，并依此提出工程措施建议和进一步预报的方案。 将掌子面出现的结构面，通过几何作图进行预报。通过作图确定隧洞拱顶、

14、边墙不稳定块体规模，提出锚固意见。 根据开挖段围岩的工程地质、水文地质特征进行预报结果的验证，提出是否修改预报方法及参数的意见。 根据开挖段及掌子面水文地质情况，详细分析具体位置和情况，并提出注浆止水方案的建议。 二、软弱围岩段施工1掘进机在软弱围岩施工时，应按下列要求进行作业: (1)掘进机在软弱围岩掘进时，应减缓掘进速度，必要时须停机进行围岩加固或超前支护处理后，再行推进；(2)洞壁发生小规模岩石剥落现象时开敞式掘进机可在不停止掘进情况下，进行初期支护作 业；(3)节理密集带或中等规模断层破碎带处发生较大规模的岩石塌落现象，开敞式掘进机应停 止掘进，及时进行初期支护；(4)大规模的断层破碎

15、带处，应停止掘进对围岩进行超前加固或超前支护；(5)采用人工喷混凝土时，喷射混凝土必须从填充岩面空洞、裂缝开始。在钢拱架地段，钢 架与围岩之间空隙必须用喷射砼填充密实，并需将钢拱架及时进行包裹。(6)对富水软弱破碎围岩应采取加强防排水的技术措施：预加固施工中一般可先采用超前钻 孔排水；采取注浆堵水措施。(7)护盾式掘进机通过软弱破碎围岩时，降低刀盘转速和推力，减少单位时间内出渣量，不 停机快速通过，防止塌方，安装重型管片及时填充豆砾石并注浆，待通过后进行固结注浆。2软弱围岩根据掘进参数的变化可以推断前方围岩的变化情况，合理的选择和调整掘进参 数。3掘进机在施工过程中，由于节理裂隙或岩爆造成的掉

16、块落石，施工中主要通过各种不同 的支护形式，支顶岩石、限制落石或对可能坍塌岩石进行预加固，主要支护形式有：(1)全圆钢支撑体系支护，辅助网片和钢筋棚架。(2)锚网喷支护体系，辅助格栅钢架和槽钢钢架。4撑靴塌陷应按下列要求进行作业：(1)由于节理或岩石破碎，造成撑靴处岩石坍塌，引起撑靴悬空无法提供掘进反力，此时需 调整撑靴纵向位置，也可在撑靴没到达前灌注速凝砼或用背材填塞牢固，在允许的情况下也可放 弃一个支撑进行掘进，但必须控制掘进推力。(2)对撑靴部位由于围岩抗压强度不能提供足够的撑靴反力,而易造成撑靴打滑，撑靴部位二 次扰动，变形过大，针对此现象拟采取的对策如下：此部位出护盾后立即对此部位进

17、行铺设钢筋网、喷射混凝土支护作业，增加此部位的抗压 强度，提高承载力；- 407 -调整撑靴压力来减少对围岩的扰动。(3)由于围岩软弱，造成掘进机在行进时撑靴部位打滑，围岩二次扰动，出现更大的坍塌， 为此采取的措施是：当剥落在 15cm 以内时，采取喷射混凝土封闭并喷平，以便于掘进机撑靴通 过；坍腔在 15cm 以上时，首先采用湿喷系统封闭围岩，然后利用已经架立的钢拱架立模灌注混 凝土，填平坍腔，有效控制临空面的继续扩大而造成更大范围的坍塌，同时也可保证掘进机的撑 靴顺利通过而不挤压拱架。(4)在软弱围岩下，撑靴压力不宜太高，否则，可能压破洞壁岩石，造成坍落；撑靴压力的 大小取决于洞壁岩石的完

18、整性及饱和抗压强度。撑靴压力控制在软岩压力的 0.70.8 倍即可。 撑靴至少保证一半撑紧洞壁，撑靴压力的大小及支撑数量的多少，决定了 TBM 的推进速度的快慢。 掘进中，若撑靴压力变化，应及时补压。(5)在软弱围岩下，刀盘扭矩过大，易产生机身滚动、撑靴打滑。撑靴支撑一半时，扭矩控 制在 40%左右，撑靴全部支撑时，扭矩控制在 75%左右。(6)撑靴打滑时，应立即停止掘进，重新换步或加强打滑的撑靴部位的支护强度，并进行调 向后掘进。(7)在软弱围岩下，如果撑靴支撑一半时，刀盘推力必须控制在额定推力的 0.60.7 倍；如 果撑靴全部支撑，刀盘推力应控制在额定推力的 0.80.85 倍，否则,可

19、能导致撑靴打滑或损坏 刀具。5掘进机在前方坍塌掘进施工时，应按下 列要求进行作业：(1)在掘进过程中，如遇皮带机上出碴量突 然增大，碴体破碎且伴有大石块，应断为刀盘前 部出现塌体，主机室仪表应显示皮带机上压力增 高，刀盘扭矩增大，此时应降低推进速度，或原 地转刀盘出碴，非紧急停机而不能停止转刀盘， 循环结束后，不能过多地退刀盘，按正常掘进退 刀盘 23cm，以防刀盘前部出现大空隙，塌体 扩大，刀盘转动停止后，应进入刀盘内部检查塌 体情况,必须有专人在控制室值班,确保安全；(2)敞开式掘进机掘进过程中，由于断层图 4.7.5-3掘进过程中塌方- 408 -造成坍塌，形成空洞，施工中，一方面采用全

20、圆钢支撑体系支护，另一方面，及时在空洞中穿入 钢板形成喷灌模，并喷灌速凝混凝土，防止岩石继续坍塌；(3)刀盘启动采用液压辅助驱动，在确定刀盘能够转动起来后，采用低速 2.7rpm 溜碴或掘进， 掘进速度控制在 30%以内，根据皮带机出碴是否与掘进速度的差异及岩碴中不连续出现成堆大块 状岩石进行调整；(4)刀盘所有护盾处于撑出浮动状态；(5)预测到刀盘前方石质松软破碎时，应停止刀盘喷水，刀盘不能非正常后退。空转刀盘清 碴，刀盘转动后，即可向前慢速推进（半速或液压辅助驱动方式）；(6)当坍塌发生在刀盘正前方，周边围岩稳定性较好时，可继续低速掘进；(7)由于围岩恶性变形而产生的剥落无法通过正常的出碴

21、系统排出，所以在护盾后边增加一 套人工辅助皮带机出碴系统，以缩短清碴时间、提高仰拱块的铺设速度，从而达到缩短工序时间、 提高软弱围岩中的掘进速度的目的；(8)护盾式掘进机掘进后发生坍塌时：如果坍塌不严重时，仍继续推进直到能立钢支撑的尺 寸，停止掘进，进行支护。如果坍塌严重时，应立即停机进行支护，待支护完成后，方可掘进。(9)坍塌时应选择合理的掘进参数，减少对围岩的扰动，减少剥落和坍塌；(10)改进施工工艺，增强设备的适应能力等行之有效的措施加快施工进度；(11)依托新奥法原理及时施作锚喷柔性支护，并允许围岩有一定的变形，充分利用围岩自身 的承载力，达到支护和围岩共同受力的目的；(12)完善的量

22、测监控技术，进行动态施工管理。6掘进机在拱脚滑塌掘进施工时，应按下列要求进行作业：(1)采用先通过，通过后及时支护；对于严重破碎（剥落较多，易出现坍塌），采用预加固， 后掘进、及时支护的措施；遵循宁强勿弱，一次到位，减少变形过大而二次加固的施工支护原则。(2)针对软弱围岩的特点，通过采取超前小导管注浆加固刀盘前面及护盾上方围岩，提高围 岩自稳能力，有效控制围岩出护盾前的变形。(3)在围岩出护盾后及时初喷混凝土，封闭围岩，将围岩的收敛变形减少到最低限度。 (4)由于围岩松动范围的扩大，而使围岩的稳定性降低，衬砌后需及时进行固结灌浆。 三、岩爆段施工1. 产生岩爆的条件 隧道产生岩爆的条件是多方面

23、的，如何预测岩爆的存在，各国对此都有不同的判别方法，我国工程界常用的公式为：(0.150.2) c，式中 为原始最大主应力，c 为岩石的 单轴抗压强度，即 Rb，在一座隧道中，Rb 在设计上只给出一个值，在不同的里程和不同的埋深 处，其值显然是不同的，在施工现场一般不易测得，因此仅依靠上面一个式子，无法有效地组织 施工。事实上，判别岩爆是否存在已不是什么很新、很难的课题，根据我们近十几年来修建公路、 铁路隧道以及水电工程的施工实践来看，主要有 5 个方面的条件，即如下所列的 5 项指标：(1)岩石的强度 Rb80MPa； (2)岩层中的原始初应力 0(0.150.2)Rb； (3)围岩的级别：

24、、或级； (4)隧道的埋深 H50m； (5)岩石干燥无水，呈脆性，节理基本不发育。一般来说，发生岩爆的隧道基本上能同时满足这 5 个条件，但是，也有极少数的隧道，在并 未完全满足这 5 个条件的情况下，也出现了岩爆，且有的岩爆的强度还不低，如瑞典的福斯马克 电站，岩爆发生在埋深 5.010.0m 的引水隧洞中，重庆的渝长线的铁山坪隧道，整 个隧道位于地下水位以下，开挖时涌水量 达 350500t/d，但仍然发生了中等强度 的岩爆，有的隧道其原始应力 0 (0.150.2)Rb 时，也发生岩爆，因此， 为了更具普遍性，只要满足其中任意三项 指标时，即可判定岩爆的存在。2. 岩爆基本特征分类 岩

25、爆发生时，根据所表现出来的基本特征分为如下三类：(1)破裂松脱型：围岩呈块、板、鳞片 状爆裂，爆裂声微弱。爆裂的岩块需经过一段时间后才从母岩表面弹射下来，弹射图 4.7.5-4水涨式锚杆消除岩爆距离较小。弹射速度一般小于 2m/s，部分岩块是自上而下的坠落。此类型为微弱的岩爆。- 409 -(2)爆裂弹射型：岩片的弹射及岩粉的喷射，爆裂声响如同鞭炮，爆出的岩块成片状弹射或 剥离，射出来的岩块多为中间厚、周边薄的鳞片，其较大的块体达到直径 D=0.30.5m、厚度 h- 410 -0.10.3m，岩片弹射的速度一般约为 2.05.0m/s，发生的部位一般在新开挖的工作面及其 附近的拱部。岩爆发生

26、前连续发生有如破竹般的劈啪声，发生后有岩粉尾随出现。发生岩爆的洞 壁岩面一般光滑平整。此类型为中等岩爆。(3)爆炸抛石型：巨石抛射，声响如炮弹爆炸，抛石体积有数立方米至数十立方米，抛射距 离数米至一二十米。弹射的速度一般大于 5m/s，岩爆部位集中于爆破后的开挖面。岩爆发生在 爆破后数分钟内，并很快趋于平稳。此类型为强烈岩爆。关于对岩爆强度进行分级，目前国内尚无统一标准，但是，作为施工规范，如果没有一个定 量的标准，就无法有效地指导施工。现介绍的分级标准系经验所得(说明表 4.7.5-1)。表 4.7.5-1 岩爆强度大小的分级表分项指标分 级0/Rb围岩级别h(m)Rb(MPa)微弱岩爆0.

27、150.25、20080120中等强度岩爆0.200.35、200700120180强烈岩爆0.30、700180围岩的强度，表中岩石的单轴抗压强度下限取为 80MPa，是因为低于 80MPa 时几乎不发生岩爆，80120MPa 时一般为微弱的岩爆，大于 180MPa 后，该指标对岩爆的强度影响作用不再继续 增加或增加量较小。埋深，对于大多数岩爆发生在 H50m 的情况下，只有极个别的隧道在洞口浅埋段就开始发 生岩爆，这时岩石的强度一定较高，围岩的级别也较高，如果是处于深埋地段，可能就会发生较 强烈的岩爆了。大多数的岩爆发生在 H=200700m 的地方，超过 700m 以后，岩爆的强度与埋深

28、 的关系变化不大了。原始地应力，对于一般微弱的岩爆，1/Rb=0.100.20；中等岩爆时，1/Rb=0.20.3； 强烈岩爆时，1/Rb0.3。为了定量，故按表中的分段范围进行取值，比较合理。本条是根据 岩爆可能发生的条件下，针对不同的级别，采取相应的对策措施，以有效地降低岩爆的强烈程度， 从而提高施工的安全性，对于各种强烈程度的岩爆，通过向开挖面进行洒水和钻孔注水一般都能 起到明显的效果，因为水能通过节理渗入围岩内部，进而软化围岩，降低围岩的弹性模量 E 及内 部的 c、 值，从而降低了岩爆的强烈程度。对于强烈岩爆，除了在洞内进行注水外，另外，对 于双线或双线以上隧道，可以先行贯通一个小导

29、坑，让其提前进行应力释放，待一段时间以后， 再进行隧道的开挖，这时，岩爆的强度就大大降低了。3对岩爆段掘进机法施工，应按下列要求进行作业：(1)隧道施工中可能发生岩爆时，应遵循预防为主，防治结合的原则，对开挖面前方的围岩 特性，水文地质情况等进行预测、预报，当发现有较强烈岩爆存在的可能时，应及时研究施工对 策，做好施工前的必要准备；(2)在岩爆隧道施工过程中，应采取下列方法进行地质预报：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；采用工程地质类比法进行宏观预报。(3)应根据岩爆强度大小对其进行严格分级，针对不同

30、的岩爆级别可采取下列技术措施：轻微岩爆地段 在施工时，加大刀盘喷水量对易产生岩爆的岩石也能起到一定的软化作用，促使应力释放和调整。采取锚杆钢筋网（小网格网片）加格栅拱架喷射砼的支护方式。锚杆间距 1.2m。中等岩爆地段刀盘前按间距 1.01.5m，打 2.5m 深的应力释放孔，也可向孔内喷灌高压水，软化围岩，以释放部分地应力。为防止岩石碎块弹射和提高结构整体支护作用，在锚杆钢筋网槽钢拱架支护 基础上，人工喷射 5cm 厚砼。强烈岩爆地段 必要时除采取上述措施外，也可采取网喷钢纤维混凝土、施作超前锚杆等方式。 (4)隧道施工中，一旦发生岩爆，应立即采取下列处理措施：进行工作面的观察，做好各种记录

31、，如岩爆的位置、强度、类型、数量以及山鸣等。安排专职人员清除岩爆后的松石，加强巡回检查和危石处理，杜绝崩落的岩石砸坏设备或 伤害人员现象发生。4岩爆段具体施工工艺流程 预测预报（对结果分析评价，判定岩爆等级）采取防治措施掘进机掘进支护及防治措施监控量测。5岩爆地段采取掘进出露后钻孔、喷水等方式，减少岩爆发生，同时增加部分短锚杆，以 备岩爆发生时挂网用。四、膨胀岩段施工1对掘进机法通过膨胀岩地段，应按下列要求进行：(1)膨胀岩隧道的施工应根据膨胀岩的特性，并结合施工条件、围岩稳定情况、地下水活动 状况等因素综合决定；(2)掘进机在膨胀岩隧道施工的初期支护应采用喷射混凝土、钢筋网、锚杆、钢架等，必

32、要 时可采用钢纤维混凝土或加设钢筋网；(3)膨胀岩隧道的衬砌应在围岩变形基本稳定，变形速度小于 0.5mm/d 后进行。当衬砌混凝 土的强度达到设计强度的 100%时，方可拆模。(4)护盾式掘进机通过膨胀岩地段时，可使用扩孔刀具加大开挖直径，减少被卡住危险，应 设法迅速通过，加装刮刀及喷射泡沫剂来缓解，并注意工作模式的转换。2护盾式掘进机无法通过突发特殊地段，可开挖迂回导坑到掘进前方进行处理。3掘进机通过膨胀岩地段时，应控制刀盘喷水，做好排水；加强支护和二次衬砌相关规定。4应加强监控量测，对数据进行分析处理，及时反馈指导施工，修改支护参数等技术措施。 五、岩溶段施工1规模较小的岩溶地段，应按下

33、列要求进行作业：(1)施工前应根据设计图和超前地质预报结果，查明溶洞的分布范围、类型、规模、发育程 度、填充物及地下水的情况，及时正确地制定施工方案。(2)根据查明的溶洞规模、填充物的情况，对溶洞进行处理，满足掘进机施工要求。(3)在掘进过程中，通过控制掘进参数控制掘进方向，减缓掘进速度，使掘进机在掘进的瞬 间刀盘各部位受力尽量相同，减少对刀具的偏磨和掘进机姿态的偏移等现象。(4)做好溶洞段施工应急预案。2掘进机通过岩溶地段应按下列作业进行。(1)利用掘进机上配备超前钻机，进行超前钻孔较为准确的掌握岩溶地层的地质状况，制定 相应的岩溶地层的施工方法；(2)采用掘进机自身配备的超前钻机、锚杆钻机

34、、灌浆系统等设备进行超前预加固及超前支 护等工作；(3)及时进行初期支护，对影响地层稳定和施工安全的地层，对围岩进行固结灌浆加固。3在施工过程中加强对围岩的监测，通过对围岩和支护结构的现场观察和对测量数据的计 算分析，掌握围岩的稳定状况，必要时采取加强支护的施工措施，以防止围岩过度变形造成危害。- 411 -4.具体处理措施- 412 -掘进机进入溶洞段施工时，利用掘进机的超前钻探孔，对机器前方的溶洞处理情况进行探测。 每次钻设 20m 长，两次钻探间搭接 2m。在探测到前方的溶洞都已经处理过后，再向前掘进。溶 洞处理范围主要为隧道中线左右各 812m，隧道上部 58m，隧道下部保证溶腔回填密

35、实。溶洞处理方法如下：(1)对无水或流动水较小的充填状况较密实的小溶洞、溶隙和溶蚀通道，采用深孔注单液水 泥浆的方法，对溶洞进行回填和对其充填物固结。(2)对有流动水、充填状况较密实的小溶洞、溶隙和溶蚀通道，采用深孔注水泥水玻璃双 液浆的方法，对溶洞进行回填和对其充填物固结。(3)对无流动水、充填状况较密实的大溶洞，在钻探孔的周围按 1m1m 布设注浆充填孔，并 利用钻设的注浆孔进一步探明溶洞。在溶洞的周边孔进行水泥水玻璃双液浆注浆，在内部孔采 用注水泥浆的方法，对溶洞进行回填和对其充填物固结。(4)对充填不密实的大溶洞，利用钻设注浆孔向溶洞内填中粗砂，然后再注浆回填和固结。(5)对流水较大、

36、充填物较少的大溶洞或地下暗河，预先开挖迂回导坑，利用导坑对其回填 低等级速凝混凝土，然后注入双液浆回填。六、有瓦斯段施工1瓦斯隧道瓦斯浓度与煤(岩)中的瓦斯含量有对应关系，但不确定因素很多，因此定义瓦 斯隧道尚无规定的定量指标。为确保安全，本条规定只要隧道内存在瓦斯，不论瓦斯出现早晚、 时间长短、地点位置、数量大小，该隧道即定性为瓦斯隧道。2隧道施工过程中，通过施工检测，只要隧道内存在瓦斯，应按瓦斯隧道的要求组织施工。 一般 TBM 上有监控瓦斯的设备，且与掘进是联锁的，超标时会自动停机，针对施工而言，主要是 照明和运输设备的防爆）3瓦斯隧道施工必须选择具有防爆性能的全断面掘进机。4 瓦斯隧道

37、施工应实行分类管理，其分类标准应符合现行铁路瓦斯隧道技术规范（TB10120）的有关规定。其安全管理、隧道开挖、设备防爆、供电等应符合现行铁路瓦斯隧 道技术规范（TB10120）对相应类别工区的有关规定。5瓦斯隧道的施工，必须加强施工通风管理。应编制全隧和各工区详细的施工通风设计， 其通风系统和通风设备应符合铁路瓦斯隧道技术规范（TB10120）对各类工区的有关规定。6瓦斯隧道施工应建立专门机构进行瓦斯检测工作，设置消防设施，制定紧急预案。高瓦 斯工区及瓦斯突出工区应配备救护队。7高瓦斯地段施工时,应启动掘进机上配备的有害气体探测设备，当瓦斯浓度超标时，应停 止主机作业，强制执行二次通风，待瓦

38、斯浓度降低后再掘进。七、超前注浆措施1护盾式掘进机须自备超前注浆孔进行超前注浆，保证注浆效果。2开敞式、护盾式掘进机，注浆前采用砂袋、结合喷射混凝土来防护刀盘。3注浆施工前，除根据注浆工艺要求配备应有的机具设备外，还应视工作条件，做好注浆 站的布置，进行试泵与注水试验，然后制浆压注。4注浆材料及浆液配比应根据工程地质、水文地质条件、注浆目的、注浆工艺、设备和成 本等因素选择和调整，并满足以下要求：(1)注浆材料应来源广、价格适宜，形成的浆液具有良好流动性、可灌性，凝胶时间可根据 需要调节、固化时收缩小，浆液与围岩、混凝土、砂土等粘结力强，固结体具有高强度和良好的 抗渗性、稳定性、耐久性，注浆材

39、料和固结体无毒、无污染、对人体无害。(2)一般情况下应采用水泥系浆材，不宜采用化学浆材。(3)在中强风化及断层破碎带富水和动水条件下采用普通水泥水玻璃双液浆，在砂层中采用超细水泥水玻璃双液浆。5注浆设备的选取应满足以下要求：(1)钻机可选用回转式、冲击式钻机及凿岩机等，钻孔注浆孔径一般可选用 70130mm， 钻孔机具应满足注浆段长的要求。(2)在灌注水泥浆时，宜采用单液注浆泵或泥浆泵。灌注砂浆时则采用专用砂浆泵。在灌注 双液浆时应采用双液注浆泵，注浆泵的最大压力应达到设计压力的 1.52.0 倍。6注浆前检查注浆材料数量能否满足连续注浆要求。如不能保证连续注浆要求，则要等补 足数量或有运输保

40、障供应的情况下才能注浆。7注浆钻孔作业应满足以下要求：(1)当掌子面围岩破碎，应先设置止浆墙和孔口管。孔口管埋入止浆墙深度随最大注浆压力 而定；孔口管应为无缝钢管，直径不宜小于 90mm。(2)在涌水量大、压力高的地段钻孔时，应先设置带闸阀的孔口管。当出现大量涌水时，拔 出钻具，关闭孔口管上的闸阀，做好准备后，进行注浆。(3)钻孔前要按照设计将钻机就位，计算出各钻孔在工作面上的坐标，标识出注浆孔的准确 位置，开孔前保持钻机前端中点与掌子面钻孔位于同一轴线上，固定钻机，保证钻杆中心线与设 计注浆孔中心线相吻合，钻机安装应平整稳固，在钻孔过程中应检查校正钻杆方向。超前注浆孔 的孔底偏差应不大于孔深

41、的 1/40 孔深，注浆孔和检查孔的孔底偏差应不大于孔深的 1/80 孔深， 其它钻孔的孔底偏差应小于 1/60 孔深或符合设计规定。(4)钻孔注浆顺序宜先钻内圈孔后外圈孔，先无水孔后有水孔。(5)钻孔 2m 后安装孔口管或注浆管，测量水压力及涌水量，并按表格填写记录，主要内容有 孔号、进尺、起始时间、岩石裂隙发育情况、出现涌水位置、涌水量和涌水压力等。8注浆作业应满足下列要求：(1)注浆施工前应对不同水灰比、掺加不同掺和料和不同外加剂的浆液进行试验，选择适合 的浆液和配比，按照配比准确计量，严格按顺序加料，搅拌后的浆液必须经筛网过滤后方可进入 注浆机。(2)注浆过程中应根据浆液扩散情况、注浆

42、量、注浆压力等参数调整注浆材料和配比。(3)注浆过程中应做好施工记录，包括孔位、孔径、孔深、浆液配比、注浆压力、注浆量， 以及跑浆、串浆等现象。9注浆结束标准应满足设计要求，施工时可参考以下规定：(1)单孔结束标准：注浆压力逐步升高至设计终压，则继续注浆min 以上，进浆量小于 初始进浆量的 1/4，检查孔涌水量小于.2L/min。(2)全段注浆结束标准：所有注浆孔均符合单孔结束条件，注浆后隧道预测涌水量小于m3/（d.m）。10注浆施工中异常情况的处理可参照以下要求进行： (1)钻孔过程中遇见突泥情况，立即停钻，进行注浆处理。 (2)在掌子面有小裂隙漏浆，先用水泥浸泡过的麻丝填塞裂隙，并调整

43、浆液配比，缩短凝胶时间。若仍跑浆，在漏浆处用风钻钻浅孔注浆固结。(3)当注浆压力突然升高，则只注纯水泥浆或清水，待泵压恢复正常时，再进行双液注浆。 若压力不恢复正常，则停止注浆，检查管路是否堵塞。(4)当进浆量很大，压力长时间不升高时，应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行 小泵量、低压力注浆，以便浆液在岩层裂隙中胶凝；也可采用间歇式注浆方式，其间歇时间不能 超过浆液凝胶时间。- 413 -(5)注浆发生堵管时，先打开孔口泄压阀，再关闭孔口进浆阀，然后停机，查找原因，迅速- 414 -进行处理。注浆结束时，应先打开泄压管阀门，再关闭进浆管阀门并用清水将注浆管冲洗干净后 方可停机。11注浆结

44、束后，应经检查确认浆液固结体达到设计规定强度后再进行掘进机的施工。12超前预注浆施工工艺超前预注浆,注浆管采用50mm、=3.5mm 的无缝钢管加工制作。注浆管加工采用 TSS 管。 TSS 管前端加工成尖锥状并封死，在 TSS 管周体垂直钻设68mm 的溢浆孔，然后采用洗刀在溢 浆孔位置洗出1012mm 的台阶孔，采用胶粘剂将贴片粘在溢浆孔的洗孔位置，这样形成单向 袖阀管，从而满足后退式分段注浆施工工艺要求。注浆管每节长度 2m，采用丝扣连接，花管部 分长 10m。TSS 管注浆施工采取后退式分段注浆施工工艺。进行 TSS 管后退式分段注浆施工时，首先将 TS-D 止浆塞及其它配套装置放入 TSS 管中，对底部一个注浆分段段长进行注浆施工，第一分段 注浆完成后，反时针旋转芯管上的 TS-C 顶杆螺母，使止浆塞恢复到原状。将芯管后退一个分段 长度进行第二分段注浆，如此下去，直到将整个注浆段完成。进行后退式分段注浆施工，注浆分 段长度宜取 3m5m。八、TBM 施工辅助工法1施工前必须根据设计提供的工程及水文地质资料，结合现场实际情况